蜗杆基础知识培训资料
《蜗杆传动上课版》课件

04 传动比
蜗杆与蜗轮之间的转速之
比,决定了传动的减速或
增速效果。
蜗杆传动的应用范围
工业制造领域
用于各种机械设备中 的减速或增速传动, 如纺织机械、印刷机
械等。
交通运输领域
用于车辆、船舶和飞 机中的传动系统,如 发动机、变速器等。
农业机械领域
用于拖拉机、收割机 等农业机械中的传动
系统。
新能源领域
在风力发电、太阳能 发电等新能源领域中 ,蜗杆传动也得到了
切削加工是制造蜗杆传动的关键步骤, 需要精确控制切削参数和刀具几何形状 ,以保证蜗杆的精度和表面质量。
材料选择应根据使用要求和工作环境, 选择合适的材料和规格,以确保蜗杆传 动的性能和寿命。
热处理对于提高蜗杆传动的硬度和耐磨 性至关重要,包括淬火、回火和表面处 理等工艺。
蜗杆传动的维护保养
定期检查蜗杆传动的润滑 状况,确保润滑良好以减 少摩擦和磨损。
智能化控制
结合现代控制技术, 实现蜗杆传动的智能 化控制,提高传动精 度和效率。
拓展应用领域
探索蜗杆传动在更多 领域的应用,扩大其 使用范围。
04
蜗杆传动的设计与计算
蜗杆传动的设计原则
高效性
蜗杆传动应尽可能地提高传动效率, 减少能量损失。
稳定性
保证蜗杆传动的长期稳定运行,减少 维护和更换的频率。
材料和许用应力选择
根据计算结果,选择合适的材 料和确定许用应力,以确保蜗 杆传动的安全性和可靠性。
润滑和散热设计
考虑蜗杆传动的润滑和散热需 求,设计合理的润滑和散热系
统。
蜗杆传动的优化设计
参数优化
对蜗杆传动的参数进行 优化设计,以提高其性
能和降低制造成本。
蜗杆传动z学习.pptx

蜗杆传动常用材料
其材料不仅要具有足够的强度,更重要的是具有良好的磨合性和耐磨性。
和齿轮一样,其失效也有点蚀、齿根折断、齿面胶合及齿面磨损等。
在开式传动中多发生齿面磨损和轮齿折断,因此应以保证齿根弯曲疲劳强度作为开式传动的主要设计准则。 在闭式传动中,蜗杆副多因齿面胶合或点蚀而失效。因此,通常按齿面接触疲劳强度进行设计,按齿根弯曲疲劳强度进行校核。 此外,还需校核蜗杆的刚度。对于闭式蜗杆传动,由于散热较为困难,还应作热平衡核算。
在热平衡条件下可得:
可用于系统热平衡验算,一般 to≤70~80℃
可用于结构设计
式中ad-箱体表面的传热系数,可取ad =(8.15~17.45)W/(m2•℃);
S -箱体的可散热面积(m2);t0-润滑油的工作温度(℃);ta-周围空气的温度(℃)。
§11-5 普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑与热平衡
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蜗杆传动受力方向判断
§11-4 普通圆柱蜗杆传动承载能力计算
② 各力方向的判断
① 作用在主动轮和从动轮上的对应力大小相等,方向相反。
蜗杆所受圆周力Ft1方向与它的转向相反,蜗轮所受圆周力Ft2 方向与它的转向相同;
蜗杆轴向力Fa1的方向由螺旋线的旋向和蜗杆的转向来决定。对于右旋蜗杆,用右手判断;对于左旋蜗杆,用左手判断。
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§11-3 普通圆柱蜗杆传动的参数与尺寸
5. 导程角γ
在 m 和 d1 为标准值时,z1↑→g↑
6. 蜗轮齿数 z2
