螺旋锥齿轮接触区调整

螺旋锥齿轮接触区调整之探讨

－－－－株洲沃尔得特种齿轮有限公司朱泽雷

通常评定一对齿轮的接触区精度是否良好是把该对齿轮涂以如红丹粉之类的着色剂装在滚动检查机上 , 在标准的齿轮安装距条件下以轻载一起啮合滚动 , 轮齿上出现

的印痕称为“齿轮的接触区”。

一、“失配” :

从理论上讲，可以加工出与大轮完全共轭的小轮，但是，完全共轭的齿面并不好使用：安装时没有可调整性，极容易造成负荷集中在轮齿的边缘而使齿轮破坏。因此，实际制造好的齿轮应是“局部共轭”或称“局部接触”；可在加工小轮的切齿计算时在

小轮齿面上选择一个“点”，然后将这个“点”四周齿面轻轻地去除一部分，离这个“点”越远的地方多去掉一些，把理论齿面修正成一个与理论齿面在这个“点”相切而又能

加工出的齿面，这个“点”应在齿面的中点，将这种实际齿面与大轮齿面相啮合，其

接触又不布满整个齿面的“局部接触”。这样的轮齿接触在正确安装距条件下应在齿

面中部，即使有安装距误差接触区也会在这个“点”的附近扩展而不会使载荷集中在

轮齿边缘上去，实践证明，这种局部接触的齿轮副比完全共轭的齿轮副好得多。

综上所述，在实际加工齿轮及计算加工参数时就要考虑将小轮的齿面大端和小端，齿顶和齿根多切去一些，我们称之为“失配”。

二、“接触区”

接触区是衡量螺旋伞齿轮传动质量的综合指标，如果在加工制造和装配中造成接

触区大、小、形状和位置的偏差，将使载荷集中在齿的大端或小头，也可能集中在齿顶和齿根处，这就引起局部应力集中，造成齿轮早期磨损或断齿。

因此，对“接触区”的形状、位置，接触的长短和宽窄都有严格要求，它直接关系

到齿轮副在工作时的工作平稳性以及噪声的高低。

对于格里森齿制的齿轮副，当加以轻载荷工作时，接触区会向大端扩展，当满负

荷工作时，接触区基本上布满齿面的绝大部分而不会使接触区“ 漫” 出齿面，不会

击穿轮齿的边缘。而克林根贝格﹒奥利康齿制（摆线齿形）恰恰与其相反，应将

接触区调至中间偏大端。

对于传动重负荷的螺旋伞齿轮，考虑到受力后齿轮和箱体的变形使“接触区”产生

偏移，采用较小的接触区面积是为防止受力后“接触区”偏移到一端。根据受力后接

触区移动规律，预先将接触区调在小端，使受力后的“接触区”正好位于齿面中间位置。对格里森齿制的螺旋伞齿轮，接触区是从小端向大端延伸扩展的，因此在加工过程中，齿轮在滚动检查机上做滚动检查时，一般都是将接触区先调到齿面中部

靠小端的位置。

上述是按“铣齿→磨齿”工艺考虑的，由于磨齿的成本很高，价格昂贵，很多齿轮

铣齿后做热处理，或者热处理后加研齿工序，从而完成齿轮的制造，那么在制造过程中，必须考虑到热处理变形引起的接触区变化，热处理后的齿轮螺旋角会变小，凸、凹面上的接触极有可能会移向大、小端，可能使接触区变窄或变宽，所以应

针对热处理变形规律，小轮热处理前将接触区调到合适位置以适应热处理变形带

来的接触区恶化。目前，各工业大国对螺旋伞齿轮的精度描述得很详细，很严格，而对“接触区”的描述就不那么统一了，美国的 ANSI/AGMA.2009-B01 标准 , 德国的DIN3965-1989 标准 , 日本的 JIS B1704-1973 标准 , 以及我国的 GB11365-1989 标

