第9章常用件9.1齒輪

9.2彈簧

9.3滾動軸承 9.1齒輪

齒輪是用來傳遞動力，改變轉(zhuǎn)動方向和速度以及改變運動方式的零件，在機械傳動中應(yīng)用非常廣泛。齒輪的種類很多，按齒廓曲線可分為漸開線齒輪、擺線齒輪等，最常用的為漸開線齒廓曲線的齒輪；按其傳動軸的相對位置可分為圓柱齒輪(用于兩平行軸之間的傳動)、圓錐齒輪(用于兩相交軸之間的傳動，最常用的是兩軸垂直相交)和蝸輪蝸桿(用于兩交叉軸之間的傳動)；按齒輪的齒形可分為直齒輪、斜齒輪等。圖9-1所示為常用的齒輪傳動。本節(jié)主要介紹直齒圓柱齒輪以及齒輪、齒條嚙合時的畫法。圓錐齒輪及蝸輪蝸桿各部分尺寸的計算公式及畫法可參閱有關(guān)機械設(shè)計方面的書籍及《機械制圖》國家標準。圖9-1齒輪傳動(a)直齒圓柱齒輪；(b)斜齒圓柱齒輪；(c)直齒圓錐齒輪；(d)蝸輪蝸桿

一、圓柱齒輪

圓柱齒輪有直齒、斜齒和人字齒等齒形。圖9-2表示直齒圓柱齒輪傳動，主動軸上的齒輪稱主動輪，從動軸上的齒輪稱從動輪，齒廓曲線多為漸開線。

圖9-2為標準直齒圓柱齒輪的傳動示意圖，現(xiàn)分別介紹有關(guān)名稱及參數(shù)。

(1)節(jié)圓直徑(d')和分度圓直徑(d)：O1、O2分別為兩嚙合齒輪的軸心，B點是兩齒輪在O1O2線上的嚙合接觸點，以O(shè)1、O2為圓心分別作過B點的公切圓(用細點畫線畫出)，稱為主動齒輪和從動齒輪的節(jié)圓，其直徑用d'表示。當(dāng)齒輪傳動時，這兩圓作無滑動的純滾動。對單個齒輪來說，這個圓是計算相關(guān)尺寸和加工時分齒的依據(jù)，所以稱為分度圓，其直徑用d表示。因此，在標準齒輪傳動中，相嚙合兩齒輪的分度圓相切，這時節(jié)圓和分度圓重合。

(2)齒距(p)和齒厚(s)：分度圓上相鄰兩齒對應(yīng)點之間的弧長稱為齒距，兩嚙合齒輪的齒距應(yīng)相等。每個輪齒在分度圓上的弧長稱齒厚，標準齒輪的齒厚為齒距的1/2。

(3)模數(shù)(m)：如用z表示齒輪的齒數(shù)，則pd=zp，即d=(p/p)z。令m=p/p，則d=mz，我們把m稱為齒輪的模數(shù)。m和z都是齒輪的基本參數(shù)，相嚙合兩齒輪的模數(shù)必須相等。為了便于設(shè)計和加工，國家標準規(guī)定了漸開線圓柱齒輪的標準模數(shù)，如表9-1所示。圖9-2圓柱齒輪傳動圖表9-1漸開線圓柱齒輪模數(shù)(摘自GB/T1357-2008)

(4)壓力角(a)：在嚙合接觸點B處，輪齒的受力方向與瞬時運動方向的夾角稱為壓力角，一般采用20°。

(5)傳動比(i)：主動齒輪的轉(zhuǎn)速n1(r/min)與從動齒輪的轉(zhuǎn)速n2(r/min)之比稱為傳動比，即i=n1/n2。由于轉(zhuǎn)速與齒數(shù)成反比，所以i=n1/n2=z2/z1。

(6)中心距(a)：兩嚙合齒輪軸線之間的距離稱為中心距，即a=m(z1+z2)/2。

其余如齒頂圓直徑、齒根圓直徑和齒高等名稱和代號就不逐一敘述了，它們的尺寸都與模數(shù)成一定比例關(guān)系，計算公式見表9-2。表9-2標準直齒圓柱齒輪計算公式

