1、第9章常用件 9.1齿轮齿轮 9.2弹簧弹簧 9.3滚动轴承滚动轴承9.1齿轮齿轮齿轮是用来传递动力，改变转动方向和速度以及改变运动方式的零件，在机械传动中应用非常广泛。齿轮的种类很多，按齿廓曲线可分为渐开线齿轮、摆线齿轮等，最常用的为渐开线齿廓曲线的齿轮；按其传动轴的相对位置可分为圆柱齿轮(用于两平行轴之间的传动)、圆锥齿轮(用于两相交轴之间的传动，最常用的是两轴垂直相交)和蜗轮蜗杆(用于两交叉轴之间的传动)；按齿轮的齿形可分为直齿轮、斜齿轮等。图9-1所示为常用的齿轮传动。本节主要介绍直齿圆柱齿轮以及齿轮、齿条啮合时的画法。圆锥齿轮及蜗轮蜗杆各部分尺寸的计算公式及画法可参阅有关机械设计方面
2、的书籍及机械制图国家标准。图9-1齿轮传动(a)直齿圆柱齿轮；(b)斜齿圆柱齿轮；(c)直齿圆锥齿轮；(d)蜗轮蜗杆一、圆柱齿轮一、圆柱齿轮圆柱齿轮有直齿、斜齿和人字齿等齿形。图9-2表示直齿圆柱齿轮传动，主动轴上的齿轮称主动轮，从动轴上的齿轮称从动轮，齿廓曲线多为渐开线。图9-2为标准直齿圆柱齿轮的传动示意图，现分别介绍有关名称及参数。(1)节圆直径(d)和分度圆直径(d)：O1、O2分别为两啮合齿轮的轴心，B点是两齿轮在O1O2线上的啮合接触点，以O1、O2为圆心分别作过B点的公切圆(用细点画线画出)，称为主动齿轮和从动齿轮的节圆，其直径用d表示。当齿轮传动时，这两圆作无滑动的纯滚动。对单
3、个齿轮来说，这个圆是计算相关尺寸和加工时分齿的依据，所以称为分度圆，其直径用d表示。因此，在标准齿轮传动中，相啮合两齿轮的分度圆相切，这时节圆和分度圆重合。(2)齿距(p)和齿厚(s)：分度圆上相邻两齿对应点之间的弧长称为齿距，两啮合齿轮的齿距应相等。每个轮齿在分度圆上的弧长称齿厚，标准齿轮的齿厚为齿距的1/2。(3)模数(m)：如用z表示齿轮的齿数，则pd=zp，即d=(p/p)z。令m=p/p，则d=mz，我们把m称为齿轮的模数。m和z都是齿轮的基本参数，相啮合两齿轮的模数必须相等。为了便于设计和加工，国家标准规定了渐开线圆柱齿轮的标准模数，如表9-1所示。图9-2圆柱齿轮传动图表表9-1
4、渐开线圆柱齿轮模数渐开线圆柱齿轮模数(摘自摘自GB/T 1357-2008)(4)压力角(a)：在啮合接触点B处，轮齿的受力方向与瞬时运动方向的夹角称为压力角，一般采用20。(5)传动比(i)：主动齿轮的转速n1(r/min)与从动齿轮的转速n2(r/min)之比称为传动比，即i=n1/n2。由于转速与齿数成反比，所以i=n1/n2=z2/z1。(6)中心距(a)：两啮合齿轮轴线之间的距离称为中心距，即a=m(z1+z2)/2。其余如齿顶圆直径、齿根圆直径和齿高等名称和代号就不逐一叙述了，它们的尺寸都与模数成一定比例关系，计算公式见表9-2。表表9-2标准直齿圆柱齿轮计算公式标准直齿圆柱齿轮计
5、算公式二、单个圆柱齿轮的画法二、单个圆柱齿轮的画法为了绘图简便，国标对单个圆柱齿轮的画法规定如下(参见图 9-3):(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。(3)齿根圆和齿根线在外形图中用细实线绘制，也可不画；在剖视图中齿根线用粗实线绘制。(4)表示斜齿、人字齿方向的齿向线，在外形图上用三条细实线绘制，如图9-4所示。(5)轮齿在剖视图上不画剖面线。(6)其余部分按常规画法绘制。图9-3单个圆柱齿轮的画法 图9-4表示轮齿方向的画法(a)直齿；(b)斜齿；(c)人字齿 三、齿轮啮合的画法三、齿轮啮合的画法所谓啮合，是指一对模数、压力角相同的齿轮处于正确安装位置。啮
