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机械制图:齿轮画法

时间:2017-09-02 16:48:31  来源:  作者:


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机械制图:齿轮画法
金属加工展 今天11:28
齿轮

齿轮为常用件,广泛应用于机器中的传动零件,它能将一根轴的动力及旋转运动传递给另一轴,也可改变转速和旋转方向,齿轮上每一个用于啮合的凸起部分称轮齿。齿轮的种类很多,常用的齿轮按两轴的相对位置不同分如下三类:

圆柱齿轮传动--用于两轴平行时,如图6-15a所示。

圆锥齿轮传动--用于两轴相交时,如图6-15b所示。

蜗轮蜗杆传动--用于两轴交叉时,如图6-15c所示。

圆柱齿轮的轮齿有直齿、斜齿和人字齿等,其中最常用的是直齿圆柱齿轮。本节主要介绍直齿圆柱齿轮的基本参数及画法。

 

 

(a) (b) (c)

图6-15 齿轮

6.3.1 直齿圆柱齿轮

最基本的齿轮传动是圆柱齿轮传动。常见的圆柱齿轮按其齿的方向分成直齿、斜齿和人字齿等。直齿圆柱齿轮由轮齿、幅板(或幅条)、轮毂等组成。

现以标准直齿圆柱齿轮为例,说明圆柱齿轮各部分的名称和尺寸关系,如图6-16所示。

 

 

图6-16 轮齿各部分的名称

1. 直齿圆柱齿轮轮齿的各部分名称及代号

(1) 齿顶圆:通过轮齿顶部的圆,其直径用da表示。

(2) 齿根圆:通过轮齿根部的圆,其直径用df表示。

(3) 分度圆:设计、制造齿轮时计算轮齿各部分尺寸的基准圆,其直径用d表示。

(4) 齿距:在分度圆周上相邻两齿对应点之间的弧长,用p表示。

(5) 齿厚:一个轮齿在分度圆上的弧长,用s表示。

(6) 槽宽:一个齿槽在分度圆上的弧长,用e表示。在标准齿轮中,齿厚与槽宽各为齿距的一半,即s=e=p/2,p=s+e。

(7) 齿顶高:分度圆到齿顶圆之间的径向距离,用ha表示。

(8) 齿根高:分度圆到齿根圆之间的径向距离,用hf表示。

(9) 齿高:齿顶圆到齿根圆之间的径向距离,用h表示。

(10)齿宽:沿齿轮轴线方向量得的轮齿宽度,用b表示。

2. 直齿圆柱齿轮的基本参数与齿轮各部分的尺寸关系

(1) 模数:如以z表示齿轮的齿数,齿轮上有多少齿,在分度圆周上就有多少齿距,因此,分度圆周长=齿距×齿数,即πd=pz

式中π是无理数,为了便于计算和测量,齿距p与π的比值称为模数(单位为mm),用符号m表示,即

m=p/π

d=mz

由于模数是齿距p与π的比值,因此齿轮的模数m愈大,其齿距p也愈大,齿厚s也愈,因而齿轮承载能力也愈大。

模数是设计和制造齿轮的基本参数。不同模数的齿轮,要用不同模数的刀具来制造。为了便于设计和制造,减少齿轮成形刀具的规格,模数已经标准化,我国规定的标准模数值见表8-3。

表6-3 标准模数

第一系列

11.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50

第二系列

1.75 2.25 2.75 (3.25) 3.5 (3.75) 4.5 5.5 (6.5) 7 9 (11) 14 18 22 28 36 45

注:选用时,优先选用第一系列。

(2) 齿形角:齿轮的齿廓曲线与分度圆交点P的径向与齿廓在该点处的切线所夹的锐角α称为分度圆齿形角,通常所称齿形角是指分度圆齿形角,我国标准齿轮的分度圆齿形角为20°。

只有模数和齿形角都相同的齿轮才能相互啮合。

在设计齿轮时要先确定模数和齿数,其他各部分尺寸都可由模数和齿数计算出来。

标准直齿圆柱齿轮各部分的尺寸关系见表8-4。

表6-4 标准直齿圆柱齿轮的计算公式

基本参数:模数m,齿数z

计算举例

名称

符号

计算公式

已知:m=3,z=50

齿顶高

齿根高

齿高

分度圆直径

齿顶圆直径

齿根圆直径

齿距

中心距

ha

hf

h

d

da

df

p

a

ha = m

hf = 1.25m

h= h a+h f =2.25m

d= mz

da= d+2h a= m(z+2)

df = d-2h f = m(z-2.5)

p= pm

a= m(z1+z2)/2

ha = 3

hf = 3.75

h= 6.75

d= 150

da= 156

df = 142.5

6.3.2 直齿圆柱齿轮的画法

1. 单个圆柱齿轮的画法

国家标准规定,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(或省略不画)。

在剖视图中,当剖切平面通过齿轮的轴线时,轮齿一律按不剖处理,齿根线用粗实线绘制,如图6-17所示。

 

