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齒輪,輪緣上有齒能連續嚙合傳遞運動和動力的機械元件。齒輪是能互相嚙合的有齒的機械零件,齒輪在傳動中的應用很早就出現了。19世紀末,展成切齒法的原理及利用此原理切齒的專用機床與刀具的相繼出現,隨著生產的發展,齒輪運轉的平穩性受到重視。8 C2 J$ J8 W' R
/ D2 Y! W( x6 w3 r直齒圓柱齒輪
/ ~) [6 D U3 w( a0 B! u) A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。
+ U% J- I4 P4 d7 V3 Y4 p現以標準直齒圓柱齒輪為例,說明圓柱齒輪各部分的名稱和尺寸關系,如圖所示。/ i& P- p! E5 x$ G& R5 k% T
1 K/ H q. v3 k; s' [1. 直齒圓柱齒輪輪齒的各部分名稱及代號9 E8 Z. _7 G: N- c! i
& q9 W2 ]- e) X9 d/ u& ?" p1 B" p(1) 齒頂圓:通過輪齒頂部的圓,其直徑用da表示。
|- N) O4 H0 P( P5 ^$ D F(2) 齒根圓:通過輪齒根部的圓,其直徑用df表示。0 F" {% z {2 @9 s+ ?) z. v
(3) 分度圓:設計、制造齒輪時計算輪齒各部分尺寸的基準圓,其直徑用d表示。! m' F1 n4 y: a4 \
(4) 齒 距:在分度圓周上相鄰兩齒對應點之間的弧長,用p表示。
) v V T; P* h+ j4 x* z) O; s(5) 齒 厚:一個輪齒在分度圓上的弧長,用s表示。 h$ }; }+ d6 ~
(6) 槽 寬:一個齒槽在分度圓上的弧長,用e表示。在標準齒輪中,齒厚與槽寬各為齒距的一半,即s=e=p/2,p=s+e。
+ K. M0 {' P$ @7 h. B7 U(7) 齒頂高:分度圓到齒頂圓之間的徑向距離,用ha表示。
4 c2 u3 V' b% ? v ~/ \8 A# P(8) 齒根高:分度圓到齒根圓之間的徑向距離,用hf表示。
/ @4 ~2 ~) X; B% S0 ?(9) 齒 高:齒頂圓到齒根圓之間的徑向距離,用h表示。
% j6 X8 X' S* n& S% O& H5 J, J(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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1 i. L) W) }& {* D) i& |2. 直齒圓柱齒輪的基本參數與齒輪各部分的尺寸關系
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(1) 模數:如以z表示齒輪的齒數,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,即πd=pz- P8 j9 U. w; h. z8 h6 g- d
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式中π是無理數,為了便于計算和測量,齒距p與π的比值稱為模數(單位為mm),用符號m表示,即
- \: F, Y6 M+ V3 Um=p/π6 P; H: A( d/ f T% {* M1 s6 }+ I$ h. D
d=mz
& i- H6 A/ Q5 S7 D+ V由于模數是齒距p與π的比值,因此齒輪的模數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。# D* f) z4 D5 Z" l
- I ~( L& X9 U5 I5 F8 D模數是設計和制造齒輪的基本參數。不同模數的齒輪,要用不同模數的刀具來制造。為了便于設計和制造,減少齒輪成形刀具的規格,模數已經標準化,我國規定的標準模數值見下表。
1 h4 I# U8 x% w標準模數4 o3 C% ~* {2 J# q" b$ A5 X' D
第一系列9 z/ `9 {7 V3 l) B5 O/ y
1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 504 D* q/ ?- X) c8 m
第二系列
" A4 M( w" }2 W" k# p1.75 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 ! \! x- O3 V# ~' J6 M& E
注:選用時,優先選用第一系列。
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# N1 Z0 C6 [% V4 A1 h* r( t, [(2) 齒形角:齒輪的齒廓曲線與分度圓交點P的徑向與齒廓在該點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,我國標準齒輪的分度圓齒形角為20°。
; R% w8 _2 Q# q I+ Q/ X只有模數和齒形角都相同的齒輪才能相互嚙合。* s# p) w7 o1 i% r. K
在設計齒輪時要先確定模數和齒數,其他各部分尺寸都可由模數和齒數計算出來。
7 U- U. n o S# z3 B標準直齒圓柱齒輪各部分的尺寸關系見下表。 l) F4 z5 N- {2 V) U" J/ J
標準直齒圓柱齒輪的計算公式/ ]4 b, P s/ T- W1 B* f
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直齒圓柱齒輪的畫法
