齿轮的基本知识及其画法.docx
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齿轮的基本知识及其画法
齿轮的基本知识及其画法
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齿轮的基本知识及其画法
齿轮是应用非常广泛的传动件,用以传递动力和运动,并具有改变转速和转向的作用。
依据两齿合齿轮轴线在空间的相对位置不同,常见的齿轮传动可分为下列三种形式(图9-43):
(1)圆柱齿轮传动——有于两平行之间的传动。
(2)圆锥齿轮传动——用于两相之间的传动。
(3)蜗杆蜗轮传动——用于两交叉之间的传动。
齿轮传动的另一种形式为齿轮齿条传动(图9-44),可用于转动和移动之间的运动转换。
常见的齿轮轮齿是直齿和斜齿。
齿轮又有标准齿和非标准齿之分,具有标准齿的齿轮称为标准齿轮。
本节介绍具有渐开线齿形的标准齿轮的有关知识与规定画法。
一、直齿圆柱齿轮(直齿轮)
(一)直齿圆柱齿轮各部分名称及有关参数(图9-45)
1、齿顶圆(直径d1)
通过圆柱齿轮齿顶的曲面称为齿顶圆柱面。
齿顶圆柱面与端平面的交线称为齿顶圆。
2、齿根圆(直径d2)
通过圆柱齿轮齿根的曲面称为齿根圆柱面。
齿根圆柱面与端平面的交线称为齿根圆。
加工齿轮用的基本齿条的法向压力角称为吃形角。
故齿形角也为20度,也用a表示。
10.中心距a
两圆柱齿轮轴线之间的距离称为中心距。
装配准确的标准齿轮,其中心距a=d1/2+d2/2=1/2(z1+z2)
(二)、直齿圆柱齿轮各基本尺寸计算
齿轮轮齿各部分的尺寸都是根据模数来确定的。
标准直齿圆柱齿轮各基本尺寸计算关系见表9-13。
(三)、直齿圆柱齿轮的画法
单个齿轮的画法
齿轮的轮齿部分,按GB/T4459.2——1984规定绘制(图9-46)
(1)齿顶圆和齿顶线用粗实线绘制。
(2)分度圆和分度线用细点画线绘制。
(分度线应超出轮齿两端面2-3mm)
(3)齿根圆和齿根线用细实线绘制,也可省略不画;在剖视图中,耻根线用粗实线绘制,这时不可省略。
(4)在剖视图中,当剖切平面通过齿轮轴线时,齿轮一律按不剖处理。
齿轮除了轮齿部分外,其余轮体结构均应按真实投影绘制。
轮体的结构和尺寸,由设计要求确定。
齿轮属于轮盘类零件,其表达方法与一般轮盘类零件相同。
通常将轴线水平放置,可选用两个视图(图9-47);或一个视图和一个局部视图(参见图9-53),其中的非圆视图可作半剖视或全剖视。
2、两齿轮齿合的画法。
两齿轮齿合时,除齿合区外,其余部分均按单个齿轮绘制。
齿合区按如下规定绘制(图9-48):
(1)在垂直于齿轮轴线的投影面的视图(反映为圆的视图)中,两节圆应相切,齿顶圆均按粗实线绘制。
如图9-48a左视图所示;在齿合的齿顶圆也可以省略不画,如图9-48b左视图所示。
齿根园全部省略不画。
(2)在平行于齿轮轴线的投影面的视图(非圆视图)中,当采用剖视且剖切平面通过两齿轮轴线时(图9-48a主视图),在齿合区将一个齿轮的轮齿用粗实线绘制,另一个齿轮的轮齿被遮挡的部分用虚线绘制,虚线也可省略。
当不采用剖视而用外形视图表示时,齿合区的齿顶线不需画出,节线用粗实线绘制;非齿合的节线仍用细点画线绘制,齿根线均不画出(图9-48b主视图)。
