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，改變轉動方向和速度以及改變運動方式的零件，在機械傳動中應用非常廣泛。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機械設計方面的書籍及《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，現分別介紹有關名稱及參數。

(1)節圓直徑(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O1、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圓，其直徑用d'表示。當齒輪傳動時，這兩圓作無滑動的純滾動。對單個齒輪來說，這個圓是計算相關尺寸和加工時分齒的依據，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點之間的弧長稱為齒距，兩嚙合齒輪的齒距應相等。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(m)：如用z表示齒輪的齒數，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。m和z都是齒輪的基本參數，相嚙合兩齒輪的模數必須相等。為了便于設計和加工，國家標準規定了漸開線圓柱齒輪的標準模數，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(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)：主動齒輪的轉速n1(r/min)與從動齒輪的轉速n2(r/min)之比稱為傳動比，即i=n1/n2。由于轉速與齒數成反比，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成一定比例關系，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、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；兩齒輪節線重合，畫細點畫線；在嚙合區內可設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)。嚙合區的放大圖及其規定畫法的投影關系如圖9-6所示。

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

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m等于嚙合齒輪的模數，齒距、齒高等的計算和齒輪相同，畫圖時節圓和節線相切。

齒輪與齒條嚙合傳動時，齒輪作旋轉運動，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、齒數、壓力角等是設計、計算和加工制造的基本參數，應填入零件圖的參數表中。參數表一般放在圖樣的右上角，有關項目可按設計和制造的需要制定后填寫。其他技術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、端部結構及技術要求等都作了規定，在GB/T1358-2009中對其尺寸系列作了規定。圖9-9圓柱螺旋彈簧(a)壓縮彈簧；(b)拉伸彈簧；(c)扭轉彈簧下面主要介紹普通圓柱螺旋壓縮彈簧的規定畫法和標記。

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

(3)有效圈數(n)、支承圈數(nz)和總圈數(n1):為了使壓縮彈簧工作時端面受力均勻、工作平穩，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，其圈數用n表示。總圈數n1=n+nz。圖9-10普通圓柱螺旋壓縮彈簧

(4)節距(t)：有效圈中相鄰兩圈上對應點的軸向距離。

(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中都作了規定，使用時可查閱該標準。

二、普通圓柱螺旋壓縮彈簧的規定畫法及繪圖步驟

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構繪制。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，可適當縮短圖形的長度。

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

(6)在裝配圖中，當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))。被彈簧擋住的結構一般不畫出，可見部分應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被彈簧擋住的結構的畫法

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規定，圓柱螺旋壓縮彈簧的標記由類型代號、規格、精度代號、旋向代號和標準號組成，規定如下：

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，故在工業生產中得到廣泛使用。

滾動軸承的一般常見結構如圖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，其最大直徑為軸承的外徑。

內圈：裝在軸頸上，其內孔直徑為軸承的內徑。

滾動體：裝在內、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滾動軸承結構

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成，其排列如下：

標注代號時通常用其中的基本代號表示。基本代號表示滾動軸承的類型、結構和尺寸，是軸承代號的基礎。其中類型代號用阿拉伯數字(以下簡稱數字)或大寫拉丁字母(以下簡稱字母)表示。基本代號最多為7位數字或字母。基本代號的排列形式如下：

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表示內徑代號，內徑為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.內徑代號

滾動軸承內徑代號中的數字含義如表9-5所列。表9-5滾動軸承的內徑代號(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。滾動軸承的輪廓應與其實際尺寸即外徑D、內徑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、外形輪廓和結構特征時，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