齒輪的基本知識(shí)及其畫法

..齒輪的根本知識(shí)及其畫法齒輪是應(yīng)用非常廣泛的傳動(dòng)件，用以傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)，并具有改變轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的作用。依據(jù)兩齒合齒輪軸線在空間的相對(duì)位置不同，常見的齒輪傳動(dòng)可分為以下三種形式〔圖9-43〕：(1)圓柱齒輪傳動(dòng)——有于兩平行之間的傳動(dòng)。(2)圓錐齒輪傳動(dòng)——用于兩相之間的傳動(dòng)。(3)蝸桿蝸輪傳動(dòng)——用于兩穿插之間的傳動(dòng)。齒輪傳動(dòng)的另一種形式為齒輪齒條傳動(dòng)〔圖9-44〕，可用于轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)之間的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換。常見的齒輪輪齒是直齒和斜齒。齒輪又有標(biāo)準(zhǔn)齒和非標(biāo)準(zhǔn)齒之分，具有標(biāo)準(zhǔn)齒的齒輪稱為標(biāo)準(zhǔn)齒輪。本節(jié)介紹具有漸開線齒形的標(biāo)準(zhǔn)齒輪的有關(guān)知識(shí)與規(guī)定畫法。一、直齒圓柱齒輪〔直齒輪〕(一)直齒圓柱齒輪各局部名稱及有關(guān)參數(shù)〔圖9-45〕1、齒頂圓〔直徑d1〕通過(guò)圓柱齒輪齒頂?shù)那娣Q為齒頂圓柱面。齒頂圓柱面與端平面的交線稱為齒頂圓。2、齒根圓〔直徑d2〕通過(guò)圓柱齒輪齒根的曲面稱為齒根圓柱面。齒根圓柱面與端平面的交線稱為齒根圓。３.分度圓〔直徑d〕齒輪設(shè)計(jì)和加工時(shí)計(jì)算尺寸的基準(zhǔn)圓稱為分度圓。它位于齒頂圓和齒根圓之間，是一個(gè)約定的假想圓。４.節(jié)圓〔直徑d〕兩齒輪合時(shí)，位于連心線OO上的兩齒廓點(diǎn)P，稱為節(jié)點(diǎn)。分別以O(shè)O為圓心，OP為半徑所作的兩個(gè)相切的園稱為節(jié)圓。正確安裝的標(biāo)準(zhǔn)齒輪的d=d。5.齒高h(yuǎn)輪齒在齒頂圓與齒根圓之間的徑向距離稱為齒高。齒高h(yuǎn)分為齒頂高h(yuǎn)1，齒根高h(yuǎn)2兩段〔h=h1+h2〕:齒頂高h(yuǎn)1：齒頂圓與分度圓之間的徑向距離；齒根高h(yuǎn)2：齒根圓與分度圓之間的徑向距離；6.齒數(shù)z即輪齒的個(gè)數(shù)，它是齒輪計(jì)算的主要參數(shù)之一。8.模數(shù)m由于分度圓周長(zhǎng)πd=pz，所以d=p/πz令p/π=m那么d=mz式中m稱為齒輪的模數(shù)，它等于齒距與圓周率π的比值。模數(shù)以毫米為單位，為了便于設(shè)計(jì)和制造，模數(shù)的數(shù)值已標(biāo)準(zhǔn)化，如圖9-12所示。模數(shù)是設(shè)計(jì)、制造齒輪的重要參數(shù)。由于模數(shù)m與齒距p成正比。而p決定了輪齒的大小，所以m的大小反映了輪齒的大小。模數(shù)大，輪齒大，在其他條件一樣的情況下，輪齒的承載能力也就大，反之承載能力就小。另外，能配對(duì)折合的兩個(gè)齒輪，其沒(méi)，模數(shù)必須相等。加工齒輪也須選用與齒輪模數(shù)一樣的刀具，因而模數(shù)又是選擇刀具的依據(jù)。9.壓力角、齒形角a如圖9-45所示，輪齒在分度圓上齒合點(diǎn)p的受力方向〔即漸開線齒廓曲線的法線方向〕與該點(diǎn)的瞬時(shí)速度方向〔分度圓的切線方向〕所夾的銳角a稱為壓力角。