手把手教您齿轮测绘

第八章齿轮和蜗杆的测绘齿轮和蜗轮的结构比较复杂，所以这类零件的映射比普通零件更复杂，而且是一项细致的工作。本章主要讨论最常用的标准直齿圆柱齿轮、标准斜齿轮、标准直齿圆锥齿轮和蜗轮的功能和结构、绘图程序、几何参数的测量和基本参数的确定。8.1齿轮测绘概述8.1.1齿轮的功能和结构齿轮是机器的重要传动部件。它的主要功能是通过平键或花键与轴部件连接成一个整体，然后与另一个或多个齿轮啮合，将动力和运动从一个轴传递到另一个轴。齿轮是旋转零件，其结构特点是直径一般大于长度，通常由外圆柱面(锥面)、内孔、键槽(花键槽)、齿轮齿、齿轮槽和阶梯端面组成。根据不同的结构形式，齿轮通常有轮辋、轮毂、腹板、孔板、轮辐等结构。根据齿轮的结构不同可分为实心型、腹板型、孔板型、轮辐型等多种类型，如果齿轮和轴结合在一起，则形成齿轮轴。根据齿形和轮齿分布形式的不同，齿轮有多种类型。普通标准齿轮可分为直圆柱齿轮、斜圆柱齿轮、圆锥齿轮等。8.1.2齿轮映射步骤齿轮测绘是机械零件测绘的重要组成部分。测绘前，应用情况、载荷大小、速度、润滑方式、材料和热处理工艺、齿面强化工艺等。必须首先了解被测齿轮的特性。因为齿轮成对使用，成对的齿轮应该同时测量。特别是当映射齿轮严重损坏时，有些参数无法直接测量。根据其啮合中心距A和齿数z，有必要重新设计齿廓和相关参数。从这个意义上说，齿轮映射也是齿轮设计。齿轮测绘主要基于对齿轮和齿轮副几何特征的测量，如齿数Z、齿顶圆直径DA、齿根圆直径DF、齿高H、普通法向长度Wk、中心距A、齿宽B、节圆弦齿厚S和固定弦齿厚SC、齿轮副法向侧隙N和螺旋角、锥角、锥距R等。经过计算分析，推导出原设计的基本参数。例如模数m、齿廓角、齿顶高度系数ha*、齿顶间隙系数C*等。齿轮的几何尺寸，如齿顶圆直径da、分度圆直径d和齿根圆直径df等。是基于上述计算的。齿轮其他部分的结构尺寸按照通用映射原理进行，以达到精确恢复齿轮原始设计的目的。由于齿轮的特殊性，齿轮测绘不同于其他常见零件。首先，齿轮通常具有很高的精度，因此应该选择更精确的测量工具进行测量。条件允许时，可以借助精密仪器进行测量。第二，齿轮的许多参数已经标准化，并且必须在映射中与它们的标准值进行比较。此外，齿轮的许多参数是相互关联的，必须进行计算。齿轮映射的一般步骤是：1.首先，分析待映射齿轮的结构和技术。2.绘制齿轮的结构草图和必要的参数表，并绘制所需尺寸的延长线和尺寸线。3.计算待测齿轮的齿数z1和z2，测量齿顶圆直径da、齿根圆直径df、齿宽B、全齿高H、公共法向长度L、基圆节距Pb、中心节距A、斜齿轮齿顶圆的螺旋角a、锥齿轮节距R等。4.计算模量M，并根据标准模量系列选择与计算值接近的标准模量；对于斜齿轮，法向模数mn应根据基圆节距Pb或全齿高h计算，然后根据标准模数系列选择接近计算值的标准模数。对于锥齿轮，应根据测量值计算锥角，然后计算大端面模数mt。根据计算出的端面模数mt，检查标准模数系列表，选择相近的标准值。5.选择波峰高度系数ha*，波峰间隙6.检查中心距离。由参数计算的中心距应接近测量的中心距。对于斜齿轮，应满足以下公式：7.通过类比或检测确定齿轮零件的材料和热处理硬度。8测绘齿轮的其他零件。9.根据使用要求确定齿轮的精度。对于一般精度的齿轮，精度等级为79。10.使用类比法或检查数据来确定尺寸公差和配合零件的形状和位置公差。11.通过比较粗糙度量块或根据每个零件的匹配特性来确定表面粗糙度。12.检查尺寸和结构后，绘制零件图。齿轮测绘是一项繁琐、复杂和细致的工作。以下只是对我国最常用的标准直齿圆柱齿轮、标准斜齿轮和标准直齿圆锥齿轮的测绘的讨论。8.2直齿轮测绘8.2.1。