第9章常用件9.1齒輪

9.2彈簧

9.3滾動(dòng)軸承 9.1齒輪

齒輪是用來(lái)傳遞動(dòng)力，改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向和速度以及改變運(yùn)動(dòng)方式的零件，在機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用非常廣泛。齒輪的種類(lèi)很多，按齒廓曲線(xiàn)可分為漸開(kāi)線(xiàn)齒輪、擺線(xiàn)齒輪等，最常用的為漸開(kāi)線(xiàn)齒廓曲線(xiàn)的齒輪；按其傳動(dòng)軸的相對(duì)位置可分為圓柱齒輪(用于兩平行軸之間的傳動(dòng))、圓錐齒輪(用于兩相交軸之間的傳動(dòng)，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(dòng))；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(dòng)。本節(jié)主要介紹直齒圓柱齒輪以及齒輪、齒條嚙合時(shí)的畫(huà)法。圓錐齒輪及蝸輪蝸桿各部分尺寸的計(jì)算公式及畫(huà)法可參閱有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的書(shū)籍及《機(jī)械制圖》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。圖9-1齒輪傳動(dòng)(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(dòng)，主動(dòng)軸上的齒輪稱(chēng)主動(dòng)輪，從動(dòng)軸上的齒輪稱(chēng)從動(dòng)輪，齒廓曲線(xiàn)多為漸開(kāi)線(xiàn)。

圖9-2為標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的傳動(dòng)示意圖，現(xiàn)分別介紹有關(guān)名稱(chēng)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(diǎn)是兩齒輪在O1O2線(xiàn)上的嚙合接觸點(diǎn)，以O(shè)1、O2為圓心分別作過(guò)B點(diǎn)的公切圓(用細(xì)點(diǎn)畫(huà)線(xiàn)畫(huà)出)，稱(chēng)為主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪的節(jié)圓，其直徑用d'表示。當(dāng)齒輪傳動(dòng)時(shí)，這兩圓作無(wú)滑動(dòng)的純滾動(dòng)。對(duì)單個(gè)齒輪來(lái)說(shuō)，這個(gè)圓是計(jì)算相關(guān)尺寸和加工時(shí)分齒的依據(jù)，所以稱(chēng)為分度圓，其直徑用d表示。因此，在標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)中，相嚙合兩齒輪的分度圓相切，這時(shí)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(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的弧長(zhǎng)稱(chēng)為齒距，兩嚙合齒輪的齒距應(yīng)相等。每個(gè)輪齒在分度圓上的弧長(zhǎng)稱(chēng)齒厚，標(biāo)準(zhǔn)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(chēng)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(jì)和加工，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，如表9-1所示。圖9-2圓柱齒輪傳動(dòng)圖表9-1漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪模數(shù)(摘自GB/T1357-2008)

(4)壓力角(a)：在嚙合接觸點(diǎn)B處，輪齒的受力方向與瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)方向的夾角稱(chēng)為壓力角，一般采用20°。

(5)傳動(dòng)比(i)：主動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速n1(r/min)與從動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速n2(r/min)之比稱(chēng)為傳動(dòng)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(xiàn)之間的距離稱(chēng)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(chēng)和代號(hào)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(jì)算公式見(jiàn)表9-2。表9-2標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪計(jì)算公式

二、單個(gè)圓柱齒輪的畫(huà)法

為了繪圖簡(jiǎn)便，國(guó)標(biāo)對(duì)單個(gè)圓柱齒輪的畫(huà)法規(guī)定如下(參見(jiàn)圖9-3):

(1)齒頂圓和齒頂線(xiàn)用粗實(shí)線(xiàn)繪制。

(2)分度圓和分度線(xiàn)用細(xì)點(diǎn)畫(huà)線(xiàn)繪制。

(3)齒根圓和齒根線(xiàn)在外形圖中用細(xì)實(shí)線(xiàn)繪制，也可不畫(huà)；在剖視圖中齒根線(xiàn)用粗實(shí)線(xiàn)繪制。

(4)表示斜齒、人字齒方向的齒向線(xiàn)，在外形圖上用三條細(xì)實(shí)線(xiàn)繪制，如圖9-4所示。

(5)輪齒在剖視圖上不畫(huà)剖面線(xiàn)。

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

三、齒輪嚙合的畫(huà)法

所謂嚙合，是指一對(duì)模數(shù)、壓力角相同的齒輪處于正確安裝位置。嚙合時(shí)嚙合部分按國(guó)標(biāo)規(guī)定繪制，其余部分仍按單個(gè)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(xì)點(diǎn)畫(huà)線(xiàn)繪制并畫(huà)成相切；兩個(gè)齒輪嚙合部分的齒頂圓都

用粗實(shí)線(xiàn)畫(huà)出，如圖9-5(a)所示，也可省略不畫(huà)，如圖9-5(b)所示。圖9-5圓柱齒輪嚙合時(shí)的畫(huà)法(a)嚙合齒輪畫(huà)法；(b)端面視圖的另一種畫(huà)法；(c)表示輪齒的畫(huà)法

(2)在剖視圖中，輪齒仍按不被剖切繪制；兩齒輪節(jié)線(xiàn)重合，畫(huà)細(xì)點(diǎn)畫(huà)線(xiàn)；在嚙合區(qū)內(nèi)可設(shè)想其中一個(gè)齒輪的輪齒被另一個(gè)齒輪的輪齒所遮擋，被遮擋的齒頂線(xiàn)用細(xì)虛線(xiàn)繪制(亦可省略不畫(huà))。嚙合區(qū)的放大圖及其規(guī)定畫(huà)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(xiàn)不畫(huà)，節(jié)線(xiàn)畫(huà)成粗實(shí)線(xiàn)，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(shí)的畫(huà)法

