第三讲 齿轮和弹簧
第三讲齿轮和弹簧
1.知识要点
（1）渐开线齿轮齿廓参数（2）直齿圆柱齿轮的图样画法（3）直齿圆锥齿轮的图样画法（4）圆柱螺旋压缩弹簧的画法
2.教学设计
利用实物模型和课件组织教学，演示直齿圆柱齿轮和直齿圆锥齿轮的啮合画法，不能全用课件演示，否则学生不能掌握正确的画图步骤。弹簧只介绍圆柱螺旋压缩弹簧的画法。
3.课前准备
各种齿轮模型、各种类型的弹簧和齿轮零件图。
4.教学内容一、齿轮
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。常见的齿轮传动形式有三种：
圆柱齿轮传动——用于两平行轴之间的传动。
圆锥齿轮传动——用于两相交轴之间的传动。
蜗轮蜗杆传动——用于两交叉轴之间的传动。
1、圆柱齿轮
圆柱齿轮按其齿线方向可分为：直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮和人字齿轮。本节主要介绍具有渐开线齿形的标准齿轮的有关知识与规定画法。
（1）圆柱齿轮各部分名称和尺寸关系
①齿数z 轮齿的个数，它是齿轮计算的主要参数之一。
②齿顶圆d a通过齿轮各齿顶端的圆，称为齿顶圆
③齿根圆d f通过齿轮各齿槽根部的圆，称为齿根圆。
④分度圆d 齿轮上一个约定的假想圆，齿轮设计和加工时计算尺寸的基准圆称为分度圆。在该圆上齿槽宽e与齿厚s相等，
即e = s 。
⑤节圆d' 两齿轮啮合时，位于连心O1O2上的两齿廓接触点P，称为节点。分别以O1、O2为圆心。O1P、O2P为半径所作的两相
切的圆称为节圆。正确安装的标准齿轮d'=d。
⑥齿距p、齿厚s、齿槽e 在分度圆上，相邻两齿廓对应点之间的弧长为齿距；在标准齿轮中，分度圆上e = s ，p=s+e 。
⑦齿高h、齿顶高h a、齿根高h f轮齿在齿顶圆与齿根圆之间的径向距离为齿高；齿顶圆与分度圆的径向距离为齿顶高；分
度圆与齿根圆的径向距离为齿根高。
⑧模数m 由于齿轮的分度圆周长=zp=πd，则d=zp/π，为计算方便，将p/π称为模数m，则d=mz。模数是设计、制造齿轮的
重要参数。模数的数值已标准化，如表7—5 所示。
齿轮模数系列(GB1357—87) mm
第一系列1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50
第二系列1.75 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
⑨压力角（啮合角）α在节点处，两啮合齿轮齿廓曲线的公法线与两节圆的公切线所夹的锐角，称为压力角，我国采用的压
力角一般为20ο。
⑩中心距齿轮副的两轴线之间的最短距离，称为中心距。
(2) 直齿圆柱齿轮的规定画法
①单个齿轮的画法国家标准只对齿轮的轮齿部分作了规定画法，其余结构按齿轮轮廓的真实投影绘制。GB4459.2—84规定齿轮画法为：齿顶圆和齿顶线用粗实线绘制；分度圆和分度线用点画线绘制；齿根圆和齿根线用细实线绘制，也可省略不画。在剖
视图中，齿根线用粗实线绘制；当剖切平面通过齿轮轴线时，轮齿一律按不剖处理。
②两齿轮啮合的画法在投影为圆的视图上，两分度圆画成相切。也可将齿根圆及啮合区内的齿顶圆省略不画。
2、圆锥齿轮简介
（1）圆锥齿轮的特点
锥齿轮常用于垂直相交轴齿轮副传动。轮齿分布在圆锥面上，齿厚、模数和直径，由大端到小端是逐渐变小的。为了便于设计和制造，规定以大端模数为标准来计算各部分尺寸。
（2）圆锥齿轮啮合的画法
锥齿轮的主视图常画成剖视图，啮合区的画法与圆柱齿轮的画法相似，左视图按两轮齿的外形轮廓画出。
3、蜗杆蜗轮简介
（1）蜗杆、蜗轮的结构特点
蜗杆、蜗轮用于垂直交错两轴之间的传动，一般蜗杆是主动件，蜗轮是从动件。蜗杆的齿数称为头数，常用的有单头和双头。蜗轮可以看作是一个斜齿轮，为了增加与蜗杆的接触面积，蜗轮的齿顶常加工成凹弧形。蜗杆、蜗轮传动可以得到很大的传动比,传递也较平稳,但效率低。
