齿轮是广泛用于机器或部件中的传动零件属于常用件。齿轮不仅可以用来传递动力并且还能改变转速和旋转方向。•三种常见的齿轮圆柱齿轮用于两平行轴之间的传动圆锥齿轮用于两相交轴之间的传动蜗轮蜗杆用于两交叉轴之间的传动•齿轮的结构特征齿型轮廓曲线有渐开线、摆线、圆弧等一般采用渐开线齿廓。1、圆柱齿轮圆柱齿轮按轮齿方向的不同一般有直齿、斜齿和人字齿等齿轮的结构1直齿圆柱齿轮各部分名称和尺寸关系齿顶圆直径da齿根圆直径df分度圆直径d齿顶高ha齿根高hf齿高h齿距p齿厚s槽宽e节圆当两齿轮传动时其齿廓在两齿轮中心的连心线上的接触点N处两齿轮的圆周速度相等分别以两齿轮中心到N的距离为半径的两个圆称为相应齿轮的节圆。节圆直径只有在装配后才能确定。一对标准安装的标准齿轮其节圆和分度圆重合。两个节圆相切点N点称为节点。2直齿圆柱齿轮的基本参数1齿数z齿轮的总齿数。2压力角α在点N处齿廓的受力方向与齿轮的瞬时运动方向的夹角称为压力角用α表示。分度圆上的压力角又叫齿形角。我国规定标准齿轮的压力角为20°。3模数m若齿轮的齿数为z,则分度圆周长为π‧dz‧p从而dz‧p/π为计算方便比值 p/π称为齿轮的模数用m表示即m p/π单位mm。dmz模数是设计和制造齿轮的一个重要参数。模数越大轮齿就越大模数越小轮齿就越小。加工齿轮的刀具选择以模数为准。模数已标准化设计齿轮时应采用标准值标准模数见表。一对正确啮合的齿轮模数压力角必须分别相等。标准模数(GB/T 1357-1987) mm在选用模数时应优先采用第一系列括号内的模数尽可能不用。圆锥齿轮模数见GB/T 12368―1990。标准直齿轮各基本尺寸的计算公式及举例3标准直齿圆柱齿轮的轮齿各部分尺寸与模数的关系4圆柱齿轮的规定画法根据国家标准GB4459.22003齿轮的轮齿部分按规定画轮齿以外的部分按实际投影绘制。单个齿轮的画法齿轮一般用两个视图表示主视图上的齿轮轴线水平放置左视图是反映圆的视图。▌主视图采用视图•齿顶圆和齿顶线用粗实线绘制•分度圆和分度线用点画线绘制•齿根圆和齿根线用细实线绘制也可省略。▌主视图采用剖视图•齿顶圆和齿顶线用粗实线绘制•分度圆和分度线用点画线绘制•齿根线用粗实线绘制,齿根圆可省略。当剖切平面通过齿轮的轴线时轮齿一律按不剖处理。需表明轮齿的齿形时齿形的近似画法用圆弧代替渐开线的齿廓形状1、单个齿轮的画法轮体部分按实际投影绘制轮齿部分计算d、da、df按规定画法绘制。直齿圆柱齿轮的啮合画法▌1在非啮合区按单个齿轮的画法绘制。▌2在啮合区在垂直于圆柱齿轮轴线的视图反映圆的视图中啮合区内两轮的齿顶圆用粗实线绘制两节圆相切。啮合区内两轮的齿顶圆也可省略不画两节圆相切。▌3在平行于圆柱齿轮轴线的视图中若不剖齿顶线不画节线用粗实线绘制。▌4当剖切平面通过两啮合齿轮的轴线时在啮合区内两轮的节线标准齿轮为分度线重合为一条点画线齿根线都画成粗实线一个齿轮的齿顶线画成粗实线另一个齿轮的齿顶线画成虚线或省略不画。齿顶和齿根的间隙为0.25mm为模数。▌5当剖切平面不通过啮合齿轮的轴线时齿轮一律按不剖绘制。啮合处的画法齿轮啮合区五条线的对应关系直齿圆柱齿轮啮合的画图步骤先画反映圆的视图画两轮的轴线画相切的分度圆画齿顶圆画其他再画与轴线平行的视图两直齿圆柱齿轮内啮合画法注意啮合区的画法与直齿圆柱齿轮的画法类似4齿轮内啮合及齿轮齿条啮合画法齿轮与齿条啮合当齿轮的直径无限大时齿轮就成为齿条。齿轮齿条传动可实现回转运动与直线运动方式的转换。注意啮合区的画法与直齿圆柱齿轮的画法类似6斜齿圆柱齿轮的画法斜齿圆柱齿轮的轮齿与轴线有一倾角β称为螺旋角。因此它的端面齿形与法向垂直于齿向齿形不同。由此而出现端面模数mt、端面齿距pt与法向模数mn、法向齿距pn。