6、合时啮合部分按国标规定绘制，其余部分仍按单个齿轮绘制，如图9-5所示。(1)在端面视图(齿轮投影为圆的视图)中，两齿轮节圆用细点画线绘制并画成相切；两个齿轮啮合部分的齿顶圆都用粗实线画出，如图9-5(a)所示，也可省略不画，如图9-5(b)所示。图9-5圆柱齿轮啮合时的画法(a)啮合齿轮画法；(b)端面视图的另一种画法；(c)表示轮齿的画法(2)在剖视图中，轮齿仍按不被剖切绘制；两齿轮节线重合，画细点画线；在啮合区内可设想其中一个齿轮的轮齿被另一个齿轮的轮齿所遮挡，被遮挡的齿顶线用细虚线绘制(亦可省略不画)。啮合区的放大图及其规定画法的投影关系如图9-6所示。(3)在非圆视图的外形图中，啮合区
7、内的齿顶线不画，节线画成粗实线，如图9-5(c)所示。图9-6圆柱齿轮啮合区放大图四、齿轮与齿条啮合时的画法四、齿轮与齿条啮合时的画法齿条可以看成是直径无限大的齿轮，如图9-7(a)所示。这时，齿顶圆、分度圆、齿根圆和齿廓曲线都是直线。齿条的模数m等于啮合齿轮的模数，齿距、齿高等的计算和齿轮相同，画图时节圆和节线相切。齿轮与齿条啮合传动时，齿轮作旋转运动，齿条作直线运动。图9-7(b)为齿轮与齿条啮合的画法。图9-7齿轮、齿条啮合的画法五、齿轮零件图示例五、齿轮零件图示例圆柱齿轮的零件图如图9-8所示。齿轮的模数、齿数、压力角等是设计、计算和加工制造的基本参数，应填入零件图的参数表中。参数表一
8、般放在图样的右上角，有关项目可按设计和制造的需要制定后填写。其他技术要求可集中注写在图样的右下角。表达齿轮一般用两个视图，根据具体情况也可用一个视图和一个局部视图。如需要表明齿形，则可用适当比例的局部放大图表示。图9-8直齿圆柱齿轮的零件图9.2弹簧弹簧弹簧可用来减震、夹紧、测力、储存能量以及保证其他零件之间的良好接触或脱离接触，在机器、仪表和电子元器件中用途非常广泛。弹簧种类很多，常见的有螺旋弹簧、蜗卷弹簧、板弹簧和片弹簧等，其中如图9-9所示的普通圆柱螺旋弹簧用得最广。根据受力不同，圆柱螺旋弹簧又分为螺旋压缩弹簧、螺旋拉伸弹簧和螺旋扭转弹簧三种。在GB/T 1239.1-2009、GB/T
9、 1239.22009、GB/T 1239.32009中分别对其型式、端部结构及技术要求等都作了规定，在GB/T 1358-2009中对其尺寸系列作了规定。图9-9圆柱螺旋弹簧(a)压缩弹簧；(b)拉伸弹簧；(c)扭转弹簧下面主要介绍普通圆柱螺旋压缩弹簧的规定画法和标记。一、一、普通圆柱螺旋压缩弹簧的各部分名称及尺寸关系普通圆柱螺旋压缩弹簧的各部分名称及尺寸关系(摘自摘自GB/T 1805-2001)和和GB/T 23935-2009)普通圆柱螺旋压缩弹簧的各部分名称及尺寸关系如图9-10所示。(1)弹簧材料直径(d)：制造弹簧用的材料直径。(2)弹簧的外径(D2)和内径(D1)：弹簧的最大和
10、最小直径。弹簧的中径(外径和内径的平均值)D=D2d=D1+d。(3)有效圈数(n)、支承圈数(nz)和总圈数(n1):为了使压缩弹簧工作时端面受力均匀、工作平稳，在制造时，需将弹簧两端的圈并紧磨平或锻平。这些并紧磨平或锻平的圈起着支承作用，故称为支承圈，一般取1.5、2或2.5圈。其余的圈称为有效圈，其圈数用n表示。总圈数n1=n+nz。图9-10普通圆柱螺旋压缩弹簧(4)节距(t)：有效圈中相邻两圈上对应点的轴向距离。(5)自由高度(H0)：未受负荷时的弹簧高度，其计算公式为H0=nt+(nz0.5)d(6)展开长度(L)：制造弹簧时，所需弹簧材料的长度，其计算公式为其中，a为螺旋升角，一