几何参数的测量齿轮几何参数的测量是齿轮测绘的关键任务之一，特别是对于能够精确测量的几何参数，应力求精确，以便为其他参数的精确确定提供条件。1.齿数z和齿宽b被测齿轮的齿数z1和z2可以直接计数，齿宽可以用游标卡尺测量。2.中心距离a中心距A的测量更为关键，因为中心距A的测量精度将直接影响齿轮副的测绘结果，所以测量应尽可能精确。测量中心距时，可以直接测量两个齿轮轴或对应的两个箱孔之间的距离，然后测量轴或孔的直径，通过换算得到中心距。如图8-1所示，用游标卡尺测量A1和A2，孔径d1和d2，然后按下式计算：或者上述尺寸需要反复测量，轴与箱体孔轴线的圆度、圆柱度和平行度也需要反复测量，这些都会影响换算中心距。外径和内径分别用外径千分尺和内径千分尺测量，高精度游标卡尺可用于测量轴或孔之间的距离。3.公共法向长度Wk和基节距Pb图8-1中心距离的测量模数和压力角基本上可以通过测量公共法线的长度来确定。当测量普通法线的长度时，应注意选择跨度上合适的齿数。通常，应该在相邻牙齿上测量几组数据，以便进行比较和选择。图8-2普通法线长度Wk的测量对于直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮，可使用普通法向千分尺(见第3章图3-30)或高精度游标卡尺测量两个相邻齿的普通法向长度Wk和wk1为跨距齿数)，如图8-2所示。根据渐开线的性质，卡尺在任何位置测得的法向长度理论上是相等的，但在实际测量中，在分度圆附近测得的尺寸精度最高。因此，在测量过程中，应尽可能在分度圆附近切割卡钳，以避免卡钳接触齿尖或齿根圆角。在测量过程中，如果切点太高，可以减少测量中的齿数K。如果切点较低，则可以增加测得的齿数K。测量的牙齿数量的K值可以根据公式计算或直接在表8-1中查找。计算公式为：表8-1沿正常长度测量的齿数K齿廓角在k上测量的齿数23456789被测齿轮的齿数z11.592324353647485960707182839596100159232435364748596071728384959610720918岁192728363745465455636472738122.5916岁1724253233404148495657646572259141521222930363743445152585965从图8-2中可以看出，每当公共法向长度按跨距齿增加时，基节距Pb增加，因此基节距Pb为：Pb=Wk 1-Wk=Wk-Sb锑可以用齿厚游标卡尺测量，见第三章图3-15。考虑到普通法向长度的变化误差，每次测量必须在相同的位置进行，即在相同的起始位置和相同的方向。4.顶圆直径da和根圆直径df=d 2H2图8-3齿顶圆直径da的测量图8-4用精密游标卡尺测量da和df5.全齿高全齿高h可以用深度计直接测量，或者h可以通过测量齿顶和齿根到齿轮内孔(或轴直径)的距离获得，如图8-4所示。h=H1-H26.齿侧间隙和齿顶间隙为了保证齿轮副的正常啮合操作，齿轮副需要有一定的侧隙和顶隙。理论侧隙j=(Wk1-Wk1)十(Wk2-Wk2)，理论顶隙c*。齿侧间隙测量应在传动条件下用塞尺或压铅法进行。测量时，一个齿轮是固定的，另一个齿轮的侧面与其相邻的齿面接触，此时最小间隙为齿侧间隙j。测量时，应注意两个齿轮节圆附近的测量，使测量值更加准确。当齿轮啮合时，顶部间隙也用测隙规或压铅法测量。7.材料、齿面硬度和热处理方法为了确定齿轮材料，可以在齿轮的不重要部分进行钻孔和取样，以分析材料的化学成分来确定齿轮材料，或者可以使用类比来确定齿轮材料。牙齿表面硬度可用硬度计测量，热处理方法可根据牙齿表面硬度和肉眼观察牙齿表面来确定。