蜗轮齿数主要取决于传动比,即 z2 = i z1 。 z2 不宜太小(如z2<26),否则将使传动平稳性变差。 z2也不宜太大,否则在模数一定时,蜗轮直径将增大,从而使相啮合的蜗杆支承间距加大,降低蜗杆的弯曲刚度。一般推荐 z2 =29~80。 (z1与z2的荐用值表)
机械设计基础蜗杆传动讲课文档

生活中的实例
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第一节 概述
一、蜗杆传动的组成
螺杆与螺纹一样,有单头、多头之分,也有左旋、右旋 之分。蜗轮的形状像斜齿轮,
它的螺旋角的大小、方向和螺
杆螺旋升角的大小、方向相同, 为了改善蜗杆与蜗轮的啮合情
况,通常将蜗轮圆柱表面的母 线做成圆弧形,部分地包围着
蜗杆,故在轴向剖面中,蜗轮 轮齿沿齿宽方向是圆弧形。
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右手定则
四指弯曲与蜗杆 转动方向一致。
拇指的指向为螺 杆相对螺母前进 的方向。
左旋蜗杆
左手定则
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蜗杆传动受力方向判断
蜗杆的旋转方向和螺旋线方向如图所示,试判断蜗杆、蜗轮所 受径向力、圆周力和轴向力的方向,以及蜗轮的旋转方向。
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可得蜗杆的分度圆直径可写成
d1mtaz1n
可见,蜗杆的分度圆直径d1不仅与模数有关,而且还与齿 数z1和螺旋线升角λ有关。
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同一模数的蜗杆,由于齿数z1和螺旋线升角λ的不同, d1
随之变化,致使滚刀规格的数目较多,很不经济。为了较
少滚刀的数量,有利于标准化,国标规定,对应于每一个
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3.螺栓连接式蜗轮 这种结构的齿圈与轮芯用普通螺栓或铰制孔螺栓连接,由 于装拆方便,常用于尺寸大或磨损后需要更换蜗轮齿圈的
的相互作用力集中于节点P,并按 单齿对啮合考虑;(2)暂不考虑 啮合齿面间的摩擦力。
Fn可分解为三个互相垂直的分力: 圆周力、径向力和轴向力。
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力的大小
圆周力
Ft1
蜗轮蜗杆传动的基本知识

板书设计或授课提纲课堂教学安排整顿纪律,清点人数。
人员安全教育及预防突发情况的准备在上一节课我们了解了齿轮传动的相关知识内容,那这节课让我们一起学习一下关于蜗轮蜗杆传动的知识吧。
一、蜗轮蜗杆传动的基本知识1.定义蜗轮蜗杆传动是用来传递空间互相垂直而不相交的两轴间的运动或动力的传动机构(1)只有一个或几个螺旋齿的斜齿轮就是蜗杆(2)蜗杆的类型很多,如阿基米德蜗杆、法向直廓蜗杆、渐开线蜗杆、锥面包络圆柱蜗杆和圆弧圆柱蜗杆(3)阿基米德蜗杆的轴向齿廓是直线,法向齿廓为渐开线老师:既然我们了解了什么是蜗杆嘛,什么是涡轮了,请大家阅读书本思考并回答问题。