如果两轮齿宽不等,则齿合区的画法如图9-49所示。
不论两轮齿宽是否一致,一轮的齿顶线与另一轮的齿根线之间,均应有0.25m的间隙。
图9-50为齿轮齿条啮合画法(对应的轴测图见图9-44)。
(四)渐开线齿形的近似画法
由于制造或表注尺寸的需要,有时要在齿轮零件图上画出一个或两个齿形。
渐开线齿形有多种近似画法,现介绍其中一种(图9-51),作图步骤如下:
1、画两个圆弧
画齿顶圆弧(直径d)、分度圆弧(直径d)、齿根圆弧(直径d)其中
2、分齿
自圆心O,按360/z分齿,作出1-2个齿的对称线,其中的一条为OO。
在分度圆上量取。
式中:
S为齿厚;P为齿距。
3、画齿形
连接OA并取其中心点O,以O为圆心,OA为半径作圆弧交基圆与O点。
以O为圆心,OA为半径作弧,在顶圆与基圆之间得BC,即为所求齿形的一部分。
在基圆与根圆之间,做径向线CE,并以r=0.2m(m为模数)的小圆弧与根圆光滑相连,既得半边齿形。
与相同方法做另一侧齿形,既成。
(五)标准直齿圆柱齿轮的绘制
根据齿轮实物,通过测量,计算确定其主要参数和各基本尺寸,并测量其余各部分尺寸,然后绘制齿轮零件图的过程,称为齿轮绘制。
齿轮绘制除齿轮部分外,其余部分与一般轮盘类零件的绘制方法相同,而齿轮部分主要在于确定齿数z和模数m这两个基本参数。
直齿圆柱齿轮绘制的一般步骤如下:
1、确定齿数z
数出被测齿轮的齿数。
2、测量齿顶圆直径d
当齿轮的齿数是偶数时,可直接量得d,如图9-52a所示;当齿数为奇数时,应通过测出轴孔直径D和孔壁至齿顶的径向距离H(图9-52b),然后按下式算出d。
3、确定模数
根据d=m(z+2),得m=d/(z+2)
将d和z代入上式中,可算出模数m,并对照模数表9-12选取与其相近的标准模数值。
4、计算各基本尺寸
根据确定的标准模数,用表9-13的公式计算出等基本尺寸(注意,当取标准模数后,应重新核算d,一修正或确定所测之d值)
5、校对中心局a
计算所得的尺寸要与实测的中心距核对,必须符合下式:
a=1/2(d1+d2)=1/2m(z1+z2)
6、测量齿轮其他各部分尺寸
7、绘制直齿圆柱齿轮零件
图90-53所示为直齿圆柱齿轮的零件图(图中省略了部分内容)。
在齿轮零件图中,除
具有一般零件的内容外,齿顶圆直径、分度圆直径必须直接注出,齿根圆直径规定不注(因加工时该尺寸由其他参数控制);并在图样右上角的参数栏中注写模数、齿数、齿形、齿形角等基本参数。
二、直齿圆锥齿轮
(一)直齿圆锥齿轮各部分名称和尺寸计算
直齿圆锥齿轮通常用于交角90度的两轴之间的传动。
图9-54为锥齿轮呸两视图,其主体结构由顶锥、前锥、背锥等组成。
刀具顺着顶锥面切出直的轮齿后,即成直齿圆锥齿轮。
直齿圆锥齿轮各部分名称如图9-55所示。
由于轮齿分布在圆锥面上,因而其齿形从大端到小端是逐渐收缩的,齿厚和齿高均沿着圆锥素线方向逐渐变化,故模数和直径也随之变化。
为便于设计和制造,规定一大端为准,齿顶高h、齿根高h、分度圆直径d,齿顶圆直径d及齿根圆直径d(图中未标注)均在大端度量;并取大端的模数为标准模数(GB/T12368-1990),以它作为计算圆锥齿轮各部分尺寸的基本参数。
大端背锥素线与分度圆素线垂直。
圆锥齿轮轴线与分度圆锥素线间夹角称为分度圆锥角,它是圆锥齿轮的又一基本参数。
圆锥齿轮各部分名称及尺寸关系见表9-14。