如图8-31所示它们的尺寸关系如下4斜齿圆柱齿轮各部分尺寸计算公式斜齿圆柱齿轮的画法斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮画法相似其反映圆的视图不论单个齿轮或两齿轮啮合与直齿圆柱齿轮的画法一样在其平行于齿轮轴线的视图中用三条与齿线方向一致的细实线表示其齿线特征如果要剖视采用局部剖视单个斜齿圆柱齿轮的画法斜齿圆柱齿轮的啮合画法7人字齿圆柱齿轮的画法人字齿圆柱齿轮的画法就是将斜齿圆柱齿轮画法中表示其齿线特征的三条直的细实线改为三条人字形细实线单个人字齿圆柱齿轮的画法人字齿圆柱齿轮的啮合画法2、标准圆柱齿轮测绘根据齿轮实物通过测量和计算以确定主要参数并画出齿轮工作图的过程称为齿轮测绘。主要是确定与轮齿相关的三个基本参数啮合角α、齿数和模数而标准齿轮的啮合角是20°无需测量。所以只需确定齿数和模数。1直齿轮测绘步骤1数出被测齿轮的齿数z。2测量出齿顶圆直径da。当齿轮的齿数是偶数时da可以直接量出若齿数为奇数时如右图da2eD其中e是齿顶到轴孔的距离D为齿轮的轴孔直径。为了减少测量误差可在齿轮上选择三个不同的位置分别进行测量然后取平均值。2斜齿轮的测绘测绘斜齿轮时主要是确定出基本参数齿数z、法向模数mn、螺旋角β然后根据斜齿圆柱齿轮各部分尺寸计算公式算出各基本尺寸。测绘步骤1数出被测量齿轮的齿数z。2测量出齿顶圆直径da和齿根圆直径df方法与测绘直齿轮时相同。3由dad2mn 和 dfd-2.5mn则 mn(da–df)/4.5Ø算出法向模数mn。算出的模数应按照模数的标准系列GB/T1357-2008选取与其相近的标准模数。4由dad2mn算出分度圆直径dda-2mn。 由dmnz /cosβ算出螺旋角β并记下螺旋线的旋向。5所得螺旋角β要与实测的中心距a核对必须符合公式ad1/2d2/2mt(z1z2)/2mn(z1z2)/2cosβØ6非轮齿部分的测绘可根据实物测量3、直齿圆锥齿轮圆锥齿轮用于两相交轴之间的传动最常用的是两轴线夹角为90°。1直齿圆锥齿轮各部分名称及尺寸计算圆锥齿轮的轮齿是在圆锥面上切制出的轮齿一端大一端小因此沿齿宽方向模数也逐渐变化。为了便于计算和制造规定以大端模数为准计算大端轮齿各部分的尺寸。直齿锥齿轮标准模数(GB/T12368-1990)0.10.120.150.20.250.30.350.40.50.60.70.80.911.1251.251.3751.51.7522.252.52.7533.253.53.7544.555.566.578910111214161820222528303236404550直齿圆锥齿轮一般有五个锥面齿顶圆锥面、齿根圆锥面、分度圆锥面、背锥面、前锥面。齿顶圆锥面、齿根圆锥面、分度圆锥面分别与背锥面相交交线分别为齿顶圆、齿根圆、分度圆。直齿圆锥齿轮的三个锥角分度圆锥角、顶锥角、根锥角分别是分度圆锥母线、顶锥母线、根锥母线与齿轮轴线的夹角。圆锥齿轮的锥面和锥角2单个直齿圆锥齿轮的规定画法单个圆锥齿轮的画法圆锥齿轮一般用两个视图或一个视图和一个局部视图表示按轴线水平放置绘制。圆锥齿轮的画法与圆柱齿轮的画法基本相同1主视图常用全剖视轮齿按规定不剖顶锥线和根锥线绘粗实线分度线画成点画线。2在左视图中大端、小端齿顶圆用粗实线绘制大端的分度圆用点画线画出大端齿根圆和小端分度圆规定不画。3在外形图中顶锥线用粗实线绘制根锥线省略不画分度锥线用点画线画出。单个圆锥齿轮的画图步骤3直齿圆锥齿轮的啮合画法啮合的圆锥齿轮主视图一般取全剖视啮合区的画法与圆柱齿轮相同。应注意在反映大齿轮为圆的视图上小齿轮大端节线和大齿轮大端节圆相切。啮合的圆锥齿轮画图步骤画出两齿轮的轴线及节锥大齿轮的大端节圆和小齿轮大端节线。画出两齿轮的顶锥、根锥及齿宽。画出两齿轮其它部分的投影。画剖面线加深图线完成全图。4、蜗轮蜗杆蜗轮和蜗杆的齿向是螺旋形的。蜗轮类似于斜齿轮不同处是蜗轮的轮齿是在轮缘的环面上加工形成因而对蜗杆有一个适当的包角使相互啮合时有较大的接触面保证传动的连续和平稳。蜗杆就其结构特征类似一个梯形牙型的螺杆它的齿数即螺旋线的线数。工作时通常蜗杆是主动件蜗轮是从动件。蜗轮蜗杆传动能获得较大传动比而所占空间较小但传动中摩擦消耗的功率大机械效率低。