二、蜗轮(1)与蜗杆组成交错轴齿轮副且轮齿沿着齿宽方向呈内凹弧形的斜齿轮称为蜗轮(2)蜗轮一般在滚齿机上用与蜗杆形状和参数相同的滚刀或飞刀加工而成三、蜗轮蜗杆传动的特点1.特点(1)结构紧凑,工作平稳(2)无噪声、冲击和振动小(3)能得到很大的单级传动比(4)可实现自锁2.应用(1)两轴交错、传动比较大、传递功率不太大或间歇工作的场合老师:关于蜗轮蜗杆传动适用于传动比较大,功率不太大的场所,还适用于哪些场所呢?请小组讨论并回答问题。
(2)卷扬机等起重机械中,起安全保护作用(3)机床、汽车、仪器、冶金机械(4)蜗轮一般需用贵重的减摩材料(如青铜)(5)不适用于大功率、长时间工作的场合一、蜗轮蜗杆传动的主要参数1.模数m、压力角(1)蜗杆的轴向模数m1和蜗轮的端面模数m2相等,且为标准值mx1=mt2=m(2)蜗杆的轴向压力角αx和蜗轮的端面压力角α t2相等,且为标准值aX1=at2=α.=20°2.蜗杆导程角y蜗杆导程角y:蜗杆分度圆柱螺旋线的切线与端平面之间所夹的锐角老师:请大家观看图片,小组讨论思考蜗杆分度圆直径和什么有关?3.蜗杆分度圆直径d蜗杆分度圆直径d不仅与模数m有关,而且还与头数z和导程角v有关4.蜗杆直径系数qq=d/m5.蜗杆头数和蜗轮齿数蜗杆头数z1=1、2、4、6蜗轮齿数z=29~806.蜗轮蜗杆传动的传动比i7.蜗杆有左旋和右旋,蜗轮也有左旋和右旋。
机械设计蜗杆知识点

机械设计蜗杆知识点机械设计的蜗杆是一种常见且重要的传动装置,它具有较高的传动效率和承载能力。
蜗杆传动是通过蜗杆与蜗轮的啮合传递动力和运动的。
本文将介绍机械设计中关于蜗杆的一些重要知识点,包括蜗杆的结构、工作原理以及设计注意事项。
一、蜗杆的结构蜗杆是一种具有斜交螺旋线的轴,通常与蜗轮配合在一起使用。
它由蜗齿、蜗纹、中心孔等部分组成。
蜗齿是用来传递动力和运动的关键部件,蜗纹则是蜗杆的表面特征,用来增加啮合面积和提高传动效率。
蜗杆通常由金属材料制成,如钢材等,以保证其强度和耐磨性。
二、蜗杆传动的工作原理蜗杆传动是一种螺旋面与螺旋面之间的啮合传动方式。
在传动过程中,蜗齿与蜗轮齿槽进行啮合,蜗杆通过旋转带动蜗轮转动。
由于蜗杆的螺旋线的角度通常较小,所以在传动过程中产生一个大的齿轮减速比,从而实现传动的扭矩放大和速度减小。
蜗杆传动一般用于低速大扭矩的场合,如起重机械、车辆传动系统等。
三、蜗杆传动的设计要点1. 蜗杆与蜗轮的啮合角度:蜗杆的螺旋线与蜗轮齿槽的啮合角度应控制在一定范围内,过大或过小都会影响传动的效果。
通常蜗杆的螺旋线角度为5°-30°之间。
2. 蜗齿的尺寸设计:蜗齿的几何参数是设计中的关键要素,包括蜗齿高度、蜗齿厚度、蜗齿间隙等。
这些参数的选择需要考虑到传动功率、载荷大小、转速等因素。
3. 轴向力的控制:蜗杆传动会产生轴向力,对机械零件的支撑和结构稳定性提出了要求。
设计时需要合理选择轴承和支撑结构,以保证传动的正常运行。
4. 润滑和散热:蜗杆传动由于摩擦和啮合,会产生较多的热量和磨损。
因此,在设计中应考虑到润滑和散热的问题,采取适当的措施来降低传动的温度和减少磨损。
综上所述,机械设计中蜗杆的知识点包括蜗杆的结构、工作原理和设计要点。
蜗杆的结构由蜗齿、蜗纹和中心孔等组成,它与蜗轮配合,通过螺旋线的啮合传递动力和运动。
设计蜗杆传动需要注意蜗杆与蜗轮的啮合角度、蜗齿尺寸、轴向力和润滑散热等问题。
机械设计-蜗杆传动基本知识

传动比 i
蜗杆头数 Z1
蜗轮齿数Z2
5~8
6
29~ 31
7~16 4
29~61
15~32 2
29~61
30~83 1
29~82
三、蜗杆传动几何尺寸的计算
