錐齒輪是傳動(dòng)齒輪的一種，通常用于機(jī)械傳動(dòng)中，其傳動(dòng)角度一般為90°。錐齒輪呈錐體形狀，其齒輪分布在圓錐面上，與圓柱齒輪相比，錐齒輪具有齒頂圓錐、分度圓錐和齒根圓錐等特點(diǎn)，并且分為大端和小端。錐齒輪的輪齒形式包括直齒、斜齒、圓弧齒和尾旋齒等多種形式。其中，直齒錐齒輪設(shè)計(jì)、制造和安裝相對簡便，因此應(yīng)用最為廣泛。而曲齒錐齒輪由于傳動(dòng)平穩(wěn)、承載能力強(qiáng)，常被用于高速重載傳動(dòng)，如飛機(jī)、汽車和拖拉機(jī)等的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中。
錐齒輪在計(jì)算和測量時(shí)，通常將大端的參數(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)值，包括模數(shù)的選擇、壓力角（一般為20°）、齒頂高系數(shù)（一般為1）和頂隙系數(shù)（一般為0.2）等。
齒廓的形成
錐齒輪齒廓的形成，與圓柱齒輪相似，其差別在于用基圓錐代替了基圓柱。如右圖所示，發(fā)生面S與基圓錐母線相切。當(dāng)發(fā)生面S沿基圓錐作純滾動(dòng)時(shí)，發(fā)生面上任意一條與基圓錐母線ON相接觸的直線OK將在空間形成一漸開線曲面。該曲面即為直齒錐齒輪的齒廓曲面。直線OK上各點(diǎn)的軌跡都是漸開線（在頂點(diǎn)O處的漸開線為一點(diǎn)）。漸開線NK上各點(diǎn)均與錐頂O等距，故該漸開線必定在一以錐頂O為中心，以O(shè)K為半徑的球面上，即NK是球面漸開線。
背錐與當(dāng)量
如下圖所示為一對特殊的錐齒輪傳動(dòng)。其中輪1的齒數(shù)為，分度圓半徑為，分度圓錐角（reference cone angle）為；輪2的齒數(shù)為，分度圓半徑為，分度圓錐角 ，其分度圓錐表面為一平面，這種齒輪稱為冠輪（crown gear）。
過輪1大端節(jié)點(diǎn)，作其分度圓錐母線 的垂線，交其軸線與 點(diǎn)，再以 點(diǎn)為錐頂，以 為母線，作一圓錐與輪1的大端相切，稱該圓錐為輪1的背錐（back cone）。同理，可做輪2的背錐，由于輪2為一冠輪，故其背錐成為一圓柱面。若將兩輪的背錐展開，則輪1的背錐將展成為一個(gè)扇形齒輪，而輪2的背錐則展成為一個(gè)齒條，即在其背錐展開之后，兩者相當(dāng)于齒輪與齒條嚙合傳動(dòng)。根據(jù)范成原理可知，當(dāng)齒條（即冠輪的背錐）的齒廓為直線時(shí)，輪2在背錐上的齒廓為漸開線。
先設(shè)想把展開的扇形齒輪的缺口補(bǔ)滿，則將獲得一個(gè)圓柱齒輪。這個(gè)假想的圓柱齒輪稱為錐齒輪的當(dāng)量齒輪，其齒數(shù) 稱為錐齒輪的當(dāng)量齒數(shù)。當(dāng)量齒輪的齒形和錐齒輪在背錐上的齒形（即大端齒形）是一致的，故當(dāng)量齒輪的模數(shù)和壓力角與錐齒輪大端的模數(shù)和壓力角是一致的。至于當(dāng)量齒數(shù)，則可如下求得：
由上圖可見，輪1的當(dāng)量齒輪的分度圓半徑為
又知
故得
對于任一錐齒輪有
借助錐齒輪當(dāng)量齒輪的概念，一對錐齒輪正確嚙合條件應(yīng)為兩輪大端的模數(shù)和壓力角分別相等；一對錐齒輪傳動(dòng)的重合度可以近似地按其當(dāng)量齒輪傳動(dòng)的重合度來計(jì)算；為了避免輪齒的根切，錐齒輪不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)。
受力分析
與圓柱齒輪類似，將名義法向載荷 在小齒輪平均分度圓處分解為圓周力、徑向力 及軸向力，各力的方向如右圖所示，然后再按照力平衡條件和各力之間的幾何關(guān)系進(jìn)行計(jì)算，即
大齒輪上受力分析與小齒輪類似。
幾何計(jì)算
錐齒輪以大端參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值，故在計(jì)算其幾何尺寸時(shí)，也應(yīng)以大端為準(zhǔn)。如下圖所示，兩錐齒輪的分度圓直徑分別為
式中，R為分度圓錐錐頂?shù)酱蠖说木嚯x，成為錐距（cone distance）；分別為兩錐齒輪的分度圓錐角（簡稱分錐角）。
兩輪的傳動(dòng)比為
當(dāng)兩錐齒輪之間的軸交角，時(shí)，則因上式變?yōu)?/p>
在設(shè)計(jì)錐齒輪傳動(dòng)時(shí)，可根據(jù)給定的傳動(dòng)比，按上式確定兩輪分錐角的值。
至于錐齒輪齒頂圓錐角和齒根圓錐角的大小，則與兩圓錐齒輪嚙合傳動(dòng)時(shí)對其頂隙的要求有關(guān)。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 12369—1990，GB/T12370—1990）規(guī)定，現(xiàn)多采用等頂隙錐齒輪傳動(dòng)，其兩輪的頂隙從齒輪大端到小端是相等的，兩輪的分度圓錐及齒根圓錐的錐頂重合于一點(diǎn)。但兩輪的齒頂圓錐，因其母線各自平行于與之嚙合傳動(dòng)的另一錐齒輪的齒根圓錐的母線，故其錐頂就不再與分度圓錐錐頂相重合了。這種圓錐齒輪相當(dāng)于降低了輪齒小端的齒頂高，從而減小了齒頂過尖的可能性；且齒根圓角半徑較大，有利于提高輪齒的承載能力、切削刀具壽命和儲(chǔ)油潤滑。
參考資料 >
錐齒輪選型要點(diǎn)(選型概要).https://techinfo.misumi.com.c.2024-03-21
錐齒輪.https://khkchilun.com.2024-03-21