圓弧齒輪傳動齒廓為圓弧形的點嚙合齒輪傳動。通常有兩種嚙合形式：小齒輪為凸圓弧齒廓，大齒輪為凹圓弧齒廓，稱單圓弧齒輪傳動。圓弧齒輪是指齒廓為圓弧形的點嚙合齒輪。圓弧齒輪傳動通常有兩種嚙合形式，小齒輪為凸圓弧齒廓，大齒輪為凹圓弧齒廓，稱單圓弧齒輪傳動。
基本介紹
- 中文名：圓弧齒輪傳動
- 外文名：The circular arc gear transmission
- 小齒輪：凸圓弧齒廓
- 大齒輪：凹圓弧齒廓
- 稱為：單圓弧齒輪傳動
簡介,單圓弧齒輪傳動,圓弧齒輪傳動的特點,雙圓弧齒輪傳動,國內套用,運動特性特點,圓弧齒輪的幾何參數和特點,
簡介
大、小齒輪在各自的節圓以外部分都做成凸圓弧齒廓，在節圓以內的部分都做成凹圓弧齒廓，稱雙圓弧齒輪傳動。
單圓弧齒輪傳動
小齒輪的凸齒工作齒廓在節圓以外，齒廓圓心在節圓上；大齒輪的凹齒工作齒廓在節圓內，齒廓圓心略偏於節圓以外(圖2)。由於大齒輪的齒廓圓弧半徑ρ2 略大於小齒輪的齒廓半徑ρ1，故當兩齒廓轉到K點,其公法線通過節點C時,齒便接觸,旋即分離，但與它相鄰的另一端面的齒廓隨即接觸，即兩輪齒K1、Kí，K2、K娦、K3、K婭……各點依次沿嚙合線接觸。因此，圓弧齒輪任一端面上凹、凸齒廓僅作瞬時嚙合。一對新圓弧齒輪在理論上是瞬時點嚙合，故圓弧齒輪傳動又常稱為圓弧點嚙合齒輪傳動。輪齒經過磨合後，實際上齒廓能沿齒高有相當長的一段線接觸。
圓弧齒輪傳動的特點
圓弧齒輪傳動的特點是：
①綜合曲率半徑比漸開線齒輪傳動大很多，其接觸強度比漸開線齒輪傳動約高0.5～1.5倍；
②兩輪齒沿嚙合線方向的滾動速度很大，齒面間易於形成油膜，傳動效率較高，一般可達0.99～0.995；
③圓弧齒輪沿齒高方向磨損均勻，且容易跑合；
④圓弧齒輪無根切現象，故最小齒數可以少。但圓弧齒輪對中心距、切齒深度和螺旋角的誤差敏感性很大，這三項誤差對承載能力影響較大，故圓弧齒輪對製造和安裝精度要求較高。此外，單圓弧齒輪輪齒彎曲強度較弱;切削同一模數的大、小齒輪，需用兩把不同的滾刀。
雙圓弧齒輪傳動
工作時,從一個端面看,先是主動輪齒的凹部推動從動輪齒的凸部,離開後,再以它的凸部推動對方的凹部(圖3),故雙圓弧齒輪傳動在理論上同時有兩個接觸點，經跑合後，這種傳動實際上有兩條接觸線，因此可以實現多對齒和多點嚙合。此外，由於其齒根厚度較大，雙圓弧齒輪傳動不僅承載能力比單圓弧齒輪傳動約高30%以上，而且傳動較平穩，振動和噪聲較小，並且可用同一把滾刀加工相配對的兩個齒輪。因此，高速重載時，雙圓弧齒輪傳動有取代單圓弧齒輪傳動的趨向。
國內套用
在中國，單圓弧齒輪傳動已用於高速重載的汽輪機、壓縮機和低速重載的軋鋼機等設備上；雙圓弧齒輪傳動已用於大型軋鋼機的主傳動。
運動特性特點
圓弧齒輪的斷面齒形為非共軛齒形，為了能達到連續而平穩的傳動，就必須具備下列的運動特性：
1.兩齒輪的工作面（在理論上的接觸線或實際運轉中的接觸帶），必須是螺旋線或螺旋面。
2.一對相嚙合的齒輪，在兩個節圓柱上的螺旋角必須大小相等，方向相反。也就是兩個齒輪的軸向節距（齒距）必須相等。這一點和漸開線斜齒輪是一致的。
3.一對相嚙合的齒輪，其軸向重合度必須大於1。
4.一對相嚙合的齒輪其模數必須相等。
5.一對相嚙合的齒輪，其嚙合點（區域面）移動的方向是與兩齒輪的軸線方向平行的。
6.一對相嚙合的齒輪，其齒面之間不得產生齒形干涉。
圓弧齒輪的幾何參數和特點
1．兩嚙合齒輪的工作齒面是凸齒齒廓與凹齒齒廊，即嚙合時凹齒包住凸齒，以提高其接觸強度。
2．在理論上，最好使凸凹齒廓的圓弧半徑相的等，這樣才能得到沿整個齒高的瞬時線接觸。但是由於製造和安裝時將產生各種誤差，如果凸、凹齒的齒廓圓弧半徑相等，則由於誤差的影響，將會引起齒頂棱邊接觸。因此在設計齒形時，凸、凹兩工作齒廓的圓弧半徑需要有一個很小的差值(凹齒齒廓的圓弧半徑稍大於凸齒齒廓的圓弧半徑)。這樣，齒輪運轉時，開始只有一個點接觸(避免了齒頂棱邊接觸)，運轉一段時間後，齒面逐漸跑合，凸齒面和凹齒面接觸弧的曲率半徑趨於相等，達到了沿齒高瞬時線接觸的理想情況。
3．在兩齒面的正確嚙合情況下，由於兩齒面存在齒廓圓弧半徑差，如果輪齒絕對剛性，齒面沒有磨損，而且具有絕對光潔度，此時，齒面才發生點接觸。實際上，在負荷作用下，齒輪材料發生彈性交形，加工後的齒面並非絕對光潔，齒輪運轉後，齒面逐漸磨損而跑合。所以在負荷作用下，兩嚙合齒面的實際接觸部分，首先出現近似橢圓形狀的接觸區（見圖1-6a、b）。若負荷再加大，則呈現“校形”接觸區(見圖1-6C、d)。有的文獻則認為：在負荷作用下，圓弧齒輪同一齒上有兩點接觸時，由於輪齒縱向變形，及齒面各點曲率半徑的不同，齒面接觸區呈近似梯形。
總之，圓弧齒輪的嚙合齒面在良好的跑合之後，接觸面積的增加很多。如果圓弧齒輪和漸開線齒輪的幾何尺寸相同，由於圓弧齒輪的當量曲率半徑比漸開線齒輪的當量曲率半徑大數十倍，因此其接觸應力將大幅度下降，接觸強度將大大提高。
