详解齿轮画法与基本算法，学机械设计快收下吧

齿轮，齿在延边连续啮合，传递运动和动力的机械零部件。齿轮是一种能相互啮合的有齿的机械部件，齿轮在传动中应用已久。

19世纪末，展成切齿法的原理及利用此原理切齿的专用机床与刀具的相继出现，随着生产的发展，齿轮运转的平稳性受到重视。

直齿圆柱齿轮

最基本的齿轮传动是圆柱齿轮传动。常见的圆柱齿轮按其齿的方向分成直齿、斜齿和人字齿等。直齿圆柱齿轮由轮齿、幅板（或幅条）、轮毂等组成。

现以标准直齿圆柱齿轮为例，说明圆柱齿轮各部分的名称和尺寸关系，如图所示。

1. 直齿圆柱齿轮轮齿的各部分名称及代号

(1) 齿顶圆：通过轮齿顶部的圆，其直径用da表示。

(2) 齿根圆：通过轮齿根部的圆，其直径用df表示。

(3) 分度圆：设计、制造齿轮时计算轮齿各部分尺寸的基准圆，其直径mz表示。

(4) 齿　距：在分度圆周上相邻两齿对应点之间的弧长，用p表示。

(5) 齿　厚：一个轮齿在分度圆上的弧长，用s表示。

(6) 槽　宽：一个齿槽在分度圆上的弧长，用e表示。在标准齿轮中，齿厚与槽宽各为齿距的一半，即s＝e＝p/2，p＝s＋e。

(7) 齿顶高：分度圆到齿顶圆之间的径向距离，用ha表示。

(8) 齿根高：分度圆到齿根圆之间的径向距离，用hf表示。

(9) 齿　高：齿顶圆到齿根圆之间的径向距离，用h表示。

(10)齿 宽：沿齿轮轴线方向量得的轮齿宽度，用b表示。

2. 直齿圆柱齿轮的基本参数与齿轮各部分的尺寸关系

(1) 模数：如以z表示齿轮的齿数，齿轮上有多少齿，在分度圆周上就有多少齿距，因此，分度圆周长＝齿距×齿数，即πd＝pz

式中π是无理数，为了便于计算和测量，齿距p与π的比值称为模数（单位为mm），用符号m表示，即

m＝p/π

d＝mz

由于模数是齿距p与π的比值，因此齿轮的模数m愈大，其齿距p也愈大，齿厚s也愈，因而齿轮承载能力也愈大。

模数是设计和制造齿轮的基本参数。不同模数的齿轮，要用不同模数的刀具来制造。为了便于设计和制造，减少齿轮成形刀具的规格，模数已经标准化，我国规定的标准模数值见下表。

标准模数

第一系列

1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50

第二系列

1.75 2.25 2.75 （3.25） 3.5 （3.75） 4.5 5.5 （6.5） 7 9 （11） 14 18 22 28 36 45

注：选用时，优先选用第一系列。

(2) 齿形角：齿轮的齿廓曲线与分度圆交点P的径向与齿廓在该点处的切线所夹的锐角α称为分度圆齿形角，通常所称齿形角是指分度圆齿形角，我国标准齿轮的分度圆齿形角为20°。

只有模数和齿形角都相同的齿轮才能相互啮合。在设计齿轮时要先确定模数和齿数，其他各部分尺寸都可由模数和齿数计算出来。

标准直齿圆柱齿轮各部分的尺寸关系见下表。

标准直齿圆柱齿轮的计算公式

直齿圆柱齿轮的画法

1. 单个圆柱齿轮的画法

国家标准规定，齿顶圆和齿顶线用粗实线绘制，分度圆和分度线用点画线绘制，齿根圆和齿根线用细实线绘制（或省略不画）。

在剖视图中，当剖切平面通过齿轮的轴线时，轮齿一律按不剖处理，齿根线用粗实线绘制。

未剖画法，剖视画法

2. 圆柱齿轮的啮合画法

在端视图中，啮合区内的齿顶圆用粗实线绘制；也可省略不画。相切的两个分度圆用点画线绘制。齿根圆省略不画。

在剖视图上，啮合区内一个齿轮的轮齿用粗实线绘制，另一个齿轮的轮齿被遮挡的部分用虚线绘制，虚线也可省略不画。

若不作剖视，则啮合区内的齿顶线不必画出，此时分度线用粗实线绘制。

▲齿轮啮合的规定画法

▲两个齿轮啮合的间隙

圆锥齿轮

单个圆锥齿轮的规定画法

圆锥齿轮通常用于垂直相交两轴之间的传动。为了设计和制造方便，标准规定以大端的模数为准，用它决定轮齿的有关尺寸。一对圆锥齿轮啮合也必须有相同的模数。圆锥齿轮各部分几何要素的名称和规定画法。

圆锥齿轮各部分几何要素的尺寸，也都与模数m、齿数z及分度圆锥角δ有关。其计算公式：齿顶高ha=m，齿根高hf=1.2m，齿高h=2.2m；分度圆直径d=mz，齿顶圆直径da=m(z＋2cosδ)，齿根圆直径df=m（z－2.4cosδ）。

单个圆锥齿轮的画图步骤

圆锥齿轮的规定画法一般用主、左两个视图表示，主视图画成剖视图，在投影为圆的左视图中，用粗实线表示齿轮大端和小端的齿顶圆，用点画线表示大端的分度圆，不画齿根圆。单个圆锥齿轮的画图步骤：

圆锥齿轮的啮合画法

圆锥齿轮的啮合画法：主视图画成剖视图，对于标准齿轮来说，由于两齿轮的分度圆锥面相切，因此，其分度线重合，画成点画线；在啮合区内，应将其中一个齿轮的齿顶线画成粗实线，而将另一个齿轮的齿顶线画成虚线或省略不画。左视图画成外形视图。轴线垂直相交的两圆锥齿轮啮合时，两节圆锥角δ1′和δ2′之和为90°。

蜗杆和蜗轮

蜗轮蜗杆传动一般用于垂直交错两轴之间的传动，蜗杆是主动的，蜗轮是从动的。蜗轮蜗杆的传动比大，结构紧凑，但效率低，蜗杆的齿数（即头数）z1相当于螺杆上螺纹的线数。蜗杆常用单头，在传动时，蜗杆旋转一圈，则蜗轮只转过一个齿，因此，可得到比较大的传动比（i=z2/z1，z2为蜗轮齿数），蜗杆和蜗轮的轮齿是螺旋形的，蜗轮的齿顶面和齿根面常制成圆环面。

为设计和加工方便，规定以蜗杆的轴向模数mx和蜗轮的端面模数mt为标准模数。一对啮合的蜗杆、蜗轮，其模数应相等，即标准模数m=mx=mt。且蜗轮的螺旋角和蜗杆的螺旋线导程角大小相等、方向相同。

蜗轮各部分几何要素的代号和规定画法与圆柱齿轮基本相同，但是在蜗轮投影为圆的视图中，只画出分度圆和最外圆，不画齿顶圆与齿根圆。图中dae是蜗轮齿顶的最外圆直径，即齿顶圆柱面的直径，dai是蜗轮的齿顶圆环面喉圆的直径。蜗杆的画法与圆柱齿轮相同，在外形视图中，蜗杆的齿根圆和齿根线用细实线绘制或省略不画。

蜗轮蜗杆传动的啮合画法，在主视图中，蜗轮和蜗杆遮住的部分不必画出；在左视图中，蜗轮的分度圆和蜗杆的分度线相切：

▲蜗轮的几何要素代号和画法

▲蜗轮蜗杆的啮合画法