任务　绘制圆柱齿轮的视图

任务　绘制圆柱齿轮的视图

根据如图6-24所示的直齿圆柱齿轮和齿轮传动的示意图，绘制单个直齿圆柱齿轮及齿轮啮合的视图。

观察图6-24所示齿轮的结构，主要由轴孔、键槽、轮毂、轮齿等组成，那各部分结构该如何绘制呢？有什么画法规定？齿轮啮合后又该如何绘制呢？

齿轮传动是机械传动中广泛应用的传动方式，是传递轴与轴之间的动力、运动，改变运动方向、速度，或改变运动方式的一种传动形式。

齿轮一般由轮体和轮齿两部分组成，齿轮的轮齿部分是在齿轮加工机床上用专用刀具加工出来的，已标准化，国家标准规定了它的画法，轮齿一般不需要画出真实投影。齿轮除轮齿部分外，其余轮体结构均应按真实投影绘制。

如图6-24是齿轮中常见的三种类型：圆柱齿轮、圆锥齿轮、蜗杆和蜗轮。

一、直齿圆柱齿轮各部分名称及有关参数

直齿圆柱齿轮是最常见的部件，其各部分名称及有关参数如下，如图6-25所示。

（1）齿顶圆直径（da）：通过齿顶的圆柱面直径。

（2）齿根圆直径（df）：通过齿根的圆柱面直径。

（3）分度圆直径（d）：分度圆直径是齿轮设计和加工时的重要参数。分度圆是一个假想的圆，在该圆上齿厚s与槽宽e相等，它的直径称为分度圆直径。

（4）齿高（h）：齿顶圆和齿根圆之间的径向距离。

①齿顶高（ha）：齿顶圆和分度圆之间的径向距离。

②齿根高（hf）：分度圆与齿根圆之间的径向距离。

（5）齿距（p）：在分度圆上，相邻两齿对应齿廓之间的弧长。

①齿厚（s）：在分度圆上，一个齿的两侧对应齿廓之间的弧长。

②槽宽（e）：在分度圆上，一个齿槽的两侧相应齿廓之间的弧长。

③齿宽（B）：齿轮的齿坯宽度。

（6）齿数z：齿轮上轮齿的个数。

（7）模数m：由于分度圆的周长πd=p·z，所以，则m就称为齿轮的模数。模数m以mm为单位，它是齿轮设计和制造的重要参数。为便于齿轮的设计和制造，减少齿轮成形刀具的规格及数量，国家标准对模数规定了标准值，如1、1.5、2、3、10、12、16等。

（8）压力角α：指通过齿廓曲线上与分度圆交点所作的切线与径向所夹的锐角，称为压力角，也即齿形角。根据GB/T 1356—2001的规定，我国采用的渐开线齿廓齿轮的标准压力角为20°。

（9）中心距α：两啮合齿轮轴线之间的距离。

（10）传动比i：主动齿轮转速n1（r/min）与从动齿轮转速n2（r/min）之比，用i表示。由于转速与齿数成反比，因此传动比也等于从动齿轮齿数与主动齿轮齿数之比，即

两个标准直齿圆柱齿轮正确啮合传动的两个条件是：

（1）模数m相等，即m1=m2；

（2）压力角α相等，即α1=α2。

二、标准直齿圆柱齿轮各基本尺寸计算公式

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基本尺寸计算公式见表6-7。

三、标准直齿圆柱齿轮基本尺寸计算步骤

1.计算图6-25（b）小齿轮各部分尺寸

若齿轮为标准直齿圆柱，m=3 mm，z1=30 mm，B=40 mm，则根据表6-7基本尺寸计算公式，可计算出小齿轮的有关尺寸：

2.计算啮合齿轮各部分尺寸

已知小齿轮的模数m=3 mm，z1=30 mm，z2=60 mm，b1=40 mm，b2=38 mm，则可根据表6-7计算公式，计算与之啮合的大齿轮的有关尺寸和中心距：