1蜗轮、蜗杆的主要参数及尺寸计算蜗杆蜗轮的主要参数有模数m、蜗杆分度圆直径d1、导程角γ、中心距a、蜗杆头数z1、蜗轮齿数z2等根据上述参数可决定蜗杆与蜗轮的基本尺寸其中z1、z2由传动比i确定。公式为1模数常见的蜗轮蜗杆传动两轴线交叉角为90°。通过蜗杆轴线而垂直于蜗轮轴线的剖切平面称为中心剖切平面。蜗轮蜗杆在中心剖切平面上的啮合与直齿圆柱齿轮与齿条的啮合相同蜗轮蜗杆的尺寸计算都以中心剖切平面上的参数为基准。蜗轮的模数是指在中心剖切平面上的模数亦称端面模数mt它应该符合标准系列蜗杆则是以轴向模数mx为标准模数。一对啮合的蜗杆、蜗轮其模数相等即mmtmx2蜗杆直径系数及分度圆直径蜗轮的轮齿用蜗轮滚刀加工而蜗轮滚刀的几何参数包括模数必须与蜗杆相同但同一模数可以对应直径不同的蜗杆即一个模数可对应相当数量直径不同的滚刀。为使刀具标准化需限制蜗轮滚刀的数目国家标准将蜗杆分度圆直径d1标准化即对每一标准模数m规定了一定数量的蜗杆分度圆直径d1并把d1与m的比值称为蜗杆的直径系数并用q表示蜗杆标准模数m值与蜗杆分度圆直径d1 值参看GB 10088-1988与模数m搭配的蜗杆分度圆直径d1 及蜗杆直径系数q 参看GB10085-1988。蜗杆参数匹配表摘自GB 10085-1988模数m(mm)分度圆直径d1(mm)直径系数q118181.25201622.417.921.62012.52817.5222.411.235.517.752.52811.245183.1535.511.275617.778440107117.755501090186.3631011217.7788801014017.53蜗杆导程角蜗杆分度圆上的螺旋升角称为蜗杆导程角用γ表示。在蜗杆直径系数q、蜗杆头数z1 选定以后蜗杆分度圆导程角可表示为4蜗轮螺旋角一对蜗轮蜗杆啮合其蜗轮螺旋角β与蜗杆导程角γ应大小相等、方向相同即βγ。5中心距a一对啮合的蜗轮、蜗杆的两轴中心距a与模数m、蜗杆直径系数q及蜗轮的齿数z2 的关系为。蜗杆各部分尺寸计算公式名 称代号计算公式分度圆直径d1d1mq齿顶圆直径da1da1 d12m齿根圆直径df1df1 d1-2.4m齿顶高ha1ha1m齿根高hf1hf11.2m齿高h1h12.2m轴向齿距pxpxmπ导程角γtgγz1/q蜗杆导程pzpzz1px蜗杆齿宽b1当z112时b1≥(110.06 z2)m当z134时b1≥(12.50.09 z2)m蜗轮各部分尺寸计算公式名 称代号计 算 公 式分度圆直径d2d2mz2喉圆直径da2da2m(z22)顶圆直径de2当z11时de2≤da22m当z123时de2≤da21.5m当z14时de2≤da2m齿根圆直径df2df2m(z2-2.4)蜗轮宽度b2当z14时b2≤0.67da1当z13时b2≤0.75da1咽喉母圆半径rg2rg2d1/2-m齿根圆环面半径rf2rf2d1/21.2m包角2γ2γ70°90° (一般)中心距aa(d1d2)/2m(qz2)/22蜗轮、蜗杆的画法1蜗杆的画法蜗杆一般用一个视图表示轴向剖面齿形为梯形顶角一般为40º。da1、d1、df1以及齿顶高ha、齿根高hf、齿高h、轴向齿距px等参数可通过查机械设计手册计算得出2蜗轮的画法在垂直轴线方向的视图中齿顶圆da2、齿根圆df2、倒角圆省略不画其它部分按不剖处理。在与轴线平行的视图中一般采用剖视轮齿按不剖绘制。D、da2、d2、df2以及齿顶圆弧半径r1、齿根圆弧半径r2、包角2γγ是蜗杆分度圆上的螺旋升角称为蜗杆导程角、中心距a、蜗轮宽度b2等参数可通过查机械设计手册计算得出。3蜗轮、蜗杆的啮合画法剖视画法在非啮合区蜗杆和蜗轮各自按规定画法绘制。在啮合区在蜗杆投影为圆的视图上蜗轮部分轮齿投影与蜗杆投影重合不论是否剖视只画完整蜗杆投影。在蜗轮投影为圆的视图上蜗轮被蜗杆挡住的部分不画如果剖视蜗杆齿顶线画至与蜗轮喉圆相交为止蜗杆的分度线应与蜗轮的分度圆相切。外形画法在外形图中蜗杆齿顶线与蜗轮外圆可重叠画出无论剖与否蜗杆的分度线应与蜗轮的分度圆相切。