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齒輪,輪緣上有齒能連續(xù)嚙合傳遞運(yùn)動和動力的機(jī)械元件。齒輪是能互相嚙合的有齒的機(jī)械零件,齒輪在傳動中的應(yīng)用很早就出現(xiàn)了。19世紀(jì)末,展成切齒法的原理及利用此原理切齒的專用機(jī)床與刀具的相繼出現(xiàn),隨著生產(chǎn)的發(fā)展,齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性受到重視。* {/ K6 \* z+ K R
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直齒圓柱齒輪) D- k6 L2 G( J2 s: S
最基本的齒輪傳動是圓柱齒輪傳動。常見的圓柱齒輪按其齒的方向分成直齒、斜齒和人字齒等。直齒圓柱齒輪由輪齒、幅板(或幅條)、輪轂等組成。( F: O( ~$ j4 ?* ?$ k
現(xiàn)以標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪為例,說明圓柱齒輪各部分的名稱和尺寸關(guān)系,如圖所示。+ I6 F! L% M5 ~" Y: l3 H
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1. 直齒圓柱齒輪輪齒的各部分名稱及代號
2 @! U h- G# d$ a0 L2 ?) ^! K3 z; g( T# I: v
(1) 齒頂圓:通過輪齒頂部的圓,其直徑用da表示。
3 T& Z$ X- s" s9 V% r0 x(2) 齒根圓:通過輪齒根部的圓,其直徑用df表示。( F F4 D. R1 i% M* S5 Q
(3) 分度圓:設(shè)計(jì)、制造齒輪時(shí)計(jì)算輪齒各部分尺寸的基準(zhǔn)圓,其直徑用d表示。
' U) O t8 g+ G(4) 齒 距:在分度圓周上相鄰兩齒對應(yīng)點(diǎn)之間的弧長,用p表示。8 m) F- B# e% K! k
(5) 齒 厚:一個(gè)輪齒在分度圓上的弧長,用s表示。
3 Q' \1 T5 L. ]8 ^9 K/ ]" a+ Y(6) 槽 寬:一個(gè)齒槽在分度圓上的弧長,用e表示。在標(biāo)準(zhǔn)齒輪中,齒厚與槽寬各為齒距的一半,即s=e=p/2,p=s+e。) t( ^8 ~, k% U$ a
(7) 齒頂高:分度圓到齒頂圓之間的徑向距離,用ha表示。
- O6 q! c) k0 J, L$ i(8) 齒根高:分度圓到齒根圓之間的徑向距離,用hf表示。
# P4 q: i" M3 H(9) 齒 高:齒頂圓到齒根圓之間的徑向距離,用h表示。6 }& ] {, ]1 @9 q. c
(10)齒 寬:沿齒輪軸線方向量得的輪齒寬度,用b表示。
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. R C7 V1 c' _& f! i" V6 h2. 直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)與齒輪各部分的尺寸關(guān)系
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2 v- T( g) l" W0 S) B: j: }(1) 模數(shù):如以z表示齒輪的齒數(shù),齒輪上有多少齒,在分度圓周上就有多少齒距,因此,分度圓周長=齒距×齒數(shù),即πd=pz( a3 K; O5 W% g3 |, r8 j) r+ L% u& G
( e& a$ c. x5 X- J; a1 Z
式中π是無理數(shù),為了便于計(jì)算和測量,齒距p與π的比值稱為模數(shù)(單位為mm),用符號m表示,即
9 B+ c) p; R; i O4 u( a7 Xm=p/π. J* v7 @8 ~* d( c* B
d=mz
9 u2 a2 l4 K1 P由于模數(shù)是齒距p與π的比值,因此齒輪的模數(shù)m愈大,其齒距p也愈大,齒厚s也愈,因而齒輪承載能力也愈大。
