Page 112 - 《橡塑技术与装备》2023年5期

橡塑技术与装备 CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT

齿轮接触线的变化规律及影响因素

孙齐
( 大连橡胶塑料机械有限公司，辽宁 大连 116036)

摘要 ： 进入 21 世纪以来，我国橡胶机械行业呈现高速发展的趋势，某些橡胶机械设备，如密炼机、开炼机在工作中总是伴随
着冲击，减速箱内部齿轮在冲击负载的作用下易发生疲劳断裂。齿轮在啮合过程中，接触线的长度随齿轮转动有规律的变化，在
冲击负载和接触线的共同作用下，交变应力副放大，使齿轮寿命降低。本文通过研究齿轮接触线的变化规律，合理设计齿轮参数，
从而提高齿轮的承载能力。
关键词 ： 渐开线齿轮 ；接触线 ；重合度
中图分类号 ： TH132.41 文章编号 ： 1009-797X(2023)05-0058-05
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2023.05.014

1 直齿轮接触线的变化规律及影响因素 如图 2（a），此时齿轮刚进入双齿啮合区，接触线总
当一对齿轮啮合时，主动齿轮齿根与从动齿轮齿 长度为 2b ；随后齿轮进入单齿啮合区，如图 2（b），
顶先进行啮合，随后啮合点沿主动齿轮齿廓从齿根向 接触线总长度为 b ；当齿轮如图 2（c）时，齿轮再次
齿顶移动，所有啮合点相连组成啮合线，啮合线的长 进入双齿啮合区，接触线总长度为 2b。
度为两轮齿的顶圆在基圆公切线所截线段的长度，将
啮合线 L AE 与基圆齿距 P b 的比值称为端面重合度 ε α ，
即 L AE =ε α .P b ，如图 1。以主动轮齿根与从动齿轮齿顶
刚进行啮合的时刻作为啮合起始点，直至相邻轮齿再
次进入啮合，其经历的时间为一个啮合周期 T，在一
个啮合周期内，啮合点在啮合线上移动的距离与该渐
开线起始点在基圆上移动的弧长 P b 相等，P b 对应的
圆心角为 2π/z， z 为主动轮的齿数，故主动轮每转一周，
图 2 啮合相位示意图
齿轮就经过 z 个啮合周期。
以齿轮转角为横坐标，接触线总长度为纵坐标，
绘制接触线总长度变化曲线图，如图 3。AB 段、CD
段为双齿啮合区，BC 段为单齿啮合区，AC 段为一个
啮合周期 T，AD 段为轮齿从啮入到啮出的全过程，即
ε α T 个周期。用 S 表示啮合点在啮合线上移动的距离，
则各阶段接触线总长度、啮合点移动的距离、齿轮转
角的变化如下 ：
AB 段： L Mmax =2b,S AB =(ε α -1)P b ,ω AB = 2π(ε α -1)
z

图 1 齿轮啮合示意图 BC 段： L Mmin =b,S BC =(2-ε α )P b ,ω AB = 2π(2-ε α )
z
轮齿在啮合过程中，某一时刻所有接触点的连线
称为接触线，直齿轮的接触线是与轴线平行的一条直
作者简介 ：孙齐（1987-），硕士，工程师，主要从事吹膜
线段，接触线的总长度随齿轮转动在单齿啮合区和双
模头设计工作。
齿啮合区交替变动，单条接触线的长度与齿宽 b 相等。 收稿日期 ：2022-04-06

5
·58· 第 49 卷 第 期