8.其他测量(1)精度。对于重要的齿轮，在条件允许的情况下，可以使用齿轮测量仪来测量齿轮齿的精度，但齿轮精度等级应根据齿面磨损情况适当确定。(2)齿面粗糙度。牙齿表面的粗糙度可以通过粗糙度模板比较或粗糙度测量仪来测量。8.2.2。直齿轮基本参数的确定在齿轮测绘中，一些参数可以直接测量和给出。模数、压力角、顶部高度系数ha*和顶部间隙系数c*等参数只有经过计算、判断和比较才能合理确定。1.模量和压力角的测定模量不能在测量过程中直接确定，只能在计算后确定。中国的标准齿轮压力角为20，模数m可根据基圆的节距pb来确定。计算后，通过比较选择接近标准模量的标准值。2.波峰高度系数ha*和波峰间隙系数c*我国标准齿轮的齿顶高度系数ha*=1，齿顶间隙系数c*=0.25。3.其他计算(1)普通正常长度Wk和跨距齿数k(2)固定弦齿高度和固定弦齿厚度测绘齿轮时，除轮齿外，其他零件与测绘普通零件的方法相同，不再赘述。8.3螺旋圆柱齿轮的映射斜齿圆柱齿轮的测绘程序与直齿圆柱齿轮基本相同，主要是增加齿顶圆螺旋角a的测量和分度圆螺旋角的计算。8.3.1。齿顶圆螺旋角a的测量在齿轮的顶圆上涂上一层薄薄的红丹，将齿轮的端面压在直尺上，在白纸上沿一个方向滚动以获得更清晰的印象。如图8-5所示，用量角器测量螺旋角a。2.分度圆螺旋角的计算根据齿顶圆螺旋角a和齿顶圆直径da的参数，计算出分度圆柱螺旋角图8-5通过辊印测量螺旋角此外，也可以用球轴节距法测量Px和l来计算。如图8-6所示，齿轮齿的轴向节距如下：上述方法测量精度低，只能作为测绘的粗略估计或参考。如果需要精确测量，可以用精密的专用测量仪器直接测量。8.3.3。基本参数的确定图8-6用球轴螺距法测量螺旋角1.正常齿顶高度系数han和正常齿顶间隙系数Cn*的确定斜齿轮一般采用标准齿廓，标准螺旋的法向齿顶高度系数ha n=1，法向齿顶间隙系数Cn*=0.25由于锥齿轮种类繁多，齿形各异，加工方法不同，设计标准不同，测绘难度加大。锥齿轮测绘不仅需要测绘人员做出正确的测绘方法和准确的测量，还需要了解各种锥齿轮的几何特性、加工特点和设计方法，以保证能够正确反映原设计意图，从而根据测绘图纸更新制造的锥齿轮能够满足实际传动的需要。测绘圆锥齿轮的特点：(1)设计分析、结构杆件划分和过程分析应始终贯穿于测绘的全过程。(2)锥齿轮参数和尺寸的测量可分别根据单个锥齿轮和锥齿轮副进行。锥齿轮副的参数和尺寸，如安装距离、齿侧间隙和接触面积，是非常重要的原始数据。(3)锥齿轮测绘过程复杂。测量、计算和分析相互交叉并重复进行。8.4.2。原始数据的获取1.单锥齿轮参数和尺寸的测量(1)齿数z。在正常情况下，计算齿数就足够了。(2)外锥距离r。如图8-7所示，在原始安装位置或匹配模拟位置，用卡尺成对直接测量2。在这个时候。对于单个锥齿轮，一对钢直尺可以竖立在顶部锥面上，R值可以从两个钢直尺的交点到大端后锥体读取。测量时，应注意让钢直尺穿过锥齿轮的旋转轴。如果锥齿轮的大端被倒角，应该在大端被填充到一个锐角后测量。(3)齿宽b .如图8-8所示，用游标卡尺直接测量。(4)齿顶圆直径da。Da是在垂直于齿轮圆周的直径方向上测量的，平均值取为两位小数。偶数齿：da=da 对于奇数齿：(a)成对测量(b)单件测量图8-7外锥体距离R的测量如果大端有圆角或倒角，da应增加补偿量，如图8-9所示。斜角斜角圆角，半径r:图8-8齿宽B的测量(5)全齿高h。测量齿顶圆直径da和齿根圆直径df后，计算如下：也可以用游标卡尺直接测量，如图8-10所示。如果大端被倒角，齿高应该在大端被填充到一个锐角后测量。否则，补偿量h应加到全齿高上。图8-9