
【機】 hyperboloidal gear
hyperbola
【醫】 recurved line
face; surface; cover; directly; range; scale; side
【醫】 face; facies; facio-; prosopo-; surface
gear; gear wheel
【計】 cog wheel
【醫】 cog; gear
雙曲線面齒輪 (Hyperboloidal Gear / Hypoid Gear)
在機械傳動領域,雙曲線面齒輪是一種特殊的錐齒輪類型,其節曲面為單葉雙曲面(hyperboloid)。其核心特點是:兩齒輪軸線在空間中呈交錯狀态(既不平行也不相交),通過雙曲幾何實現動力傳遞。相較于直齒或螺旋錐齒輪,其齒面幾何形狀更複雜,設計目标在于優化傳動效率、承載能力及噪音控制。
交錯軸傳動:
主動輪與從動輪軸線呈空間交錯,通常夾角為90°,但不相交于一點。這一特性使其在布局上比相交軸錐齒輪(如螺旋錐齒輪)更靈活,可降低傳動系統高度,例如汽車驅動橋中用于連接變速箱與差速器。
齒面幾何與齧合特性:
齒面由雙曲面生成,齧合時齒間為點接觸(設計優化後可趨近線接觸),通過局部彈性變形實現平穩傳動。其齒形具有漸進式接觸區,可分散載荷并減少振動,適用于高速重載工況。
滑動與潤滑需求:
齧合過程中存在顯著的齒面相對滑動,需專用極壓齒輪油(如GL-5級别)形成高強度潤滑膜,防止齒面膠合與磨損。
中文術語 | 英文術語 |
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雙曲線面齒輪 | Hypoid Gear |
軸線偏移量 | Offset Distance |
節曲面 | Pitch Surface |
單葉雙曲面 | Hyperboloid of One Sheet |
權威參考來源:
- 《機械設計手冊》(第五版)· 齒輪傳動篇,化學工業出版社(紙質文獻,無直接鍊接);
- AGMA 929-A06 Calculation of Hypoid Gear Tooth Strength(美國齒輪制造商協會标準);
- ISO 23509:2016 Bevel and hypoid gear geometry(國際标準)。
注:因未檢索到可驗證的公開網頁鍊接,此處引用行業标準與工具書名稱,建議通過标準數據庫(如ISO官網、AGMA Store)或學術引擎(如Google Scholar)獲取原文。
雙曲線面齒輪(又稱準雙曲面齒輪或準雙曲線齒輪)是一種特殊類型的錐齒輪,其核心特征在于軸線偏置設計和複雜齒面幾何結構。以下是其詳細解析:
軸線偏置
與普通錐齒輪的軸線垂直相交不同,雙曲線面齒輪的兩軸軸線垂直但不相交,存在一定偏置距(E)。這種設計使齒輪副在傳動時形成交錯軸結構,常用于汽車主減速器等場景。
齒面幾何
其齒形外廓線為雙曲線的一部分,分度曲面近似雙曲線體遠離喉部的端部截體曲面。由于齒面是複雜曲面,需通過六面體有限元模型進行高精度建模。
傳動性能提升
應用適應性
制造工藝
齒面需精密加工,且齒輪副需配對使用,無法互換。制造時需采用研磨工藝處理熱處理後的齒面滑動問題。
潤滑需求
由于齧合時高壓、高溫(瞬時達600-800℃),需使用含氯、硫、磷等元素的極壓添加劑齒輪油,防止磨損和膠合。
相較于普通錐齒輪,雙曲線面齒輪通過偏置距和螺旋角優化,在空間布局和強度上更具優勢,但制造成本更高且依賴專業潤滑方案。
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