7 ~; y7 C0 I A" w1. 單個圓柱齒輪的畫法
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# K1 I X( D6 U0 h國家標準規定,齒頂圓和齒頂線用粗實線繪制,分度圓和分度線用點畫線繪制,齒根圓和齒根線用細實線繪制(或省略不畫)。
3 e0 @0 y7 {2 s3 b) {/ e7 a在剖視圖中,當剖切平面通過齒輪的軸線時,輪齒一律按不剖處理,齒根線用粗實線繪制。
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未剖畫法 剖視畫法
, N! X/ h" J$ z9 C! }' ^- l單個圓柱齒輪的規定畫法3 t( N$ B, u! @
# D' P4 z( u" H' K2. 圓柱齒輪的嚙合畫法
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在端視圖中,嚙合區內的齒頂圓用粗實線繪制;也可省略不畫。相切的兩個分度圓用點畫線繪制。齒根圓省略不畫。( L( y! {# \* J& @
在剖視圖上,嚙合區內一個齒輪的輪齒用粗實線繪制,另一個齒輪的輪齒被遮擋的部分用虛線繪制,虛線也可省略不畫。
4 B$ U. G, S" j8 d若不作剖視,則嚙合區內的齒頂線不必畫出,此時分度線用粗實線繪制。7 O) I4 w* P& k+ H- s5 G
- p$ u! z5 G/ b7 n% U; |9 m& @3 f齒輪嚙合的規定畫法 兩個齒輪嚙合的間隙
3 T+ G1 F2 ~# R; T3 R, Q圓錐齒輪 7 t& D: M, `% p& n9 X2 P
' a. z* C: H. a# d; ?3 l3 `單個圓錐齒輪的規定畫法
' G( |, o' }9 f Z. p9 w, z* M圓錐齒輪通常用于垂直相交兩軸之間的傳動。為了設計和制造方便,標準規定以大端的模數為準,用它決定輪齒的有關尺寸。一對圓錐齒輪嚙合也必須有相同的模數。圓錐齒輪各部分幾何要素的名稱和規定畫法。; c9 ^* i8 o1 J6 ^* k
" ?! v; {, G$ y圓錐齒輪各部分幾何要素的尺寸,也都與模數m、齒數z及分度圓錐角δ有關。其計算公式:齒頂高ha=m,齒根高hf=1.2m,齒高h=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)。/ t. F$ B6 \, m2 P |
8 D5 a' X y* n# p- t8 Z單個圓錐齒輪的畫圖步驟
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; x! i! f3 U5 L& X$ ^圓錐齒輪的規定畫法一般用主、左兩個視圖表示,主視圖畫成剖視圖,在投影為圓的左視圖中,用粗實線表示齒輪大端和小端的齒頂圓,用點畫線表示大端的分度圓,不畫齒根圓。單個圓錐齒輪的畫圖步驟:
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圓錐齒輪的嚙合畫法
7 |/ b) k) B/ W! h! |圓錐齒輪的嚙合畫法:主視圖畫成剖視圖,對于標準齒輪來說,由于兩齒輪的分度圓錐面相切,因此,其分度線重合,畫成點畫線;在嚙合區內,應將其中一個齒輪的齒頂線畫成粗實線,而將另一個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,兩節圓錐角δ1′和δ2′之和為90°。
" z H' C5 D. P0 s$ Q7 F0 G' P4 K$ X. l" Q. Y8 L/ g
蝸桿和蝸輪4 M5 N# V# \4 w6 _0 g( M- L3 V
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,結構緊湊,但效率低,蝸桿的齒數(即頭數)z1相當于螺桿上螺紋的線數。蝸桿常用單頭,在傳動時,蝸桿旋轉一圈,則蝸輪只轉過一個齒,因此,可得到比較大的傳動比(i=z2/z1,z2為蝸輪齒數),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面。- F: n. B- Z7 ?& k; k
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為設計和加工方便,規定以蝸桿的軸向模數mx和蝸輪的端面模數mt為標準模數。一對嚙合的蝸桿、蝸輪,其模數應相等,即標準模數m=mx=mt。且蝸輪的螺旋角和蝸桿的螺旋線導程角大小相等、方向相同。6 F9 ^/ U2 }, g, i- D+ v
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蝸輪各部分幾何要素的代號和規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是蝸輪齒頂的最外圓直徑,即齒頂圓柱面的直徑,dai是蝸輪的齒頂圓環面喉圓的直徑。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實線繪制或省略不畫。
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$ X0 ~$ J" h$ c5 w% L* k4 Y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:
U& F. Y- ~; s' S9 Y4 u蝸輪的幾何要素代號和畫法 蝸輪蝸桿的嚙合畫法
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