1、d1=mq=mz1/tanλ≠mz1 d2=mz2
2、中心距:
中心距a应按下列数值选取: 40,50,63,80,100,125,160,200,250,315,400, 500mm。
➢ 按旋向分 左旋、右旋
旋向判定:将蜗杆轴线竖直放置, 螺旋线向右边升高为右旋,向左边 升高为左旋
左旋
右旋
3、蜗杆传动的特点
➢ 结构紧凑、传动比大。 ➢ 传动平稳,振动小、噪声低; ➢ 可实现反向自锁,具有自锁性。 ➢ 摩擦损失大,效率低。 ➢ 蜗轮材料贵重,成本高; ➢ 安装时对中心距的尺寸精度要求较高。
环面蜗杆传动
锥蜗杆传动
➢ 按蜗开线齿轮啮合
端面:阿基米德螺旋线
圆柱蜗杆
ZI型:渐开线蜗杆 端面:渐开线,较精密传动
ZN型:法向直廓蜗杆
环面蜗杆:接触齿对数↑,承载↑(1.5~4)倍,η高,但制造安装要求高。
锥蜗杆:啮合齿数多,ε↑,平稳↑,承载↑。
➢ 按蜗杆头数分 单头蜗杆:i↑,自锁性↑,η↓ 多头蜗杆:相反
蜗杆传动基本知识
01 蜗杆传动的类型特点 02 蜗杆传动的参数 03 蜗杆传动几何尺寸的计算
一、蜗杆传动的类型特点
1、蜗杆的组成 蜗杆传动是用来传递空间两交错轴之间运动和动力,通常取其交错角Σ=90°。 组成:主动件蜗杆和从动件蜗轮
第5章 其他常用机构
2、蜗杆的分类
➢ 按蜗杆形状分
圆柱蜗杆传动
8.蜗杆传动

导程角tan z1m 2 4 0.2
d1 40
∴ arctan0.2 11.31
d2 mz2 4 39 156
中心距a d1 d2 40 156 98mm
2
2
机械设计基础
§8-3 蜗杆传动的失效形式、 设计准则和材料选择
一、失效形式及设计准则 主要失效形式:齿面胶合、点蚀、过度磨损 计算准则: 开式传动中:主要失效形式是齿面磨损和轮齿折断,要按齿 根弯曲疲劳强度进行设计。 闭式传动中:主要失效形式是齿面胶合或点蚀面。要按齿面 接触疲劳强度进行设计,再按齿根弯曲疲劳强度进行校核。此 外,闭式蜗杆传动,由于散热较为困难,还应作热平衡核算。
机械设计基础
机械设计基础
应用: 常用于两轴交错、传动比较大、传递功率不太大(50kW以下)
或间歇工作的场合。此外,由于当γ1较小时传动具有自锁性,
故常用在卷扬机等起重机械中,起安全保护作用。它还广泛应 用在机床、汽车、仪器、冶金机械及其它机器或设备中适用于 中、小功率的地方。
机械设计基础
§8-2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
本章重点: 1.熟悉蜗杆传动的特点 2.掌握蜗杆、蜗轮的主要参数 3.掌握蜗杆传动的主要失效形式及设计计算准则 4.了解蜗杆传动的设计计算 5.了解蜗杆传动的热平衡计算以及改善其散热能力的措施 和方法
机械设计基础
§8-1 概述
一、蜗杆传动的特点、应用
机械设计基础
蜗杆蜗轮传动是由交错轴斜齿圆柱齿轮传动演变而来的。 蜗杆:形似螺杆,但具有齿轮的参数。其分度圆直径较 小,螺旋角较大。分左旋和右旋,齿数有:1(单头)、2、 3、4(多头)。 蜗轮:其分度圆直径较大,齿数较多,齿形呈环面,沿 齿宽方向包住蜗杆,使其啮合时为线接触。有左、右旋之 分。 蜗杆蜗轮传动的特征: 其一,它是一种特殊的交错轴斜齿轮传动,交错角为∑
机械设计培训课件-蜗杆传动培训

第一系列
蜗杆模数m值 GB-10088—88