二、單個圓柱齒輪的畫法

為了繪圖簡便，國標對單個圓柱齒輪的畫法規(guī)定如下(參見圖9-3):

(1)齒頂圓和齒頂線用粗實線繪制。

(2)分度圓和分度線用細點畫線繪制。

(3)齒根圓和齒根線在外形圖中用細實線繪制，也可不畫；在剖視圖中齒根線用粗實線繪制。

(4)表示斜齒、人字齒方向的齒向線，在外形圖上用三條細實線繪制，如圖9-4所示。

(5)輪齒在剖視圖上不畫剖面線。

(6)其余部分按常規(guī)畫法繪制。圖9-3單個圓柱齒輪的畫法圖9-4表示輪齒方向的畫法(a)直齒；(b)斜齒；(c)人字齒

三、齒輪嚙合的畫法

所謂嚙合，是指一對模數(shù)、壓力角相同的齒輪處于正確安裝位置。嚙合時嚙合部分按國標規(guī)定繪制，其余部分仍按單個齒輪繪制，如圖9-5所示。

(1)在端面視圖(齒輪投影為圓的視圖)中，兩齒輪節(jié)圓用細點畫線繪制并畫成相切；兩個齒輪嚙合部分的齒頂圓都

用粗實線畫出，如圖9-5(a)所示，也可省略不畫，如圖9-5(b)所示。圖9-5圓柱齒輪嚙合時的畫法(a)嚙合齒輪畫法；(b)端面視圖的另一種畫法；(c)表示輪齒的畫法

(2)在剖視圖中，輪齒仍按不被剖切繪制；兩齒輪節(jié)線重合，畫細點畫線；在嚙合區(qū)內(nèi)可設(shè)想其中一個齒輪的輪齒被另一個齒輪的輪齒所遮擋，被遮擋的齒頂線用細虛線繪制(亦可省略不畫)。嚙合區(qū)的放大圖及其規(guī)定畫法的投影關(guān)系如圖9-6所示。

(3)在非圓視圖的外形圖中，嚙合區(qū)內(nèi)的齒頂線不畫，節(jié)線畫成粗實線，如圖9-5(c)所示。圖9-6圓柱齒輪嚙合區(qū)放大圖

四、齒輪與齒條嚙合時的畫法

齒條可以看成是直徑無限大的齒輪，如圖9-7(a)所示。這時，齒頂圓、分度圓、齒根圓和齒廓曲線都是直線。齒條的模數(shù)m等于嚙合齒輪的模數(shù)，齒距、齒高等的計算和齒輪相同，畫圖時節(jié)圓和節(jié)線相切。

齒輪與齒條嚙合傳動時，齒輪作旋轉(zhuǎn)運動，齒條作直線運動。圖9-7(b)為齒輪與齒條嚙合的畫法。圖9-7齒輪、齒條嚙合的畫法

五、齒輪零件圖示例

圓柱齒輪的零件圖如圖9-8所示。

齒輪的模數(shù)、齒數(shù)、壓力角等是設(shè)計、計算和加工制造的基本參數(shù)，應(yīng)填入零件圖的參數(shù)表中。參數(shù)表一般放在圖樣的右上角，有關(guān)項目可按設(shè)計和制造的需要制定后填寫。其他技術(shù)要求可集中注寫在圖樣的右下角。

表達齒輪一般用兩個視圖，根據(jù)具體情況也可用一個視圖和一個局部視圖。如需要表明齒形，則可用適當(dāng)比例的局部放大圖表示。圖9-8直齒圓柱齒輪的零件圖 9.2彈簧

彈簧可用來減震、夾緊、測力、儲存能量以及保證其他零件之間的良好接觸或脫離接觸，在機器、儀表和電子元器件中用途非常廣泛。

彈簧種類很多，常見的有螺旋彈簧、蝸卷彈簧、板彈簧和片彈簧等，其中如圖9-9所示的普通圓柱螺旋彈簧用得最廣。根據(jù)受力不同，圓柱螺旋彈簧又分為螺旋壓縮彈簧、螺

