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齿轮传动中的齿廓设计及参数解析

时间:2023-06-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:齿轮上的齿称为轮齿,为了使齿轮传动平稳,轮齿常造成渐开线、摆线或圆弧齿廓,通常采用渐开线齿廓。通过齿轮各齿顶的圆,称为齿顶圆,其直径用da表示。两齿轮啮合时,齿廓接触点C把两齿轮的连心线O1O2分成两段,分别以O1、O2为圆心,以O1C、O2C为半径的圆称为节圆,其直径用d′表示。分度圆到齿根圆的径向距离,用hf表示。在分度圆上,相邻两齿对应点的弧长,称为齿距,用p表示。

齿轮传动中的齿廓设计及参数解析

齿轮是应用非常广泛的传动件,用以传递动力和运动,并具有改变转速和转向的作用。依据两啮合齿轮轴线在空间的相对位置不同,齿轮的传动形式可分为三类:

图10-26 常见的齿轮传动形式

圆柱齿轮:用于传递平行轴之间的运动,如图10-26(a)所示。

圆锥齿轮:用于传递两相交轴之间的运动,如图10-26(b)所示。

蜗轮蜗杆:用于传递两交叉轴之间的运动,如图10-26(c)所示。

齿轮上的齿称为轮齿,为了使齿轮传动平稳,轮齿常造成渐开线、摆线或圆弧齿廓,通常采用渐开线齿廓。轮齿的方向有直齿、斜齿、人字齿等。

一、圆柱齿轮

1.标准直齿圆柱齿轮各部分的名称和尺寸关系,如图10-27所示。

图10-27 直齿轮各部分名称及代号

(1)齿顶圆。通过齿轮各齿顶的圆,称为齿顶圆,其直径用da表示。

(2)齿根圆。通过齿轮各齿槽底部的圆,称为齿根圆,其直径用df表示。

(3)分度圆。齿轮上一个约定的假想圆,在该圆上,齿槽宽e(相邻两齿廓之间的弧长)与齿厚s(一个齿两侧齿廓之间的弧长)相等,即e=s,此圆称为分度圆,其直径用d表示。

(4)节圆。两齿轮啮合时,齿廓接触点C(简称节点)把两齿轮的连心线O1O2分成两段,分别以O1、O2为圆心,以O1C、O2C为半径的圆称为节圆,其直径用d′表示。正确安装的标准齿轮,d′=d。

(5)齿顶高。分度圆到齿顶圆的径向距离,用ha表示。

(6)齿根高。分度圆到齿根圆的径向距离,用hf表示。

(7)齿高。齿顶圆和齿根圆之间的径向距离,用h表示,h=ha+hf

(8)齿距。在分度圆上,相邻两齿对应点的弧长,称为齿距,用p表示。

齿距p=齿厚s+齿槽宽e。

(9)模数。由于分度圆周长πd=p×z,z为齿数,所以d=p/π×z,令n=p/π,则d=m×z。m为模数,单位是毫米,模数的大小直接反映出轮齿的大小,一对相互啮合的齿轮,其模数必须相等。为了减少加工齿轮的刀具,模数已标准化,如表10-9所示。

表10-9 齿轮模数系列(GB1357-87)

注:在选用模数时,应优先选用第一系列,其次是第二系列,括号内的模数值尽可能不用。

(10)啮合角、压力角、齿形角,在一般情况下,两啮合轮齿齿廓在节点处的公法线与两节圆的公切线所夹锐角,称为啮合角,也称压力角,基本齿条的法向压力角又称为齿形角,用α表示,我国规定的标准压力角α=20°。

(11)中心距:齿轮副的两轴线之间的最短距离,称为中心距,用S表示。

标准直齿圆柱齿轮各部分尺寸的计算公式如表10-10所示。

表10-10 标准直齿圆柱齿轮的计算公式

2.圆柱齿轮的画法

(1)单个齿轮的画法

1)齿顶圆和齿顶线用粗实线绘制;

2)分度圆和分度线用细点划线绘制(分度线应超出轮齿两端面2-3mm);

3)齿根圆和齿根线用细实线绘制,可省略不画;在剖视图中,当剖切平面通过齿轮的轴线时,轮齿按不剖处理,即齿根线画粗实线,轮齿部分不画剖面线。(www.xing528.com)

齿轮除轮齿外,其余轮体结构按其形状的投影绘制,如图10-28所示。

图10-28直齿圆柱齿轮的画法

齿轮属于轮盘类零件,其表达方式与一般轮盘类零件相同。通常将轴线水平放置,可选用两个视图,如图10-28(a)所示,也可选用个视图和个局部视图,如图10-29所示。图10-29是直齿圆柱齿轮的零件图

图10-29 直齿圆柱齿轮的零件图

(2)两齿轮啮合的画法

两齿轮啮合时,除啮合区外,其余部分均按单个齿轮绘制。啮合区按如下规定绘制:

1)在垂直于齿轮轴线的投影面的视图中,两节圆应相切,在啮合区内的齿顶圆均用粗实线绘制,如图10-30(a)所示,也可省略不画,如图10-30(b)所示。齿根圆全部不画。

图10-30 直齿圆柱齿轮啮合画法

2)在平行于齿轮轴线的投影面的视图中,啮合区内齿顶线不需画出,节线用粗实线绘制,如图10-30(b)所示。当画成剖视图且剖切平面通过两啮合齿轮的轴线时,啮合区内两条节线重合为一条,用细点划线绘制;两条齿根线都用粗实线画出;两条齿顶线,其中一条用粗实线绘制,而另一条画虚线或省略不画,如图10-30(a)所示。齿顶线与齿根线之间应有0.25m的间隙,如图10-31所示。

图10-31 啮合区的投影分析

二、圆锥齿轮简介

1.圆锥齿轮的特点

圆锥齿轮用于传递两相交轴间的回转运动。圆锥齿轮的轮齿分布在圆锥面上,齿厚、模数和直径由大端到小端逐渐变小。规定以大端模数为标准来计算各部分尺寸。

2.圆锥齿轮的画法

圆锥齿轮的画法与圆柱齿轮的画法基本相同,在垂直于齿轮轴线的投影面的视图中,轮齿部分规定只画大、小端的顶圆(粗实线)及大端的分度圆(细点划线),如图10-32所示。

图10-32 圆锥齿轮各部名称及画法

两圆锥齿轮啮合时,两锥顶交于一点,节圆相切,画法如图10-33所示。

图10-33 圆锥齿轮啮合的画法

三、蜗轮、蜗杆简介

1.蜗轮、蜗杆的结构特点

蜗轮、蜗杆是用来传递空间两交叉轴间的回转运动,最常用的是两轴交叉成直角的蜗轮、蜗杆传动。工作时,蜗杆为主动件,蜗轮为从动件。这种传动的优点是传动比大,结构紧凑、传动平稳,但效率低。

2.蜗轮、蜗杆的画法

蜗轮、蜗杆的画法,也与圆柱齿轮基本相同,单个蜗杆画法,如图10-34所示。

图10-34 蜗杆的画法

单个蜗轮的画法,如图10-35所示。

图10-35 蜗轮的画法

蜗轮、蜗杆啮合画法,如图10-36所示。

图10-36 蜗轮、蜗杆啮合画法

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