7.3 齿轮表示法(GB/T 4459.2—2003)
齿轮在机器设备中应用十分广泛,是用来传递运动和动力的常用件。常见的齿轮传动有三种(见图7-23):圆柱齿轮传动——适用于两轴线平行的传动;锥齿轮传动——适用于两轴线相交的传动;蜗轮蜗杆传动——适用于两轴线垂直交叉的传动。齿轮齿条传动是圆柱齿轮传动的特例。
齿轮的齿形有渐开线、摆线、圆弧等形状,本书主要介绍渐开线标准齿轮的有关知识和规定画法。
图7-23 常见的齿轮传动形式
7.3.1 直齿圆柱齿轮
图7-24 直齿圆柱齿轮各部分名称和代号
1.直齿圆柱齿轮各部分的名称及参数(见图7-24)
齿数z——齿轮上轮齿的个数。
齿顶圆直径da——通过齿顶的圆柱面直径。
齿根圆直径df——通过齿根的圆柱面直径。
分度圆直径d——分度圆是一个假想的圆,该圆上齿厚s与齿槽宽e弧长相等,其直径称为分度圆直径。分度圆直径是齿轮设计和加工时的重要参数。
齿高h——齿顶圆和齿根圆之间的径向距离。
齿顶高ha——齿顶圆和分度圆之间的径向距离。
齿根高hf——齿根圆与分度圆之间的径向距离。
齿距p——分度圆上相邻两齿廓对应点之间的弧长。
齿厚s——分度圆上轮齿的弧长。
模数m——齿距p与圆周率π的比值,即m=p/π。模数以毫米为单位。由于分度圆的周长πd=pz,所以d=zp/π=mz。模数是齿轮设计和制造的重要参数,模数越大,轮齿的尺寸越大,承载能力越大。为便于制造,减少齿轮成形刀具的规格,模数的值已经标准化。渐开线齿轮的模数如表7-4所示。
齿形角α——两齿轮啮合时,在分度圆上啮合点的法线方向与切线方向所夹的锐角。标准齿形角α=20°。
一对齿轮啮合时,模数和齿形角必须相等。
中心距a——两啮合圆柱齿轮轴线间的距离。
表7-4 渐开线圆柱齿轮模数(摘自GB/T 1357—2008)
注:优先选用第一系列,其次是第二系列,括号内的数值尽可能不用。
2.直齿圆柱齿轮的尺寸计算
已知模数m和齿数z时,齿轮轮齿的其他参数均可以计算出来,计算公式如表7-5所示。
表7-5 标准直齿圆柱齿轮基本尺寸计算公式
3.直齿圆柱齿轮的画法
1)单个圆柱齿轮
如图7-25所示。齿顶圆和齿顶线用粗实线绘制,分度圆和分度线用细点画线表示,齿根圆和齿根线用细实线绘制(也可省略不画)。在剖视图中,齿顶线、齿根线都用粗实线绘制。当剖切平面通过轮齿时,轮齿一律按不剖绘制。除轮齿部分外,齿轮的其他部分结构均按真实投影画出。
在零件图中,轮齿部分的径向尺寸仅标注出分度圆直径和齿顶圆直径即可。轮齿部分的轴向尺寸仅标注齿宽和倒角。轮齿工作面的粗糙度标注在分度线上。其他参数,如模数、齿数等,可在位于图纸右上角的参数表中给出,如图7-26所示。
图7-25 直齿圆柱齿轮的画法
图7-26 直齿圆柱齿轮零件图
2)啮合的圆柱齿轮
一对齿轮啮合的画法如图7-27所示。在反映圆的视图上,齿顶圆用粗实线绘制,分度圆用细点画线绘制,两齿轮的分度圆相切,齿根圆省略不画;在投影为非圆的视图上,采用剖视图时,在啮合区域一个齿轮的齿顶线用粗实线绘制,另一个齿轮的齿顶按被遮挡处理,齿顶线用细虚线绘出;齿顶线和齿根线之间的缝隙为0.25m(m为模数),如图7-27a、图7-27c所示。当不采用剖视绘制时,可采用图7-27b的表达方法,在投影为非圆的视图上,啮合区的齿顶线和齿根线均不画,分度线用粗实线绘制。
图7-27 直齿圆柱齿轮的啮合画法
7.3.2 斜齿圆柱齿轮
斜齿圆柱齿轮简称斜齿轮,斜齿轮的齿在一条螺旋线上,螺旋线和轴线的夹角称为螺旋角,用β表示。因此斜齿轮的端面齿形和垂直于轮齿方向的法向齿形不同,其法向模数为标准值。斜齿轮的画法和直齿轮相同,当需要表示螺旋线方向时,可用三条与齿向相同的细实线表示,如图7-28所示。
图7-28 斜齿圆柱齿轮及其啮合画法
7.3.3 直齿锥齿轮
1.直齿锥齿轮各部分的名称
直齿锥齿轮其基本形体结构由前锥、顶锥、背锥等组成。
由于锥齿轮的轮齿在锥面上,所以齿形及模数沿轴向变化。大端的法向模数为标准模数,法向齿形为标准渐开线。在轴剖面内,大端背锥素线与分度锥素线垂直,轴线与分度锥素线的夹角δ称为分度圆锥角,也是一个基本参数,如图7-29所示。
图7-29 直齿锥齿轮各部分的名称及参数
2.直齿锥齿轮的画法
(1)直齿锥齿轮的画图步骤如图7-30所示。直齿圆柱齿轮的计算公式仍适用于锥齿轮大端法线方向的参数计算,由齿数和模数计算出大端分度圆直径,齿顶高为m,齿根高为1.2m(m为模数)。
(2)锥齿轮啮合的画图步骤如图7-31所示。安装准确的标准锥齿轮,两分度圆锥相切,两分锥角δ1和δ2互为余角,啮合区轮齿的画法同直齿圆柱齿轮。
图7-30 锥齿轮的画图步骤
图7-31 锥齿轮啮合的画图步骤
7.3.4 蜗轮、蜗杆
1.蜗轮、蜗杆的画法
蜗轮蜗杆的结构形状如图7-32所示,蜗轮实际上是斜齿的圆柱齿轮。为了增加它和蜗杆啮合时的接触面积,提高工作寿命,蜗轮的齿顶和齿根常加工成圆环面。而蜗杆是螺旋角很大、轴向长度较长的斜齿圆柱齿轮。
单个蜗轮、蜗杆的画法基本上与圆柱齿轮画法相同。
蜗杆的主视图上用局部剖视或局部放大图表示齿形,齿顶圆(齿顶线)用粗实线绘制,分度圆(分度线)用细点画线绘制,齿根圆(齿根线)用细实线绘制或省略不画,如图7-32a所示。
蜗轮在平行于蜗轮轴线的投影图中,通常画成剖视图,在投影为圆的视图中,只画分度圆(d2)和齿顶圆(da2),如图7-32b所示。
图7-32 蜗杆、蜗轮的画法
2.蜗轮与蜗杆啮合的画法
图7-33所示是蜗轮与蜗杆啮合的画法,图a是啮合画法的外形视图,图b是蜗轮与蜗杆啮合时的剖视图画法。画图时要保证蜗杆的分度线与蜗轮的分度圆相切。在蜗轮投影不为圆的外形图中,蜗轮被蜗杆遮住部分不画;在蜗轮投影为圆的视图中,蜗轮、蜗杆啮合区的齿顶圆都用粗实线绘制。
图7-33 蜗杆与蜗轮啮合的画法
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