1, 1.25, 1.6, 2, 2.5 , 3.15, 4, 5, 6.3 8 10, 12.5, 16, 20, 25, 31.5, 40
第二系列
1.5, 3, 3.5, 4.5, 5.5 6, 7, 12, 14
锥蜗杆传动
圆弧圆柱蜗杆
圆弧圆柱蜗杆传动与普通圆柱蜗杆传动的区别仅
是加工用的车刀为圆弧刀刃。
传动特点: 1)传动效率高,一般可达90%以上;
2)承载能力高,约为普通圆柱蜗杆的1.5~2.5倍;
3)结构紧凑。
机械设计培训课件-蜗杆传动培训
§11-2 蜗杆传动的类型
8
阿基米德蜗杆
普通圆柱 渐开线蜗杆 蜗杆传动 法向直廓蜗杆
名称
蜗杆中圆直径,蜗轮分度圆直径 齿顶高 齿根高 顶圆直径 根圆直径
蜗杆轴向齿距、蜗轮端面齿距 径向间隙 中心距
计算公式
蜗杆
蜗轮
d1 =mq
d2=mz2
ha=m
ha=m
df =1.2mq
df =1.2mq
da1=m(q+2) df1=m(q-2.4)
da1=m(q+2) df2=m(q-2.4)
pa1=pt2= px=π m
m/s时→ ZCuSn10P1锡青铜制造。 m/s时→ ZCuSn5Pb5Zn5锡青铜 m/s时→ ZCuAl10Fe3铝青铜。 m/s时→球墨铸铁、灰铸铁。
三、蜗杆传动的设计准则
25
为了防止齿面过度磨损引起的失效,应进行 * 蜗轮的齿根弯曲疲劳强度计算 * 蜗轮的齿面接触疲劳强度计算
为了防止蜗杆刚度不足引起的失效,应进行
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蜗杆基础知识
一、 蜗杆的分类
二、 蜗杆传动的特点
1 传动平稳,振动、冲击和噪声均很小。
2 能以单级传动获得较大的传动比,结构紧凑。
蜗杆圆柱蜗杆阿基米德圆
柱蜗杆(ZA)
法向直廓圆
柱蜗杆(ZN)
渐开线圆柱
蜗杆(ZI)
锥面包络圆
柱蜗杆(ZK)
圆弧圆柱蜗
杆(ZC)
环面蜗杆
直廓环面蜗
杆(球面蜗杆)
平面包络环
面蜗杆
一次包络
二次包络
渐开线包络
环面蜗杆
一次包络
二次包络
锥面包络环
面蜗杆
锥蜗杆
3蜗杆螺牙与蜗轮齿面间啮合摩擦损耗较大,因此传动效率要比齿轮传动低,且容易导致发热和出现温升过高现象。
蜗轮也较容易磨损。
4失效形式:蜗杆传动的失效形式和齿轮传动类似,也有齿面点蚀、磨损、胶合,以及轮齿的弯曲折断。
其中尤以点蚀和磨损最易发生,胶合现象也常出现。
这是由于蜗杆传动啮合效率低,滑动速度较大,而当润滑不良时容易发热等原因引起,蜗轮轮齿的弯曲折断也偶有所见,这往往是由于齿面磨损过大齿厚减薄过多或是安装不良造成严重偏载所致。
5由于蜗杆传动啮合摩擦较大,且由于蜗轮滚刀的形状尺寸不可能做得和蜗杆绝对相同,被加工出的蜗轮齿形难以和蜗杆齿精确共轭,必需依靠运转跑合才渐趋理想;因此蜗轮副的组合必需具有良好的减磨和跑合性能以及抗胶合性能。
所以蜗轮通常采用青铜或铸铁做齿圈,并尽可能与淬硬并经磨削的钢制蜗杆相配。
也正因如此,蜗轮轮齿的强度和硬度远不如蜗杆,且蜗杆螺牙成螺旋状,强度较大,因此蜗轮轮齿是两者中的薄弱环节。
如果在设计中能合理地选择齿形和传动参数,采用良好的润滑方式和散热措施,选用抗磨和抗胶合地润滑油,选配适当的材料组合以及提高加工和安装精度,
则上述地失效情况可以得到改善和避免。
三、普通圆柱蜗杆
普通圆柱蜗杆的齿形多用成形线为直线的刀具加工而成。
由于刀具安装的方位不同,生成的螺旋面在不同截面中的齿廓曲线形状也不同。
按蜗杆齿廓曲线的形状,普通圆柱蜗杆可以分为以下几种:
1.ZA――阿基米德圆柱蜗杆
蜗杆齿面为阿基米德螺旋面,端面齿廓为阿基米德螺旋线,轴向齿廓为直线,法向齿廓为凸廓曲线。
相配的蜗轮齿廓为渐开线,其啮合类似于渐开线斜齿圆柱齿轮与齿条的啮合。
轴向齿形角αx=20°
优点:这种蜗杆可以用直刃车刀在车床上加工,车刀直线刀刃位于蜗杆轴平面内,因此对刀容易。
缺点:难以用直廓砂轮磨削出精确齿形,不便采用硬齿面工艺,因此齿的精度和表面粗糙度均受到限制,影响效率的提高。
车刀两侧的切削条件不一样,当导程角较大时,径向车削也较困难。
ZA蜗杆已经很少使用。
2.ZN――法向直廓圆柱蜗杆
蜗杆齿廓在法向截面中为直线,在轴向截面中微呈凹形曲线,在端截面中,齿廓理论上为延伸渐开线。
切削蜗杆时,直线刃成型刀具所在的平面垂直于通过分度圆柱上齿槽或齿厚中点处的螺旋线,并在该点于蜗杆轴线倾斜一个分度圆导程角γ。
在通过分度圆柱齿槽或齿厚中点处的法向截面中,其相应的齿廓为直线。
法向齿形角αn=20°
优点:刀具法向放置,车刀的两条切削刃都有合理的前角和后角,改善了切削条件,有利于切削导程角大的蜗杆,尤其是多头蜗杆。
缺点:车刀直线刀刃位于蜗杆齿槽中点法截面中,因此对刀困难。
并且难以用磨削法加工出高精度的蜗轮滚刀。
3.ZI――渐开线圆柱蜗杆
蜗杆齿面为渐开线螺旋面,端面齿廓为渐开线,在切于基圆柱的轴截面内,齿廓一侧为直线,另一侧为凸形曲线。
渐开线蜗杆可视作一个齿数等于蜗杆头数的大螺旋角(βb=90°−γb)斜齿圆柱齿轮,因此蜗杆不仅可以车削,还可以像圆柱齿轮那样用齿轮滚刀滚削,并可用单面或单锥面砂轮磨削,制造精度较高,适用于成批生产和大功率传动。
这是普通圆柱蜗杆传动中较理想的传动,传动效率也较高。
缺点:车刀直线刀刃位于蜗杆基圆柱切平面内,对刀困难;蜗杆两侧面分别用两把车刀加工,生产率低。
法向齿形角αn=20°
4.ZK――锥面包络圆柱蜗杆
蜗杆螺旋面由锥面盘状铣刀或砂轮包络而成。
蜗杆轴线与刀具轴线在空间交错成分度圆柱导程角γ,包络形成的螺旋面是非线性的,齿廓在各个截面均呈曲线形状。
齿形曲线的形状不仅和蜗杆几何参数有关,而且随刀盘直径的大小而变
锥形盘状刀具的产形线是直线,刀具易于制造、刃磨、整修及检验,也使得蜗杆的磨削及相应蜗轮滚刀的磨削较容易。
锥形刀具的产形角α0=20°
5.
不同类型的蜗杆与其相应的蜗轮组成不同类型的蜗轮蜗杆传动,理论上切削蜗轮的滚刀的参数和形状必需和工作蜗杆完全一致,滚铣中心距也应和传动的中心距相同,事实上,由于制造误差,以及保留蜗轮滚刀刃磨余量而稍微加大了直径尺寸等原因,切出的蜗轮齿形不可能与蜗杆齿形精确啮合,必需依靠装配后的跑合来改善和适应。
四、圆柱蜗杆的检测
蜗杆相当于齿数等于头数的齿轮,因此,其计算和测量都和齿
轮类似,一般测量其导程、齿顶圆直径、齿根圆直径、接触斑
点,小模数蜗杆可以测量M值,大模数蜗杆测量齿厚
1.导程:模数制蜗杆L=M x×π×头数
径节制蜗杆L=25.4×π×头数÷DP
2.弦齿高弦齿厚:测量用的弦齿高和弦齿厚由图纸给出。
小模数的蜗杆测量齿厚的误差较大,且与齿顶圆的公差有关。
3.跨棒距:测量M值需使用三针测量,不太方便。
4.齿形齿向:用专用设备测量。
5.接触斑点和中心距及侧隙:用啮合仪检测。
6.齿根圆直径:按图纸尺寸换算成倾斜方向的尺寸,或测量齿
高。
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