齿轮的基本知识

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。依据两齿合齿轮轴线在空间的相对位置不同，常见的齿轮传动可分为下列三种形式（图9-43）： 

(1) 圆柱齿轮传动——有于两平行之间的传动。

(2) 圆锥齿轮传动——用于两相之间的传动。

(3) 蜗杆蜗轮传动——用于两交叉之间的传动。

齿轮传动的另一种形式为齿轮齿条传动（图9-44），可用于转动和移动之间的运动转换。

常见的齿轮轮齿是直齿和斜齿。齿轮又有标准齿和非标准齿之分，具有标准齿的齿轮称为标准齿轮。本节介绍具有渐开线齿形的标准齿轮的有关知识与规定画法。

一、             直齿圆柱齿轮（直齿轮）

(一) 直齿圆柱齿轮各部分名称及有关参数（图9-45）

1、齿顶圆（直径d1）

通过圆柱齿轮齿顶的曲面称为齿顶圆柱面。齿顶圆柱面与端平面的交线称为齿顶圆。

2、齿根圆（直径d2）

通过圆柱齿轮齿根的曲面称为齿根圆柱面。齿根圆柱面与端平面的交线称为齿根圆。

 

３.分度圆（直径d）

齿轮设计和加工时计算尺寸的基准圆称为分度圆。它位于齿顶圆和齿根圆之间，是一个约定的假想圆。

４.节圆（直径d）

两齿轮合时，位于连心线OO上的两齿廓点P，称为节点。分别以O O为圆心，OP为半径所作的两个相切的园称为节圆。 正确安装的标准齿轮的d=d。

5.齿高h

轮齿在齿顶圆与齿根圆之间的径向距离称为齿高。齿高h分为齿顶高h，齿根高h两段（h=h+h）:

齿根高h齿根圆与分度圆之间的径向距离；

吃根高h齿根圆与分度圆之间的径向距离；

6.齿数z

即轮齿的个数，它是齿轮计算的主要参数之一。

8.模数m

由于分度圆周长    πd=pz

所以                 d=p/πz

令                   p/π=m

则                  d=mz

式中m称为齿轮的模数，它等于齿距与圆周率π的比值。模数以毫米为单位，为了便于设计和制造，模数的数值已标准化，如图9-12所示。

模数是设计、制造齿轮的重要参数。由于模数m与齿距p成正比。而p决定了轮齿的大小，所以m的大小反映了轮齿的大小。模数大，轮齿大，在其他条件相同的情况下，轮齿的承载能力也就大，反之承载能力就小。另外，能配对折合的两个齿轮，其没，模数必须相等。加工齿轮也须选用与齿轮模数相同的刀具，因而模数又是选择刀具的依据。

9.压力角、齿形角a

如图9-45所示，轮齿在分度圆上齿合点p的受力方向（即渐开线齿廓曲线的法线方向）与该点的瞬时速度方向（分度圆的切线方向）所夹的锐角a称为压力角。我国规定的标准压力角a=20度。

加工齿轮用的基本齿条的法向压力角称为吃形角。故齿形角也为20度，也用a表示。

10.中心距a

两圆柱齿轮轴线之间的距离称为中心距。装配准确的标准齿轮，其中心距a=d1/2+d2/2=1/2(z1+z20

(二)、直齿圆柱齿轮各基本尺寸计算

齿轮轮齿各部分的尺寸都是根据模数来确定的。标准直齿圆柱齿轮各基本尺寸计算关系见表9-13。

（三）、直齿圆柱齿轮的画法

单个齿轮的画法

齿轮的轮齿部分，按GB/T4459.2——1984规定绘制（图9-46）

（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画线绘制。（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，也可省略不画；在剖视图中，耻根线用粗实线绘制，这时不可省略。

（4）在剖视图中，当剖切平面通过齿轮轴线时，齿轮一律按不剖处理。

齿轮除了轮齿部分外，其余轮体结构均应按真实投影绘制。轮体的结构和尺寸，由设计要求确定。

齿轮属于轮盘类零件，其表达方法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（图9-47）；或一个视图和一个局部视图（参见图9-53），其中的非圆视图可作半剖视或全剖视。

2、两齿轮齿合的画法。

两齿轮齿合时，除齿合区外，其余部分均按单个齿轮绘制。齿合区按如下规定绘制（图9-48）：

（1）在垂直于齿轮轴线的投影面的视图（反映为圆的视图）中，两节圆应相切，齿顶圆均按粗实线绘制。如图9-48a左视图所示；在齿合的齿顶圆也可以省略不画，如图9-48b左视图所示。齿根园全部省略不画。

（2）在平行于齿轮轴线的投影面的视图（非圆视图）中，当采用剖视且剖切平面通过两齿轮轴线时（图9-48a主视图），在齿合区将一个齿轮的轮齿用粗实线绘制，另一个齿轮的轮齿被遮挡的部分用虚线绘制，虚线也可省略。

当不采用剖视而用外形视图表示时，齿合区的齿顶线不需画出，节线用粗实线绘制；非齿合的节线仍用细点画线绘制，齿根线均不画出（图9-48b主视图）。

如果两轮齿宽不等，则齿合区的画法如图9-49所示。不论两轮齿宽是否一致，一轮的齿顶线与另一轮的齿根线之间，均应有0.25m的间隙。

 

  

 

图9-50为齿轮齿条啮合画法（对应的轴测图见图9-44）。

（四）渐开线齿形的近似画法

由于制造或表注尺寸的需要，有时要在齿轮零件图上画出一个或两个齿形。渐开线齿形有多种近似画法，现介绍其中一种（图9-51），作图步骤如下：

1、画两个圆弧

画齿顶圆弧（直径d）、分度圆弧（直径d）、齿根圆弧（直径d）其中

2、分齿

自圆心O，按360/z分齿，作出1-2个齿的对称线，其中的一条为OO。在分度圆上量取。

式中：S为齿厚；P为齿距。

3、画齿形

连接OA并取其中心点O，以O为圆心，OA为半径作圆弧交基圆与O点。

以O为圆心，OA为半径作弧，在顶圆与基圆之间得BC，即为所求齿形的一部分。

在基圆与根圆之间，做径向线CE，并以r=0.2m(m为模数)的小圆弧与根圆光滑相连，既得半边齿形。与相同方法做另一侧齿形，既成。