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

齒輪與齒條嚙合傳動(dòng)時(shí)，齒輪作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，齒條作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。圖9-7(b)為齒輪與齒條嚙合的畫(huà)法。圖9-7齒輪、齒條嚙合的畫(huà)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(jì)、計(jì)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(xiàng)目可按設(shè)計(jì)和制造的需要制定后填寫(xiě)。其他技術(shù)要求可集中注寫(xiě)在圖樣的右下角。

表達(dá)齒輪一般用兩個(gè)視圖，根據(jù)具體情況也可用一個(gè)視圖和一個(gè)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(lái)減震、夾緊、測(cè)力、儲(chǔ)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(jī)器、儀表和電子元器件中用途非常廣泛。

彈簧種類(lèi)很多，常見(jiàn)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(duì)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(duì)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(huà)法和標(biāo)記。

一、普通圓柱螺旋壓縮彈簧的各部分名稱(chēng)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(chēng)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(shí)端面受力均勻、工作平穩(wěn)，在制造時(shí)，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(chēng)為支承圈，一般取1.5、2或2.5圈。其余的圈稱(chēng)為有效圈，其圈數(shù)用n表示?？?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(duì)應(yīng)點(diǎn)的軸向距離。

(5)自由高度(H0)：未受負(fù)荷時(shí)的彈簧高度，其計(jì)算公式為

H0=nt+(nz－0.5)d

(6)展開(kāi)長(zhǎng)度(L)：制造彈簧時(shí)，所需彈簧材料的長(zhǎng)度，其計(jì)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(biāo)準(zhǔn)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(shí)可查閱該標(biāo)準(zhǔn)。

二、普通圓柱螺旋壓縮彈簧的規(guī)定畫(huà)法及繪圖步驟

在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)螺旋壓縮彈簧的畫(huà)法規(guī)定如下(參見(jiàn)圖9-11中的(e)、(f))：

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

(2)螺旋彈簧均可畫(huà)成右旋，但對(duì)于左旋螺旋彈簧，不論畫(huà)成左旋或右旋，一律要標(biāo)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(shí)，也可按支承圈的實(shí)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(huà)出兩端的1～2圈(支承圈除外)，中間部分省略不畫(huà)，用通過(guò)彈簧鋼絲中心的兩條點(diǎn)畫(huà)線(xiàn)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(zhǎng)度。

(5)當(dāng)已知彈簧的材料直徑d、中徑D、自由高度H0(畫(huà)裝配圖時(shí)，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(jì)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(shí)，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(huà)出，可見(jiàn)部分應(yīng)從彈簧的外輪廓線(xiàn)或從彈簧鋼絲剖面的中心線(xiàn)畫(huà)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(shí)的畫(huà)法圖9-13被彈簧擋住的結(jié)構(gòu)的畫(huà)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(jī)械性能，P1、P2表示工作負(fù)荷，Pj表示工作極限負(fù)荷；55、47表示相應(yīng)工作負(fù)荷下的工作高度，39表示工作極限負(fù)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(biāo)記

GB/T2089-2009規(guī)定，圓柱螺旋壓縮彈簧的標(biāo)記由類(lèi)型代號(hào)、規(guī)格、精度代號(hào)、旋向代號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)號(hào)組成，規(guī)定如下：

標(biāo)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(jí)為2級(jí)，左旋。其標(biāo)記為YA1.2×8×40左GB/T2089 9.3滾動(dòng)軸承

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

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

外圈：裝在機(jī)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(dòng)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(dòng)體固定并均勻隔開(kāi)，有些滾動(dòng)軸承無(wú)保持架。

滾動(dòng)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(shí)承受徑向力和軸向力，如圓錐滾子軸承。圖9-15滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)

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

滾動(dòng)軸承的代號(hào)由基本代號(hào)、前置代號(hào)和后置代號(hào)構(gòu)成，其排列如下：

標(biāo)注代號(hào)時(shí)通常用其中的基本代號(hào)表示。基本代號(hào)表示滾動(dòng)軸承的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)和尺寸，是軸承代號(hào)的基礎(chǔ)。其中類(lèi)型代號(hào)用阿拉伯?dāng)?shù)字(以下簡(jiǎn)稱(chēng)數(shù)字)或大寫(xiě)拉丁字母(以下簡(jiǎn)稱(chēng)字母)表示?；敬?hào)最多為7位數(shù)字或字母?；敬?hào)的排列形式如下：

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

1.類(lèi)型代號(hào)

軸承類(lèi)型代號(hào)如表9-3所列。表9-3滾動(dòng)軸承類(lèi)型代號(hào)(摘自GB/T272-1993)

2.尺寸系列代號(hào)

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

3.內(nèi)徑代號(hào)

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

二、滾動(dòng)軸承的畫(huà)法(摘自GB/T4459.7—1998)

滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，一般不畫(huà)零件圖。在裝配圖中可采用通用畫(huà)法、特征畫(huà)法和規(guī)定畫(huà)法。通用畫(huà)法和特征畫(huà)法實(shí)為簡(jiǎn)化畫(huà)法。無(wú)論采用哪一種畫(huà)法，其中的各種符號(hào)、矩形線(xiàn)框和輪廓線(xiàn)均用粗實(shí)線(xiàn)繪制。滾動(dòng)軸承的輪廓應(yīng)與其實(shí)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(huà)法

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