我國(guó)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角a=20度。加工齒輪用的根本齒條的法向壓力角稱為吃形角。故齒形角也為20度，也用a表示。10.中心距a兩圓柱齒輪軸線之間的距離稱為中心距。裝配準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)齒輪，其中心距a=d1/2+d2/2=1/2(z1+z2〕(二)、直齒圓柱齒輪各根本尺寸計(jì)算齒輪輪齒各局部的尺寸都是根據(jù)模數(shù)來(lái)確定的。標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪各根本尺寸計(jì)算關(guān)系見表9-13?！踩?、直齒圓柱齒輪的畫法單個(gè)齒輪的畫法齒輪的輪齒局部，按GB/T4459.2——1984規(guī)定繪制〔圖9-46〕〔1〕齒頂圓和齒頂線用粗實(shí)線繪制?！?〕分度圓和分度線用細(xì)點(diǎn)畫線繪制?！卜侄染€應(yīng)超出輪齒兩端面2-3mm〕〔3〕齒根圓和齒根線用細(xì)實(shí)線繪制，也可省略不畫；在剖視圖中，恥根線用粗實(shí)線繪制，這時(shí)不可省略?！?〕在剖視圖中，當(dāng)剖切平面通過(guò)齒輪軸線時(shí)，齒輪一律按不剖處理。齒輪除了輪齒局部外，其余輪體構(gòu)造均應(yīng)按真實(shí)投影繪制。輪體的構(gòu)造和尺寸，由設(shè)計(jì)要求確定。齒輪屬于輪盤類零件，其表達(dá)方法與一般輪盤類零件一樣。通常將軸線水平放置，可選用兩個(gè)視圖〔圖9-47〕；或一個(gè)視圖和一個(gè)局部視圖〔參見圖9-53〕，其中的非圓視圖可作半剖視或全剖視。2、兩齒輪齒合的畫法。兩齒輪齒合時(shí)，除齒合區(qū)外，其余局部均按單個(gè)齒輪繪制。齒合區(qū)按如下規(guī)定繪制〔圖9-48〕：〔1〕在垂直于齒輪軸線的投影面的視圖〔反映為圓的視圖〕中，兩節(jié)圓應(yīng)相切，齒頂圓均按粗實(shí)線繪制。如圖9-48a左視圖所示；在齒合的齒頂圓也可以省略不畫，如圖9-48b左視圖所示。齒根園全部省略不畫?！?〕在平行于齒輪軸線的投影面的視圖〔非圓視圖〕中，當(dāng)采用剖視且剖切平面通過(guò)兩齒輪軸線時(shí)〔圖9-48a主視圖〕，在齒合區(qū)將一個(gè)齒輪的輪齒用粗實(shí)線繪制，另一個(gè)齒輪的輪齒被遮擋的局部用虛線繪制，虛線也可省略。當(dāng)不采用剖視而用外形視圖表示時(shí)，齒合區(qū)的齒頂線不需畫出，節(jié)線用粗實(shí)線繪制；非齒合的節(jié)線仍用細(xì)點(diǎn)畫線繪制，齒根線均不畫出〔圖9-48b主視圖〕。如果兩輪齒寬不等，那么齒合區(qū)的畫法如圖9-49所示。不管兩輪齒寬是否一致，一輪的齒頂線與另一輪的齒根線之間，均應(yīng)有0.25m的間隙。圖9-50為齒輪齒條嚙合畫法〔對(duì)應(yīng)的軸測(cè)圖見圖9-44〕?！菜摹碀u開線齒形的近似畫法由于制造或表注尺寸的需要，有時(shí)要在齒輪零件圖上畫出一個(gè)或兩個(gè)齒形。漸開線齒形有多種近似畫法，現(xiàn)介紹其中一種〔圖9-51〕，作圖步驟如下：1、畫兩個(gè)圓弧畫齒頂圓弧〔直徑d〕、分度圓弧〔直徑d〕、齒根圓弧〔直徑d〕其中2、分齒自圓心O，按360/z分齒，作出1-2個(gè)齒的對(duì)稱線，其中的一條為OO。在分度圓上量取。式中：S為齒厚；P為齒距。3、畫齒形連接OA并取其中心點(diǎn)O，以O(shè)為圓心，OA為半徑作圓弧交基圓與O點(diǎn)。