
【机】 hyperboloidal gear
hyperbola
【医】 recurved line
face; surface; cover; directly; range; scale; side
【医】 face; facies; facio-; prosopo-; surface
gear; gear wheel
【计】 cog wheel
【医】 cog; gear
双曲线面齿轮 (Hyperboloidal Gear / Hypoid Gear)
在机械传动领域,双曲线面齿轮是一种特殊的锥齿轮类型,其节曲面为单叶双曲面(hyperboloid)。其核心特点是:两齿轮轴线在空间中呈交错状态(既不平行也不相交),通过双曲几何实现动力传递。相较于直齿或螺旋锥齿轮,其齿面几何形状更复杂,设计目标在于优化传动效率、承载能力及噪音控制。
交错轴传动:
主动轮与从动轮轴线呈空间交错,通常夹角为90°,但不相交于一点。这一特性使其在布局上比相交轴锥齿轮(如螺旋锥齿轮)更灵活,可降低传动系统高度,例如汽车驱动桥中用于连接变速箱与差速器。
齿面几何与啮合特性:
齿面由双曲面生成,啮合时齿间为点接触(设计优化后可趋近线接触),通过局部弹性变形实现平稳传动。其齿形具有渐进式接触区,可分散载荷并减少振动,适用于高速重载工况。
滑动与润滑需求:
啮合过程中存在显著的齿面相对滑动,需专用极压齿轮油(如GL-5级别)形成高强度润滑膜,防止齿面胶合与磨损。
中文术语 | 英文术语 |
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双曲线面齿轮 | Hypoid Gear |
轴线偏移量 | Offset Distance |
节曲面 | Pitch Surface |
单叶双曲面 | Hyperboloid of One Sheet |
权威参考来源:
- 《机械设计手册》(第五版)· 齿轮传动篇,化学工业出版社(纸质文献,无直接链接);
- AGMA 929-A06 Calculation of Hypoid Gear Tooth Strength(美国齿轮制造商协会标准);
- ISO 23509:2016 Bevel and hypoid gear geometry(国际标准)。
注:因未检索到可验证的公开网页链接,此处引用行业标准与工具书名称,建议通过标准数据库(如ISO官网、AGMA Store)或学术引擎(如Google Scholar)获取原文。
双曲线面齿轮(又称准双曲面齿轮或准双曲线齿轮)是一种特殊类型的锥齿轮,其核心特征在于轴线偏置设计和复杂齿面几何结构。以下是其详细解析:
轴线偏置
与普通锥齿轮的轴线垂直相交不同,双曲线面齿轮的两轴轴线垂直但不相交,存在一定偏置距(E)。这种设计使齿轮副在传动时形成交错轴结构,常用于汽车主减速器等场景。
齿面几何
其齿形外廓线为双曲线的一部分,分度曲面近似双曲线体远离喉部的端部截体曲面。由于齿面是复杂曲面,需通过六面体有限元模型进行高精度建模。
传动性能提升
应用适应性
制造工艺
齿面需精密加工,且齿轮副需配对使用,无法互换。制造时需采用研磨工艺处理热处理后的齿面滑动问题。
润滑需求
由于啮合时高压、高温(瞬时达600-800℃),需使用含氯、硫、磷等元素的极压添加剂齿轮油,防止磨损和胶合。
相较于普通锥齿轮,双曲线面齿轮通过偏置距和螺旋角优化,在空间布局和强度上更具优势,但制造成本更高且依赖专业润滑方案。
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