(二)、圆锥齿轮的画法
1、单个圆锥齿轮的画法
(1)在投影为非圆的视图中,画法与圆柱齿轮类似。
即常采用剖视,其轮按不剖处理,用粗实线画出齿顶线和齿根线,用细点画线画出分度线。
(2)在投影为圆的视图中,轮齿部分只需用粗实线画出大端和小端的齿顶圆;用细点画线画出的打大端的分度圆;齿根圆不画。
投影为圆的视图一般也可用仅表达键槽轴孔的局部视图取代。
单个圆锥齿轮的画图步骤如图9-57所示。
2、圆锥齿轮齿合的画法(图9-58)
一对安装准确的标准圆锥齿轮齿合时,它们的分度圆锥应相切(分度圆锥与节圆锥重合,分度圆与节重圆重合)其齿合区的画法,与圆柱齿轮类似:
(1)在剖视图中,将一齿轮的齿顶线画成粗实线,另一齿轮的齿顶线画成虚线或省略。
(2)在外形视图中,一齿轮的节线与另一齿轮的节圆相切。
啮合画法的作图步骤如图9-59所示。
三、蜗杆蜗轮
蜗杆蜗轮用于两交叉轴(交叉角一般为直角)间的转动。
通常蜗杆主动,蜗轮从动,用于减速,可获得较大的传动比。
蜗杆蜗轮传动中(图9-60),最常用的蜗杆为圆柱形阿基米德蜗杆。
这种蜗杆的轴向齿廓是直线,轴向断面呈等腰梯形,与梯形螺纹相似。
蜗杆的齿数称为头数,相当于螺纹的线数,常用单头或双头。
蜗杆相当于斜齿圆柱齿轮,其轮齿分布在圆环面上,使齿轮能包住蜗杆,以改善接触状况,这是蜗轮形体的一特征。
(一)蜗杆蜗轮的主要参数与尺寸计算
1.齿距P与模数P
在包含蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的中间平面内(图9-60),蜗杆的轴向齿距P应与蜗轮的端面齿距P相等(P=P=P),所以蜗杆的轴向模数M与蜗轮的端面模数M也相等(M=M=M),并规定为标准模数。
蜗杆分度圆直径d,喉圆直径d、齿根圆直径d均在中间平面内度量。
2、蜗杆直径系数q
蜗杆直径系数是蜗杆特有的一重要参数,它等于蜗杆的分度圆直径d与轴向模数M的比值,即q=d/m
或d=mq
对应于不同的标准模数,规定了相应的q值,引入这一系数的目的,主要是为了减少加工刀具的数目。
3、导程角r
沿蜗杆分度圆柱面展开,螺旋线展成倾斜直线,如图9-61所示,斜线与底线间的夹角r,称为蜗杆的导程角。
当蜗杆直径系数q和头数Z选顶后,导程角r就唯一确定了。
它们之间的关系为tan
一对相互齿合的蜗杆和蜗轮,除了模数和齿形角必须分别相同外,蜗杆导程角r与2蜗轮旋角B应大小相等,旋向相同,即r=B。
蜗杆与蜗轮各部分尺寸与模数m、蜗杆直径系数q、导程角r和齿数Z、Z有关,其具体关系见表9-15。
(二)蜗杆蜗轮的画法
1、蜗杆的画法
蜗杆一般选用一个视图,其齿顶线、齿根线和分度线的画法与圆柱齿轮系相同,如图9-62所示。
图中以细线表示的齿根线也可省略。
齿形可用局部视图或局部放大图表示。
2、涡轮的画法
涡轮的画法与与圆柱齿轮相似,如图9-63所示。
(1)在投影为非圆的视图中常用全剖或半剖视,并在其相齿合的蜗杆轴线位置画出细点画线圆和对称中心线,以表注有关尺寸和中心距。
(2)在投影为圆的视图中,只画出最大顶圆和分度圆,喉圆和齿根圆省略不画,投影为圆的视图也可用表达键槽轴孔的局部视图取代。
3、蜗杆蜗轮齿合的画法
蜗杆蜗轮齿合有画成外形图和剖视图两种形式,其画法如图9-64所示。
在蜗轮投影为圆的视图中,蜗轮的节圆与蜗杆的节线相切。