11、般为59。(7)旋向：与螺纹的旋向相同，分为右旋和左旋两种。标准普通圆柱螺旋压缩弹簧的d、D、H0、n等尺寸在GB/T 2089-2009中都作了规定，使用时可查阅该标准。2211)(costDnLDnL或a二、普通圆柱螺旋压缩弹簧的规定画法及绘图步骤二、普通圆柱螺旋压缩弹簧的规定画法及绘图步骤在国家标准中，对螺旋压缩弹簧的画法规定如下(参见图9-11中的(e)、(f)：(1)在平行于螺旋弹簧轴线的投影面的视图中，其各圈的轮廓应画成直线。(2)螺旋弹簧均可画成右旋，但对于左旋螺旋弹簧，不论画成左旋或右旋，一律要标明旋向“左”字。(3)如要求两端并紧磨平，不论支承圈的圈数多少和末端贴紧情况如何，
12、均按图 9-11中的(e)、(f)形式绘制。必要时，也可按支承圈的实际结构绘制。图 9-11普通圆柱螺旋压缩弹簧的绘图步骤(4)有效圈数在4圈以上的螺旋弹簧，可以只画出两端的12圈(支承圈除外)，中间部分省略不画，用通过弹簧钢丝中心的两条点画线表示。圆柱螺旋弹簧中间部分省略后，可适当缩短图形的长度。(5)当已知弹簧的材料直径d、中径D、自由高度H0(画装配图时，弹簧高应采用受压力后的高度)、有效圈数n、总圈数n1和旋向后，由计算可得节距t，其作图步骤如图9-11所示。(6)在装配图中，当弹簧材料直径或厚度在图样上小于或等于2 mm时，允许用示意图绘制(图9-12(a)，其剖面也可用涂黑表示(图
13、9-12(b)。被弹簧挡住的结构一般不画出，可见部分应从弹簧的外轮廓线或从弹簧钢丝剖面的中心线画起，如图 9-13所示。图9-12在装配图中，弹簧材料直径小于或等于2 mm时的画法图9-13被弹簧挡住的结构的画法三、普通圆柱螺旋压缩弹簧零件图示例三、普通圆柱螺旋压缩弹簧零件图示例图9-14为普通圆柱螺旋压缩弹簧零件图，主视图上方的三角形表示该弹簧的机械性能，P1、P2表示工作负荷，Pj表示工作极限负荷；55、47表示相应工作负荷下的工作高度，39表示工作极限负荷下的高度。图9-14普通圆柱螺旋压缩弹簧的零件图四、普通圆柱螺旋压缩弹簧的标记四、普通圆柱螺旋压缩弹簧的标记GB/T 2089-200
14、9规定，圆柱螺旋压缩弹簧的标记由类型代号、规格、精度代号、旋向代号和标准号组成，规定如下：标记示例：标记示例：圆柱螺旋压缩弹簧，两端圈并紧磨平型，材料直径为1.2 mm，中径为8 mm，自由高度为40 mm，精度等级为2级，左旋。其标记为YA 1.2840左 GB/T 20899.3滚动轴承滚动轴承滚动轴承是用来支承运动轴的部件，由于其摩擦力小、能承受轴向或径向负荷且互换性好，故在工业生产中得到广泛使用。滚动轴承的一般常见结构如图9-15所示，它由下列零件组成：外圈：装在机座或轴承座的孔内，其最大直径为轴承的外径。内圈：装在轴颈上，其内孔直径为轴承的内径。滚动体：装在内、外圈之间的滚道中，其形