四、标准直齿圆柱齿轮的画法规定

齿轮的画法，分为单一标准直齿圆柱齿轮和一对啮合标准直齿圆柱齿轮，应分别介绍，并且视图和剖视图的画法，也各有规定：

1.单一齿轮的视图画法规定（图6-26）

（1）齿顶圆或齿顶线用粗实线绘制；

（2）分度圆或分度线用细点划线绘制，且侧面图上，分度线应超出轮廓线2～5 mm；

（3）齿根圆或齿根线用细实线绘制，或者省略不画；

（4）其他结构如轮毂、轴孔、键槽等正常绘制。

2.单一齿轮的剖视图的画法规定

假想剖切面是从齿槽处切入，从齿槽处切出，则原来不可见的齿根圆就变为可见，则：

（1）齿根圆或齿根线均视为可见轮廓线，用粗实线绘制，且轮齿不画剖面线。

（2）其他结构如齿顶圆（线）、分度圆（线）、轮毂、轴孔、键槽等正常绘制。

3.一对啮合齿轮的视图的画法规定（图6-27）

（1）侧面图中啮合处只画节线；

（2）端面图中，啮合处的分度圆相切，齿顶圆相交，但重叠处可以省略不画。

4.一对啮合齿轮的剖视图的画法规定

假想剖切面是从两齿轮的齿槽处切入，从齿槽处切出，啮合区两轮齿会重叠在一起，如图6-28所示，则：

（1）前面的轮齿可见，所以齿顶线和齿根线都用粗实线绘制；

（2）后面的轮齿齿顶线不可见，用虚线绘制，齿根线可见，用粗实线绘制。

（3）啮合齿轮的两个分度圆相切，侧面图中，两分度线重合，只画一条线。

具体绘制过程如表6-8所示。

任务实施

一、绘制单一直齿圆柱齿轮的视图

绘制直齿圆柱齿轮剖视图的步骤见表6-8。

二、绘制直齿圆柱齿轮的啮合图

绘制一对互相啮合的直齿圆柱齿轮剖视图，其绘图步骤如表6-9所示。

知识拓展

一、斜齿轮和人字齿轮的画法

机械传动中，在传递轴向力的时候，可以采用斜齿轮和人字齿轮，这两种齿轮的画法与直齿轮相似，当需要表达齿轮的轮齿方向时，可在未剖处用三条平行的细实线表示轮齿的方向，如图6-29所示。

二、读圆锥齿轮的零件图和啮合图

为了传递两相交轴（一般交角为90°）之间的回转运动，可在圆锥面上加工轮齿，这样形成的齿轮称为圆锥齿轮，如图6-30所示。由于圆锥齿轮的轮齿分布在圆锥面上，因此轮齿一端大，一端小，沿齿宽方向轮齿大小均不相同。轮齿全长上的模数、齿高等都不相同，它们的尺寸沿着齿宽方向变化，而大端的尺寸最大。大端模数为标准模数，圆锥齿轮分为直齿、斜齿、螺旋齿和人字齿等。

1.直齿圆锥齿轮各部分的名称

在圆锥齿轮上，有关的名称和术语有：齿顶圆锥面（顶锥）、齿根圆锥面（根锥）、分度圆锥面（分锥）、背锥面（背锥）、前锥面（前锥）、分度圆锥角δ、齿高h、齿顶高ha及齿根高hf等。

2.直齿圆锥齿轮的画法

（1）单个直齿圆锥齿轮剖视图画法（图6-31）。

单个直尺圆锥齿轮主视图常采用全剖视图，在投影为圆的视图中规定用粗实线画出大端和小端的齿顶圆，用细点划线画出大端分度圆。齿根及小端分度圆均不必画。

（2）直齿圆锥齿轮的啮合图画法。

两圆锥齿轮啮合时，其锥顶交于一点，节圆（两分度圆锥）相切，两齿轮的节圆锥面相切处用细点划线画出。两圆锥齿轮啮合外形图如图6-32所示。

（3）直齿圆锥齿轮的啮合图剖视图画法。

两圆锥齿轮啮合时，其锥顶交于一点，节圆（两分度圆锥）相切，在啮合区内将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者省略不画，如图6-33所示。

三、读蜗杆、蜗轮的视图和啮合图

如图6-34所示，蜗轮蜗杆传动主要用于垂直交叉两轴之间的传动，可以得到很高的传动比，且传动平稳，结构紧凑，但传动效率比齿轮低。在工作时，蜗轮、蜗杆传动常用于降速，蜗杆是主动件，蜗轮是从动件。

常见的蜗杆是圆柱形蜗杆，轮齿沿圆柱面上一条螺旋线运动即形成蜗杆。蜗轮蜗杆的齿向是螺旋形的，蜗轮（实际上是斜齿圆柱齿轮）的齿顶常制成凹环面，以增加它和蜗杆的接触面积，延长使用寿命。蜗杆是齿数较少的斜齿圆柱齿轮，其轴向剖面和梯形螺纹相似。蜗杆的齿数称为头数，相当于螺杆上螺纹的线数，有单头和多头之分。

1.识读蜗杆的局部剖视图

蜗杆的形状类似于梯形螺杆，轴向剖面齿形为梯形，顶角为40°，在主视图上可以用局部剖视或局部放大图表示齿形，齿顶圆（齿顶线）用粗实线画出，分度圆（分度线）用细点划线画出，齿根圆（齿根线）用细实线画出或者省略不画，如图6-35所示。

2.识读蜗轮的剖视图

蜗轮的画法与圆柱齿轮基本相同，其主视图一般画成全剖视图，其齿顶圆、齿根圆和分度圆都是圆环面，如图6-36所示。在投影为圆的视图中，轮齿部分只需画出分度圆和齿顶圆，其他圆可省略不画，其他结构形状按投影绘制。

3.识读蜗轮蜗杆啮合图

相互啮合的蜗轮蜗杆，其模数必须相同。蜗轮蜗杆啮合的外形图如图6-37（a）所示，在蜗轮投影为非圆的视图上，蜗轮与蜗杆重合的部分，只画蜗杆不画蜗轮。在蜗轮投影为圆的视图上，蜗杆的节线与蜗轮的节圆画成相切，在啮合区内的蜗轮最大外圆和蜗杆齿顶线都用粗实线绘制。如图6-37（b）所示，在剖视图中，在蜗轮投影为圆的视图上，蜗轮蜗杆在啮合区内的齿顶圆（或齿顶线）均可省略不画。

如何绘制一对标准直齿圆柱齿轮的啮合图？已知条件：m=4 mm，z1=20 mm，z2=40 mm。