以O(shè)為圓心，OA為半徑作弧，在頂圓與基圓之間得BC，即為所求齒形的一局部。在基圓與根圓之間，做徑向線CE，并以r=0.2m(m為模數(shù))的小圓弧與根圓光滑相連，既得半邊齒形。與一樣方法做另一側(cè)齒形，既成。〔五〕標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的繪制根據(jù)齒輪實(shí)物，通過(guò)測(cè)量，計(jì)算確定其主要參數(shù)和各根本尺寸，并測(cè)量其余各局部尺寸，然后繪制齒輪零件圖的過(guò)程，稱為齒輪繪制。齒輪繪制除齒輪局部外，其余局部與一般輪盤類零件的繪制方法一樣，而齒輪局部主要在于確定齒數(shù)z和模數(shù)m這兩個(gè)根本參數(shù)。直齒圓柱齒輪繪制的一般步驟如下：1、確定齒數(shù)z數(shù)出被測(cè)齒輪的齒數(shù)。2、測(cè)量齒頂圓直徑d當(dāng)齒輪的齒數(shù)是偶數(shù)時(shí)，可直接量得d，如圖9-52a所示；當(dāng)齒數(shù)為奇數(shù)時(shí)，應(yīng)通過(guò)測(cè)出軸孔直徑D和孔壁至齒頂?shù)膹较蚓嚯xH〔圖9-52b〕，然后按下式算出d。3、確定模數(shù)根據(jù)d=m〔z+2〕，得m=d/〔z+2〕將d和z代入上式中，可算出模數(shù)m，并對(duì)照模數(shù)表9-12選取與其相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)值。4、計(jì)算各根本尺寸根據(jù)確定的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，用表9-13的公式計(jì)算出等根本尺寸〔注意，當(dāng)取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)后，應(yīng)重新核算d，一修正或確定所測(cè)之d值〕5、校對(duì)中心局a計(jì)算所得的尺寸要與實(shí)測(cè)的中心距核對(duì)，必須符合下式：a=1/2(d1+d2)=1/2m(z1+z2)6、測(cè)量齒輪其他各局部尺寸7、繪制直齒圓柱齒輪零件圖90-53所示為直齒圓柱齒輪的零件圖〔圖中省略了局部容〕。在齒輪零件圖中，除具有一般零件的容外，齒頂圓直徑、分度圓直徑必須直接注出，齒根圓直徑規(guī)定不注〔因加工時(shí)該尺寸由其他參數(shù)控制〕；并在圖樣右上角的參數(shù)欄中注寫模數(shù)、齒數(shù)、齒形、齒形角等根本參數(shù)。二、直齒圓錐齒輪〔一〕直齒圓錐齒輪各局部名稱和尺寸計(jì)算直齒圓錐齒輪通常用于交角90度的兩軸之間的傳動(dòng)。圖9-54為錐齒輪呸兩視圖，其主體構(gòu)造由頂錐、前錐、背錐等組成。刀具順著頂錐面切出直的輪齒后，即成直齒圓錐齒輪。直齒圓錐齒輪各局部名稱如圖9-55所示。由于輪齒分布在圓錐面上，因而其齒形從大端到小端是逐漸收縮的，齒厚和齒高均沿著圓錐素線方向逐漸變化，故模數(shù)和直徑也隨之變化。為便于設(shè)計(jì)和制造，規(guī)定一大端為準(zhǔn)，齒頂高h(yuǎn)、齒根高h(yuǎn)、分度圓直徑d，齒頂圓直徑d及齒根圓直徑d〔圖中未標(biāo)注〕均在大端度量；并取大端的模數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)〔GB/T12368-1990〕，以它作為計(jì)算圓錐齒輪各局部尺寸的根本參數(shù)。大端背錐素線與分度圓素線垂直。圓錐齒輪軸線與分度圓錐素線間夾角稱為分度圓錐角，它是圓錐齒輪的又一根本參數(shù)。