未剖画法 剖视画法

图6-17 单个圆柱齿轮的规定画法

2. 圆柱齿轮的啮合画法

在端视图中,啮合区内的齿顶圆用粗实线绘制,如图6-18a所示;也可省略不画,如图6-18b所示。相切的两个分度圆用点画线绘制。齿根圆省略不画。

在剖视图上,啮合区内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,虚线也可省略不画,如图6-19所示。

若不作剖视,则啮合区内的齿顶线不必画出,此时分度线用粗实线绘制,如图6-18c所示。

 

图6-18 齿轮啮合的规定画法

 

图6-19 两个齿轮啮合的间隙

6.3.3 圆锥齿轮简介

 

图6-20 单个圆锥齿轮的规定画法

圆锥齿轮通常用于垂直相交两轴之间的传动。由于轮齿位于圆锥面上,所以圆锥齿轮的轮齿一端大,另一端小,齿厚是逐渐变化的,直径和模数也随着齿厚的变化而变化。为了设计和制造方便,标准规定以大端的模数为准,用它决定轮齿的有关尺寸。一对圆锥齿轮啮合也必须有相同的模数。圆锥齿轮各部分几何要素的名称和规定画法,如图6-20所示。

圆锥齿轮各部分几何要素的尺寸,也都与模数m、齿数z及分度圆锥角δ有关。其计算公式:齿顶高ha=m,齿根高hf=1.2m,齿高h=2.2m;分度圆直径d=mz,齿顶圆直径da=m(z+2cosδ),齿根圆直径df=m(z-2.4cosδ)。

 

图6-21 单个圆锥齿轮的画图步骤

圆锥齿轮的规定画法与圆柱齿轮基本相同。一般用主、左两个视图表示,主视图画成剖视图,在投影为圆的左视图中,用粗实线表示齿轮大端和小端的齿顶圆,用点画线表示大端的分度圆,不画齿根圆。单个圆锥齿轮的画图步骤如图6-21所示。

 

图6-22 圆锥齿轮的啮合画法

圆锥齿轮的啮合画法,如图6-22所示。主视图画成剖视图,对于标准齿轮来说,由于两齿轮的分度圆锥面相切,因此,其分度线重合,画成点画线;在啮合区内,应将其中一个齿轮的齿顶线画成粗实线,而将另一个齿轮的齿顶线画成虚线或省略不画(在图6-22中,画成虚线)。左视图画成外形视图。轴线垂直相交的两圆锥齿轮啮合时,两节圆锥角δ1′和δ2′之和为90°。

6.3.4 蜗杆和蜗轮简介

蜗轮蜗杆传动一般用于垂直交错两轴之间的传动,蜗杆是主动的,蜗轮是从动的。蜗轮蜗杆的传动比大,结构紧凑,但效率低,蜗杆的齿数(即头数)z1相当于螺杆上螺纹的线数。蜗杆常用单头,在传动时,蜗杆旋转一圈,则蜗轮只转过一个齿,因此,可得到比较大的传动比(i=z2/z1,z2为蜗轮齿数),蜗杆和蜗轮的轮齿是螺旋形的,蜗轮的齿顶面和齿根面常制成圆环面。

为设计和加工方便,规定以蜗杆的轴向模数mx和蜗轮的端面模数mt为标准模数。一对啮合的蜗杆、蜗轮,其模数应相等,即标准模数m=mx=mt。且蜗轮的螺旋角和蜗杆的螺旋线导程角大小相等、方向相同。

蜗轮各部分几何要素的代号和规定画法,如图6-23所示。其画法与圆柱齿轮基本相同,但是在蜗轮投影为圆的视图中,只画出分度圆和最外圆,不画齿顶圆与齿根圆。图中dae是蜗轮齿顶的最外圆直径,即齿顶圆柱面的直径,dai是蜗轮的齿顶圆环面喉圆的直径。蜗杆的画法与圆柱齿轮相同,在外形视图中,蜗杆的齿根圆和齿根线用细实线绘制或省略不画。

蜗轮蜗杆传动的啮合画法,在主视图中,蜗轮和蜗杆遮住的部分不必画出;在左视图中,蜗轮的分度圆和蜗杆的分度线相切,如图6-24所示。

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