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/ K. k: l' B( v1 T模數(shù)是設(shè)計(jì)和制造齒輪的基本參數(shù)。不同模數(shù)的齒輪,要用不同模數(shù)的刀具來制造。為了便于設(shè)計(jì)和制造,減少齒輪成形刀具的規(guī)格,模數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,我國規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)值見下表。# i4 I5 y. \; ]1 [( x# ^, S9 g' E
標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)8 V0 ?' Z k& E8 |1 C% g
第一系列6 u `; H# L. b/ E: z
1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 501 t; X# e: _/ k# \0 u
第二系列
) L3 T1 J, a! p% I; u1.75 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 ) [- c& w$ ]- T# }) f
注:選用時(shí),優(yōu)先選用第一系列。
: M# ~( S# U2 x$ b6 V) L3 C' ]. i1 x# X x; H" |: M1 S) n
(2) 齒形角:齒輪的齒廓曲線與分度圓交點(diǎn)P的徑向與齒廓在該點(diǎn)處的切線所夾的銳角α稱為分度圓齒形角,通常所稱齒形角是指分度圓齒形角,我國標(biāo)準(zhǔn)齒輪的分度圓齒形角為20°。
: v5 U' e% ~" P. B3 w只有模數(shù)和齒形角都相同的齒輪才能相互嚙合。7 \7 M' C6 A9 J* l+ E
在設(shè)計(jì)齒輪時(shí)要先確定模數(shù)和齒數(shù),其他各部分尺寸都可由模數(shù)和齒數(shù)計(jì)算出來。5 M& A* }/ F- w! v8 z! @0 w
標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪各部分的尺寸關(guān)系見下表。% F4 I( i# D; I# S, Q+ h
標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的計(jì)算公式
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" u- l# Y* H8 }直齒圓柱齒輪的畫法 Q7 H: I; [* ^! X$ k2 S: s6 O9 @& N
1. 單個(gè)圓柱齒輪的畫法
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國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,齒頂圓和齒頂線用粗實(shí)線繪制,分度圓和分度線用點(diǎn)畫線繪制,齒根圓和齒根線用細(xì)實(shí)線繪制(或省略不畫)。
- R4 n# k( D: Z# W5 B% Q在剖視圖中,當(dāng)剖切平面通過齒輪的軸線時(shí),輪齒一律按不剖處理,齒根線用粗實(shí)線繪制。% \. }6 ]0 C1 z1 o9 {
8 U6 l6 N3 d7 L. A* s8 G- e未剖畫法 剖視畫法5 y2 }5 U, p* N
單個(gè)圓柱齒輪的規(guī)定畫法0 t% N( {$ x" U, A# Q
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2. 圓柱齒輪的嚙合畫法
2 }# p) d1 _5 Y, c$ i; o) ~, D" L3 n1 x
在端視圖中,嚙合區(qū)內(nèi)的齒頂圓用粗實(shí)線繪制;也可省略不畫。相切的兩個(gè)分度圓用點(diǎn)畫線繪制。齒根圓省略不畫。
: f# |" {( [% \; {+ x$ e在剖視圖上,嚙合區(qū)內(nèi)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部分用虛線繪制,虛線也可省略不畫。9 h' j$ v; [2 m; @. V6 e+ ?