圓錐齒輪各局部名稱及尺寸關(guān)系見表9-14?！捕?、圓錐齒輪的畫法1、單個(gè)圓錐齒輪的畫法〔1〕在投影為非圓的視圖中，畫法與圓柱齒輪類似。即常采用剖視，其輪按不剖處理，用粗實(shí)線畫出齒頂線和齒根線，用細(xì)點(diǎn)畫線畫出分度線?！?〕在投影為圓的視圖中，輪齒局部只需用粗實(shí)線畫出大端和小端的齒頂圓；用細(xì)點(diǎn)畫線畫出的打大端的分度圓；齒根圓不畫。投影為圓的視圖一般也可用僅表達(dá)鍵槽軸孔的局部視圖取代。單個(gè)圓錐齒輪的畫圖步驟如圖9-57所示。2、圓錐齒輪齒合的畫法〔圖9-58〕一對(duì)安裝準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)圓錐齒輪齒合時(shí)，它們的分度圓錐應(yīng)相切〔分度圓錐與節(jié)圓錐重合，分度圓與節(jié)重圓重合〕其齒合區(qū)的畫法，與圓柱齒輪類似：〔1〕在剖視圖中，將一齒輪的齒頂線畫成粗實(shí)線，另一齒輪的齒頂線畫成虛線或省略?！?〕在外形視圖中，一齒輪的節(jié)線與另一齒輪的節(jié)圓相切。嚙合畫法的作圖步驟如圖9-59所示。三、蝸桿蝸輪蝸桿蝸輪用于兩穿插軸〔穿插角一般為直角〕間的轉(zhuǎn)動(dòng)。通常蝸桿主動(dòng)，蝸輪從動(dòng)，用于減速，可獲得較大的傳動(dòng)比。蝸桿蝸輪傳動(dòng)中〔圖9-60〕，最常用的蝸桿為圓柱形阿基米德蝸桿。這種蝸桿的軸向齒廓是直線，軸向斷面呈等腰梯形，與梯形螺紋相似。蝸桿的齒數(shù)稱為頭數(shù)，相當(dāng)于螺紋的線數(shù)，常用單頭或雙頭。蝸桿相當(dāng)于斜齒圓柱齒輪，其輪齒分布在圓環(huán)面上，使齒輪能包住蝸桿，以改善接觸狀況，這是蝸輪形體的一特征?！惨弧澄仐U蝸輪的主要參數(shù)與尺寸計(jì)算1.齒距P與模數(shù)P在包含蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的中間平面〔圖9-60〕，蝸桿的軸向齒距P應(yīng)與蝸輪的端面齒距P相等〔P=P=P〕，所以蝸桿的軸向模數(shù)M與蝸輪的端面模數(shù)M也相等〔M=M=M〕，并規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。蝸桿分度圓直徑d，喉圓直徑d、齒根圓直徑d均在中間平面度量。2、蝸桿直徑系數(shù)q蝸桿直徑系數(shù)是蝸桿特有的一重要參數(shù)，它等于蝸桿的分度圓直徑d與軸向模數(shù)M的比值，即q=d/m或d=mq對(duì)應(yīng)于不同的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，規(guī)定了相應(yīng)的q值，引入這一系數(shù)的目的，主要是為了減少加工刀具的數(shù)目。3、導(dǎo)程角r沿蝸桿分度圓柱面展開，螺旋線展成傾斜直線，如圖9-61所示，斜線與底線間的夾角r，稱為蝸桿的導(dǎo)程角。當(dāng)蝸桿直徑系數(shù)q和頭數(shù)Z選頂后，導(dǎo)程角r就唯一確定了。它們之間的關(guān)系為tan一對(duì)相互齒合的蝸桿和蝸輪，除了模數(shù)和齒形角必須分別一樣外，蝸桿導(dǎo)程角r與2蝸輪旋角B應(yīng)大小相等，旋向一樣，即r=B。蝸桿與蝸輪各局部尺寸與模數(shù)m、蝸桿直徑系數(shù)q、導(dǎo)程角r和齒數(shù)Z、Z有關(guān)，其具體關(guān)系見表9-15?！捕澄仐U蝸輪的畫法1、蝸桿的畫法蝸桿一般選用一個(gè)視圖，其齒頂線、齒根線和分度線的畫法與圓柱齒輪系一樣，如圖9-62所示。圖中以細(xì)線表示的齒根線也可省略。齒形可用局部視圖或局部