15、状可为圆球、圆柱、圆锥等。保持架(隔离圈)：用以将滚动体固定并均匀隔开，有些滚动轴承无保持架。滚动轴承按所能承受的载荷方向分为向心轴承、推力轴承和向心推力轴承。向心轴承主要承受径向力，如深沟球轴承；推力轴承只承受轴向力，如推力球轴承；向心推力轴承同时承受径向力和轴向力，如圆锥滚子轴承。图9-15滚动轴承结构一、滚动轴承的代号一、滚动轴承的代号(摘自摘自GB/T 272-1993和和GB/T 2712008)滚动轴承的代号由基本代号、前置代号和后置代号构成，其排列如下：标注代号时通常用其中的基本代号表示。基本代号表示滚动轴承的类型、结构和尺寸，是轴承代号的基础。其中类型代号用阿拉伯数字(以下简称
16、数字)或大写拉丁字母(以下简称字母)表示。基本代号最多为7位数字或字母。基本代号的排列形式如下：例如：代号6204中的6表示类型代号(深沟球轴承)；2表示尺寸系列(02)代号，宽度系列代号为0(省略)，直径代号为2；04表示内径代号，内径为20 mm。1.类型代号类型代号轴承类型代号如表 9-3 所列。表表 9-3滚动轴承类型代号滚动轴承类型代号(摘自摘自GB/T 272-1993)2.尺寸系列代号尺寸系列代号尺寸系列代号由轴承的宽(高)度系列代号和直径系列代号组合而成，如表 9-4 所列。表表 9-4尺寸系列代号尺寸系列代号(摘自摘自GB/T 272-1993)3.内径代号内径代号滚动轴承内
17、径代号中的数字含义如表 9-5 所列。表表9-5滚动轴承的内径代号滚动轴承的内径代号(摘自摘自GB/T 272-1993)二、滚动轴承的画法二、滚动轴承的画法(摘自摘自GB/T 4459.71998)滚动轴承是标准件，一般不画零件图。在装配图中可采用通用画法、特征画法和规定画法。通用画法和特征画法实为简化画法。无论采用哪一种画法，其中的各种符号、矩形线框和轮廓线均用粗实线绘制。滚动轴承的轮廓应与其实际尺寸即外径D、内径d、宽度B(或T或B、C)相一致，并与所属图样采用同一比例。1.通用画法通用画法在剖视图中采用简化画法时，各种类型的滚动轴承如不需要确切地表示滚动轴承载荷特性、外形轮廓和结构特征
18、时，均可用矩形线框及位于线框正中的正立的十字形符号表示。十字符号的尺寸大小与轴承的尺寸D、d、A、B有关，其尺寸比例如图 9-16 所示。这种画法称为通用画法。图 9-16滚动轴承的通用画法2.规定画法规定画法当需要确切表示滚动轴承的结构特征、外形轮廓及载荷特性时，可采用如表 9-6 中的规定画法。按规定画法绘制滚动轴承的剖视图时，滚动体不画剖面线，内、外圈可画成方向和间隔相同的剖面线。规定画法一般只绘制在轴的上侧(或左侧)，而下侧(或右侧)按通用画法绘制。在装配图中，滚动轴承的倒角、圆角及保持架可省略不画。深沟球轴承、圆锥滚子轴承和单向推力球轴承的规定画法如表 9-6 所示。表表 9-6常用
19、滚动轴承的规定画法和特征画法常用滚动轴承的规定画法和特征画法3.特征画法特征画法当仅需要形象地表示滚动轴承的结构特征时，可采用特征画法，这种画法应在矩形线框内画出表示滚动轴承的结构特征和载荷特性的要素符号。表 9-6 列出了深沟球轴承、圆锥滚子轴承和推力球轴承的特征画法。其他类型滚动轴承的特征画法可查阅有关标准。4.端面视图特征画法端面视图特征画法垂直于滚动轴承轴线的投影称为轴承的端面视图。在端面视图上，无论滚动体的形状是球、柱，还是针等，其特征画法均可按图 9-17 绘制。在图 9-17 中，内、外圈及滚动体按实际尺寸比例画。图 9-17滚动轴承端面视图特征画法上述四种画法所需尺寸，可根据滚动轴承代号查阅相应标准得到。表9-7为三种常用滚动轴承的尺寸表。表表9-7常用滚动轴承尺寸表常用滚动轴承尺寸表