若不作剖視,則嚙合區(qū)內(nèi)的齒頂線不必畫出,此時(shí)分度線用粗實(shí)線繪制。) F( W$ v, S* z5 q E/ g5 {4 k: I8 C
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齒輪嚙合的規(guī)定畫法 兩個(gè)齒輪嚙合的間隙 n6 F0 D6 k8 W8 L
圓錐齒輪
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單個(gè)圓錐齒輪的規(guī)定畫法* {$ u' Z7 O# w, x6 B
圓錐齒輪通常用于垂直相交兩軸之間的傳動。為了設(shè)計(jì)和制造方便,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以大端的模數(shù)為準(zhǔn),用它決定輪齒的有關(guān)尺寸。一對圓錐齒輪嚙合也必須有相同的模數(shù)。圓錐齒輪各部分幾何要素的名稱和規(guī)定畫法。
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圓錐齒輪各部分幾何要素的尺寸,也都與模數(shù)m、齒數(shù)z及分度圓錐角δ有關(guān)。其計(jì)算公式:齒頂高h(yuǎn)a=m,齒根高h(yuǎn)f=1.2m,齒高h(yuǎn)=2.2m;分度圓直徑d=mz,齒頂圓直徑da=m(z+2cosδ),齒根圓直徑df=m(z-2.4cosδ)。
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' e9 s3 y* i* f, T) C2 I6 c單個(gè)圓錐齒輪的畫圖步驟
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9 T% M- L" G& T {- v( @, ?, _圓錐齒輪的規(guī)定畫法一般用主、左兩個(gè)視圖表示,主視圖畫成剖視圖,在投影為圓的左視圖中,用粗實(shí)線表示齒輪大端和小端的齒頂圓,用點(diǎn)畫線表示大端的分度圓,不畫齒根圓。單個(gè)圓錐齒輪的畫圖步驟:
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圓錐齒輪的嚙合畫法
' w+ m+ Z& B9 i" e5 r! |* \' |圓錐齒輪的嚙合畫法:主視圖畫成剖視圖,對于標(biāo)準(zhǔn)齒輪來說,由于兩齒輪的分度圓錐面相切,因此,其分度線重合,畫成點(diǎn)畫線;在嚙合區(qū)內(nèi),應(yīng)將其中一個(gè)齒輪的齒頂線畫成粗實(shí)線,而將另一個(gè)齒輪的齒頂線畫成虛線或省略不畫。左視圖畫成外形視圖。軸線垂直相交的兩圓錐齒輪嚙合時(shí),兩節(jié)圓錐角δ1′和δ2′之和為90°。
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蝸桿和蝸輪
1 Z9 ?4 h# Q/ X- J* j! k& T" l" l) v q蝸輪蝸桿傳動一般用于垂直交錯兩軸之間的傳動,蝸桿是主動的,蝸輪是從動的。蝸輪蝸桿的傳動比大,結(jié)構(gòu)緊湊,但效率低,蝸桿的齒數(shù)(即頭數(shù))z1相當(dāng)于螺桿上螺紋的線數(shù)。蝸桿常用單頭,在傳動時(shí),蝸桿旋轉(zhuǎn)一圈,則蝸輪只轉(zhuǎn)過一個(gè)齒,因此,可得到比較大的傳動比(i=z2/z1,z2為蝸輪齒數(shù)),蝸桿和蝸輪的輪齒是螺旋形的,蝸輪的齒頂面和齒根面常制成圓環(huán)面。
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5 k/ _: B2 D5 O5 o2 }8 P' x為設(shè)計(jì)和加工方便,規(guī)定以蝸桿的軸向模數(shù)mx和蝸輪的端面模數(shù)mt為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。一對嚙合的蝸桿、蝸輪,其模數(shù)應(yīng)相等,即標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=mx=mt。且蝸輪的螺旋角和蝸桿的螺旋線導(dǎo)程角大小相等、方向相同。
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8 T$ \$ \! P+ I" u蝸輪各部分幾何要素的代號和規(guī)定畫法與圓柱齒輪基本相同,但是在蝸輪投影為圓的視圖中,只畫出分度圓和最外圓,不畫齒頂圓與齒根圓。圖中dae是蝸輪齒頂?shù)淖钔鈭A直徑,即齒頂圓柱面的直徑,dai是蝸輪的齒頂圓環(huán)面喉圓的直徑。蝸桿的畫法與圓柱齒輪相同,在外形視圖中,蝸桿的齒根圓和齒根線用細(xì)實(shí)線繪制或省略不畫。& J5 a! R7 A: m4 I0 d, t. V' ?- g
: q5 J+ L m C0 N# h! n# f2 p2 |蝸輪蝸桿傳動的嚙合畫法,在主視圖中,蝸輪和蝸桿遮住的部分不必畫出;在左視圖中,蝸輪的分度圓和蝸桿的分度線相切:: {4 k9 y2 ?7 r$ Z
蝸輪的幾何要素代號和畫法 蝸輪蝸桿的嚙合畫法 9 I8 l0 m7 S, {! X% q0 O
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