旋拉伸彈簧和螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧三種。在GB/T1239.1-2009、GB/T1239.2—2009、GB/T1239.3—2009中分別對其型式、端部結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求等都作了規(guī)定，在GB/T1358-2009中對其尺寸系列作了規(guī)定。圖9-9圓柱螺旋彈簧(a)壓縮彈簧；(b)拉伸彈簧；(c)扭轉(zhuǎn)彈簧下面主要介紹普通圓柱螺旋壓縮彈簧的規(guī)定畫法和標記。

一、普通圓柱螺旋壓縮彈簧的各部分名稱及尺寸關(guān)系(摘自GB/T1805-2001)和GB/T23935-2009)

普通圓柱螺旋壓縮彈簧的各部分名稱及尺寸關(guān)系如圖9-10所示。

(1)彈簧材料直徑(d)：制造彈簧用的材料直徑。

(2)彈簧的外徑(D2)和內(nèi)徑(D1)：彈簧的最大和最小直徑。彈簧的中徑(外徑和內(nèi)徑的平均值)D=D2－d=D1+d。

(3)有效圈數(shù)(n)、支承圈數(shù)(nz)和總?cè)?shù)(n1):為了使壓縮彈簧工作時端面受力均勻、工作平穩(wěn)，在制造時，需將彈簧兩端的圈并緊磨平或鍛平。這些并緊磨平或鍛平的圈起著

支承作用，故稱為支承圈，一般取1.5、2或2.5圈。其余的圈稱為有效圈，其圈數(shù)用n表示。總?cè)?shù)n1=n+nz。圖9-10普通圓柱螺旋壓縮彈簧

(4)節(jié)距(t)：有效圈中相鄰兩圈上對應(yīng)點的軸向距離。

(5)自由高度(H0)：未受負荷時的彈簧高度，其計算公式為

H0=nt+(nz－0.5)d

(6)展開長度(L)：制造彈簧時，所需彈簧材料的長度，其計算公式為

其中，a為螺旋升角，一般為5°～9°。

(7)旋向：與螺紋的旋向相同，分為右旋和左旋兩種。

標準普通圓柱螺旋壓縮彈簧的d、D、H0、n等尺寸在GB/T2089-2009中都作了規(guī)定，使用時可查閱該標準。

二、普通圓柱螺旋壓縮彈簧的規(guī)定畫法及繪圖步驟

在國家標準中，對螺旋壓縮彈簧的畫法規(guī)定如下(參見圖9-11中的(e)、(f))：

(1)在平行于螺旋彈簧軸線的投影面的視圖中，其各圈的輪廓應(yīng)畫成直線。

(2)螺旋彈簧均可畫成右旋，但對于左旋螺旋彈簧，不論畫成左旋或右旋，一律要標明旋向“左”字。

(3)如要求兩端并緊磨平，不論支承圈的圈數(shù)多少和末端貼緊情況如何，均按圖9-11中的(e)、(f)形式繪制。必要時，也可按支承圈的實際結(jié)構(gòu)繪制。圖9-11普通圓柱螺旋壓縮彈簧的繪圖步驟

(4)有效圈數(shù)在4圈以上的螺旋彈簧，可以只畫出兩端的1～2圈(支承圈除外)，中間部分省略不畫，用通過彈簧鋼絲中心的兩條點畫線表示。圓柱螺旋彈簧中間部分省略后，可適當(dāng)縮短圖形的長度。

(5)當(dāng)已知彈簧的材料直徑d、中徑D、自由高度H0(畫裝配圖時，彈簧高應(yīng)采用受壓力后的高度)、有效圈數(shù)n、總?cè)?shù)n1和旋向后，由計算可得節(jié)距t，其作圖步驟如圖9-11所示。

(6)在裝配圖中，當(dāng)彈簧材料直徑或厚度在圖樣上小于或等于2mm時，允許用示意圖繪制(圖9-12(a))，其剖面也可用涂黑表示(圖9-12(b))。被彈簧擋住的結(jié)構(gòu)一般不畫出，可見部分應(yīng)從彈簧的外輪廓線或從彈簧鋼絲剖面的中心線畫起，如圖9-13所示。圖9-12在裝配圖中，彈簧材料直徑小于或等于2mm時的畫法圖9-13被彈簧擋住的結(jié)構(gòu)的畫法