一对蜗杆、蜗轮啮合，其模数必须相同，蜗杆的导程角与蜗轮的螺旋角大小相等，方向相同。
（2）蜗杆、蜗轮的画法
蜗杆一般选用一个视图，其齿顶线、齿根线和分度线的画法与圆柱齿轮相同，齿形可用局部剖视图或局部放大图表示。
蜗轮的画法与圆柱齿轮相似。
蜗杆、蜗轮啮合的画法有两种，画成剖视图和外形图。在蜗轮投影为圆的视图中，蜗轮的节圆与蜗杆的节线相切。
二、弹簧
弹簧是机器、车辆、仪表、电气中的常用件，它可以起减震、夹紧、储能和测力等作用。弹簧的特点是：除去外力后，可立即恢复原状。弹簧的类型很多，这里只介绍圆柱螺旋压缩弹簧的画法，其它种类弹簧的画法请查阅国家标准。
1、圆柱螺旋压缩弹簧各部分名称和尺寸关系
图为圆柱螺旋压缩弹簧各部分尺寸及画法。
d——簧丝直径；
D——弹簧外径，弹簧的最大直径；
D1——弹簧内径，弹簧的最小直径，
D2——弹簧中径，弹簧的平均直径，
t——节距，指除弹簧支承圈外，相邻两圈的轴向距离；
n0——支承圈数，弹簧两端起支承作用，不起弹力作用的圈数，一般为1.5、2、2.5圈三种，常用2.5圈。
n——有效圈数，除支承圈外，保持节距相等的圈数。
n1——总圈数，支承圈与有效圈之和，即：
H0——自由高度，弹簧在没有负荷时的高度，即:
L——簧丝长度，弹簧钢丝展直后的长度。
螺旋弹簧分为左旋和右旋两类。
2、圆柱螺旋压缩弹簧的画法
（1）几项基本规定
在平行于螺旋弹簧轴线的投影面的视图中，其各圈的轮廓线应画成直线。左旋弹簧允许画成右旋，但要加注“左”字。螺旋压缩弹簧如果两端并紧磨平时，不论支承圈多少和末端并紧情况如何，均按支承圈为2.5圈的形式画出。四圈以上的弹簧，中间各圈可省略不画，而用通过中径线的点画线连接起来
（2）单个弹簧的画法
弹簧的作图步骤如为：
（3）在装配图中螺旋弹簧的画法
弹簧各圈取省略画法后，其后面结构按不可见处理。可见轮廓线只画到弹簧钢丝的断面轮廓或中心线上。
在装配图中，簧丝直径≤2mm的断面可用涂黑表示，且中间的轮廓线不画。簧丝直径＜1mm时，可采用示意画法。
本章主要介绍了标准件、常用件的规定画法和标记。
在螺纹的规定画法中，牙顶用粗实线表示 (用手摸得着的直径)；牙底用细实线表示 (用手摸不着的直径)；螺纹终止线用粗实线表示。剖视图中剖面线画到粗实线处。螺纹标注的目的主要是把螺纹的类型和参数体现出来，尺寸界线要从大径引出。
齿轮的规定画法，齿顶线和齿顶圆用粗实线；分度线和分度圆用细实线；齿根线和齿根圆用细实线，可省略不画；当剖切平面通过齿轮的轴线时，齿根线用粗实线，轮齿按不剖处理。
键连接、销连接和滚动轴承等标准件及常用件弹簧在图样中的画法要符合标准。其标记形式要正确。
标准件齿轮与弹簧画法1
第十二章 标准件、齿轮与弹簧 教学目的要求：掌握螺纹及螺纹紧固件的画法和标注规定，掌握健、销、齿轮的画法，了解 弹簧和滚动轴承的画，了解螺纹的加工工艺和参数。 教学重点难点：螺纹及螺纹紧固件的画法和标注规定，健和齿轮的画法。 学时：10 第一节 螺纹 螺纹的基本知识 螺纹的形成 一个与轴线共面的平面图形（三角形、梯形等），绕圆柱面作螺旋运动，则得到一圆柱螺旋体 — 螺纹。制在圆柱体外表面上的螺纹叫外螺纹。制在圆柱体内表面上的螺纹叫内螺纹。 1.外螺纹加工方法 车削外螺纹的情况：工件绕轴线作等速回转运动，刀具沿轴线作等速移动且切入工件一定深度即能切削出螺纹。 2.内螺纹加工方法 丝锥攻丝的方法：先用钻头钻孔，再用丝锥攻丝，钻孔深度较深于螺纹长度车削内螺纹的情况：工件绕轴线作等速回转运动，刀具沿轴线作等速移动且切入工件一定深度。螺纹的工艺结构 1.螺纹倒角 2. 螺纹收尾和退刀槽 螺纹要素 牙型 常用的有： 1.普通螺纹（M ） 普通螺纹是常用的连接螺纹，牙型为三角形，牙型角为60°，螺纹特征代号为M 。普通螺纹又分为粗牙和细牙两种，它们的代号相同。一般连接都用粗牙螺纹。当螺纹的大径相同时，细牙螺纹的螺距和牙型高度比粗牙小，因此细牙螺纹适用于薄壁零件的连接。2.管螺纹 (G 、R 、RP 、RC) 退刀纹 螺纹收尾 开始退刀 退出车刀 外退刀槽 内退刀槽 三角形 梯形 锯齿形