准 , 虽然都对“ 接触区” 进行了描述 , 但差异都很大。因此，我们建议：

对高速重载的螺旋伞齿轮的接触区按以下规则生产较好。

形状：椭圆形或长方形；

长短：占齿长方向的 30% ∽ 50% ；

宽窄：占齿高方向的 40% ∽ 60% ；

位置：在齿面中部偏小端，离小头边缘 10 ∽ 15mm 。

三、“配切接触区”：

当生产螺旋伞齿轮时，必须保证齿坯切削性能的合理，齿坯是否合格首先要保证

预热处理工艺的合理性，对于高速重载的螺伞齿轮，其材料大都是“镍 - 铬”钢，“镍- 铬 - 钼”钢，或“镍 - 铬 - 钨” 钢 , 近几年来 , 引进并生产了国外的钢号 , 如日本 822H 钢 , 美国 8620 钢 , 德国 17CrNiMo6 等等。

对这些钢材料锻造后的齿坯应做“正火加高温回火”预热处理，甚至粗车后再加高

温回火工序，这样，有利于切削（铣齿），其硬度应在 170-210HB 范围为宜。

1、按调整卡上的机床调整参数，将大轮切至正确的齿深和弦齿厚，对于小轮的

轮齿齿厚以保证齿轮啮合的侧隙为宜。

2、当齿轮需要磨齿时，应充分考虑热处理变形量及合适的磨量，在渗碳时，应

加大渗碳层深度。

3、保证磨齿夹具的精度，其径向跳动和端跳动均不能大于 0 。 01mm 。

4、铣齿刀盘必须精心校调，内外刀齿的径向跳动

应在 0.005 以内。

5、磨齿用砂轮 : 做好静平衡 , 小心地装在机床上 , 按“磨齿调整卡” 中“砂轮修整”

精心地修砂轮，保证砂轮内、外侧的直径，内、外侧的压力角以及砂轮修整的深度。

6、将输进系统的“磨齿调整卡”进行校对，保证准确无误。

7、对于不磨齿的齿轮，大都按“粗铣→精铣”完成齿形加工，转入热处理，再精加工其它几何尺寸就完成了。

、对于不磨齿的齿轮，一般按调整卡精铣大轮，同时进行大轮与小轮配切，即“调接触区”，然后进行渗碳、淬火。

、大轮铣齿及磨齿的方法有：

成形法——在拉齿机上实现。

展成法——一般的铣齿机构可以实现。

、小轮铣齿和磨齿的方法有：

刀倾法——用刀倾机构修正接触区。

展成法——用滚切修正机构修正接触。

无论用那种方法加工大、小轮都要保证齿厚，侧隙

及正确的安装距条件下齿轮有好的“接触区”。

四、机床参数的调正及其作用：

由技术人员提供的“铣（磨）齿调整卡”我们称之

为“基本调整卡”，接触区的调整是一项很繁琐的技术

工作，想一次就把接触区调整好几乎是不可能的。

“ 铣（磨）齿调整卡” 中包括刀具参数机床

调整参数轮齿尺寸测量比例修正齿面接触分析

五部分。

1、当完成铣齿或磨齿后，合格大轮要与小轮配切接触区，第一次配切时，检查啮合的接触印痕时，可能很不理想，只有一块形状不好的接触面，其原因无非是小轮的齿长曲率误差和齿廓曲率误差造成的。我们称之的“接触区”，是指大齿轮齿面上的印痕。

调整接触区是一项很细致的技术工作，针对不良接触，采取什么样的对策，准确的判断和长期的工作经验是很重要的，准确的判断会使下一步的配切少走弯路。

2 、由于对接触区的检查是在滚动机上进行的，因此，一台高精度，工况良好的滚动检查机是保证生产出合格齿的必要条件。

滚动检查机能够支持锥齿轮副的以下要求：

、支持锥齿轮副模拟在实际应用中的安装位置或理论位置。