三、普通圓柱螺旋壓縮彈簧零件圖示例

圖9-14為普通圓柱螺旋壓縮彈簧零件圖，主視圖上方的三角形表示該彈簧的機械性能，P1、P2表示工作負荷，Pj表示工作極限負荷；55、47表示相應(yīng)工作負荷下的工作高度，39表示工作極限負荷下的高度。圖9-14普通圓柱螺旋壓縮彈簧的零件圖

四、普通圓柱螺旋壓縮彈簧的標記

GB/T2089-2009規(guī)定，圓柱螺旋壓縮彈簧的標記由類型代號、規(guī)格、精度代號、旋向代號和標準號組成，規(guī)定如下：

標記示例：圓柱螺旋壓縮彈簧，兩端圈并緊磨平型，材料直徑為1.2mm，中徑為8mm，自由高度為40mm，精度等級為2級，左旋。其標記為YA1.2×8×40左GB/T2089 9.3滾動軸承

滾動軸承是用來支承運動軸的部件，由于其摩擦力小、能承受軸向或徑向負荷且互換性好，故在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛使用。

滾動軸承的一般常見結(jié)構(gòu)如圖9-15所示，它由下列零件組成：

外圈：裝在機座或軸承座的孔內(nèi)，其最大直徑為軸承的外徑。

內(nèi)圈：裝在軸頸上，其內(nèi)孔直徑為軸承的內(nèi)徑。

滾動體：裝在內(nèi)、外圈之間的滾道中，其形狀可為圓球、圓柱、圓錐等。保持架(隔離圈)：用以將滾動體固定并均勻隔開，有些滾動軸承無保持架。

滾動軸承按所能承受的載荷方向分為向心軸承、推力軸承和向心推力軸承。向心軸承主要承受徑向力，如深溝球軸承；推力軸承只承受軸向力，如推力球軸承；向心推力軸承同時承受徑向力和軸向力，如圓錐滾子軸承。圖9-15滾動軸承結(jié)構(gòu)

一、滾動軸承的代號(摘自GB/T272-1993和GB/T271—2008)

滾動軸承的代號由基本代號、前置代號和后置代號構(gòu)成，其排列如下：

標注代號時通常用其中的基本代號表示?；敬柋硎緷L動軸承的類型、結(jié)構(gòu)和尺寸，是軸承代號的基礎(chǔ)。其中類型代號用阿拉伯?dāng)?shù)字(以下簡稱數(shù)字)或大寫拉丁字母(以下簡稱字母)表示?；敬栕疃酁?位數(shù)字或字母?；敬柕呐帕行问饺缦拢?/p>

例如：代號6204中的6表示類型代號(深溝球軸承)；2表示尺寸系列(02)代號，寬度系列代號為0(省略)，直徑代號為2；04表示內(nèi)徑代號，內(nèi)徑為20mm。

1.類型代號

軸承類型代號如表9-3所列。表9-3滾動軸承類型代號(摘自GB/T272-1993)

2.尺寸系列代號

尺寸系列代號由軸承的寬(高)度系列代號和直徑系列代號組合而成，如表9-4所列。表9-4尺寸系列代號(摘自GB/T272-1993)

3.內(nèi)徑代號

滾動軸承內(nèi)徑代號中的數(shù)字含義如表9-5所列。表9-5滾動軸承的內(nèi)徑代號(摘自GB/T272-1993)

二、滾動軸承的畫法(摘自GB/T4459.7—1998)

滾動軸承是標準件，一般不畫零件圖。在裝配圖中可采用通用畫法、特征畫法和規(guī)定畫法。通用畫法和特征畫法實為簡化畫法。無論采用哪一種畫法，其中的各種符號、矩形線框和輪廓線均用粗實線繪制。滾動軸承的輪廓應(yīng)與其實際尺寸即外徑D、內(nèi)徑d、寬度B(或T或B、C)相一致，并與所屬圖樣采用同一比例。

1.通用畫法

在剖視圖中采用簡化畫法時，各種類型的滾動軸承如不需要確切地表示滾動軸承載荷特性、外形輪廓和結(jié)構(gòu)特征時，均可用矩形線框及位于線框正中的正立的十字形符號表示。十字符號的尺寸大小