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变厚齿轮啮合分析
摘要：本文分析了安装在交错轴上的变厚齿轮的啮合。确切地说，齿侧间隙与齿轮几何形状和轴的相对位置之间的相互关系已有研究。本研究的领先之处在于引入一新的基本术语来描述变厚齿轮的运动学相关尺寸，并给出计算实例。
1.引言
变厚齿轮，也被称为渐开线锥形齿轮，代表了渐开线齿轮的推广[1-3]。变厚齿轮填补了锥齿轮由于传统锥齿轮加工机床的限制而留下的空白[1，2,4]，主要用来传递两平行轴或交错轴之间的动力。
变厚齿轮可以很容易地由通常加工圆柱形渐开线齿轮的同型滚齿或磨齿机床生产制造。与传统齿轮相比，变厚齿轮优点如下：便后齿轮可以弥补轴偏差，并允许对齿侧间隙进行调整。尽管对于非平行轴，齿面接触理论上是逐点接触，可以通过磨齿加工后的表面加工硬化来提高齿面硬度。变厚齿轮应用于装有内侧发动机螺旋桨驱动的船舶的动力传输是很典型的[4]。
尽管变厚齿轮有上述的优点，但它在很大程度上被技术文献所忽视。就作者所知，到目前为止没有那篇论文提出过对变厚齿轮啮合齿侧间隙的确定方法。关于这一课题最前沿的文献是Mitome的关于变厚齿轮的滚齿加工研究[5-7]。在这些文献中，变厚齿轮的几何特征被描述为：在几何上一个假想的齿条适当的放置，随后相对于齿轮作啮齿运动而生成变厚齿轮。通过使滚刀去包络假想的齿条来确定所有的滚齿加工参数。在运动学方面，Mitome的论文分析了滚刀即一个传统的螺旋渐开线齿与一个变厚齿轮的零侧隙啮合。
本文研究分析一对变厚齿轮的啮合。这对变厚齿轮的几何形状与通常的齿轮相同，并且安装在交错轴上。基于一个新的专门描述变厚齿轮基本特征的专业术语，本文提出了按照给定的齿侧间隙控制变厚齿轮啮合的关系式。文中只考虑涉及到渐开线螺旋齿轮齿侧面部分的基本特征，其他诸如根切、干涉或者是啮合系数的评定等问题没有得到解决。
本文拟用的研究方法代表了现有研究方法的综合，其必然适用与下面几种特殊情况：两个安装在平行轴上的渐开线圆柱齿轮；两个安装在交错轴上的螺旋线渐开齿轮：一个变厚齿轮与一个螺旋渐开线齿轮啮合[5-7]。
一个计算实例展示了本文的研究成果应用于一个案例的研究。