管螺纹主要用于连接管子，牙型为三角形，牙型角为55°，管螺纹有两类：（1）非螺纹密封的管螺纹螺纹种类为G，其内、外螺纹均为圆柱螺纹，内外螺纹旋合无密封能力，常用于电线管等不需要密封的管路中的连接。（2）螺纹密封的管螺纹螺纹种类代号有三种：圆锥外螺纹为R；圆锥内螺纹（锥度1：16）为R C；圆柱内螺纹为R P。这种螺纹可以是圆锥内螺纹与圆锥外螺纹相连接；也可是圆柱内螺纹和圆锥外螺纹相连接，其内、外螺纹旋合后有密封能力，常用于水管、煤气管、润滑油管等。 3. 梯形螺纹 (Tr) 梯形螺纹为常用的传动螺纹，牙型为等腰梯形，牙型角为30°，螺纹种类代号为Tr。4. 锯齿形螺纹 (B) 锯齿形螺纹是一种受单向力的传动螺纹，牙型为不等腰梯形，一侧边牙型角为30°，另一边牙型角为3°，螺纹种类代号为B。直径 螺纹的直径有大径（d或D）、小径（d1或D1）、中径之分。 普通螺纹和梯形螺纹的大径又称公称直径。螺纹的顶径是与外螺纹或内螺纹牙顶相切的假想圆柱或圆锥的直径，即外螺纹的大径或内螺纹的小径；螺纹的底径是与外螺纹或内螺纹牙底相切的假想圆柱或圆锥的直径，即外螺纹的小径或内螺纹的大径。 旋向 螺纹有右旋和左旋之分。顺时针旋转时旋入的螺纹，称右旋螺纹；逆时针旋转时旋入的螺纹，称左旋螺纹。工程上常用右旋螺纹。 螺纹线数 螺纹有单线和多线之分。沿一根螺旋线形成的螺纹称单线螺纹；沿两根以上螺旋线形成的螺纹称多线螺纹。连接螺纹大多为单线。 螺纹螺距和导程 螺纹相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离称为螺距。沿同一条螺旋线转一周，轴向移动的距离称为导程。单线 螺纹的螺距等于导程，多线螺纹的螺距乘线数等于导程。螺纹的画法和标注1.外螺纹的画 法 2.内螺纹的画法
第八章 常用标准件和齿轮、弹簧表示法
第一章制图基本知识第二章正投影法基础第三章换面法 第四章组合体 1. 组合体视图的画法 2. 平面与回转面的交线 3. 两回转面的交线 4. 组合体视图及其尺寸注法 5. 读组合体视图 第五章轴测图 第六章机件形状的基本表示 方法 1. 视图、剖视 2. 断面、简化画法 第七章零件图 第八章常用标准件和齿轮、 弹簧表示法P 68P 69P 70P 71 第八章常用标准件和齿轮、弹簧表示法
第一章制图基本知识 第二章正投影法基础 第三章换面法 第四章组合体 1. 组合体视图的画法 2. 平面与回转面的交线 3. 两回转面的交线 4. 组合体视图及其尺寸注法 5. 读组合体视图 第五章轴测图 第六章机件形状的基本表示 方法 1. 视图、剖视 2. 断面、简化画法 第七章零件图 第八章常用标准件和齿轮、 弹簧表示法
第一章制图基本知识 第二章正投影法基础 第三章换面法 第四章组合体 1. 组合体视图的画法 2. 平面与回转面的交线 3. 两回转面的交线 4. 组合体视图及其尺寸注法 5. 读组合体视图 第五章轴测图 第六章机件形状的基本表示 方法 1. 视图、剖视 2. 断面、简化画法 第七章零件图 第八章常用标准件和齿轮、 弹簧表示法
第一章制图基本知识 第二章正投影法基础 第三章换面法 第四章组合体 1. 组合体视图的画法 2. 平面与回转面的交线 3. 两回转面的交线 4. 组合体视图及其尺寸注法 5. 读组合体视图 第五章轴测图 第六章机件形状的基本表示 方法 1. 视图、剖视 2. 断面、简化画法 第七章零件图 第八章常用标准件和齿轮、 弹簧表示法