自动卸螺纹模具设计初级教程 BY WELLDESIGN17.Nov,04 前言： 塑胶产品螺纹分外螺纹和内螺纹两种，精度不高的外螺纹一般用哈夫块成型，而内螺纹则大多需要卸螺纹装置。今天简单介绍内螺纹脱模方法，重点介绍齿轮的计算和选择。 一、卸螺纹装置分类 1、按动作方式分 ①螺纹型芯转动，推板推动产品脱离； ②螺纹型芯转动同时后退，产品自然脱离。 2、按驱动方式分 ①油缸+齿条 ②油马达/电机+链条
③齿条+锥度齿轮 ④来福线螺母
二、设计步骤 图） ①“D”——螺纹外径 ②“P”——螺纹牙距 ③“L”——螺纹牙长 ④螺纹规格/方向/头数 ⑤型腔数量 2、确定螺纹型芯转动圈数 U=L/P + Us U ……螺纹型芯转动圈数 Us……安全系数，为保证完全旋出螺纹所加余量，一般取0.25~1 3、确定齿轮模数、齿数和传动比 模数决定齿轮的齿厚，齿数决定齿轮的外径，传动比决定啮合齿轮的转速。
在此之前有必要讲一下齿轮的参数和啮合条件。 三、齿轮的参数和啮合条件 模具的卸螺纹机构中大多应用的是直齿圆柱齿轮，而且一般都是渐开线直齿圆柱齿轮，因此下面就以渐开线直齿圆柱齿轮为研究对象。 1、齿轮传动的基本要求 ①要求瞬时传动比恒定不变 ②要求有足够的承载能力和较长的使用寿命 2、直齿圆柱齿轮啮合基本定律 两齿轮廓不论在何处接触，过接触点所作的两啮合齿轮的公法线，必须与两轮连心线相交于一点“C”，这样才能保证齿轮的瞬时传动比不变。将所有“C”点连起来就成了2个外切圆，称之为分度圆，分度圆圆心距即齿轮圆心距。详见下图 3、渐开线直齿圆柱齿轮参数 分度圆直径------“d”表示 分度圆周长--------“S”表示 齿轮齿距--------“p”表示 齿轮齿厚--------“sk”表示 齿轮齿槽宽--------“ek”表示 齿轮齿数--------“z”表示 齿轮模数--------“m”表示 齿轮压力角--------“ɑ”表示 齿轮传动比--------“i”表示 齿轮中心距--------“l”表示 4、计算公式如下： ①齿距 = 齿厚 + 齿槽宽即：p = sk + ek ②模数的由来 因为S = Z x P = π x d
标准齿轮模数尺数通用计算公式 齿轮的直径计算方法： 齿顶圆直径=（齿数+2）×模数 分度圆直径=齿数×模数 齿根圆直径=齿顶圆直径-(4.5×模数) 比如：M4 32齿34×3.5 齿顶圆直径=（32+2）×4=136mm 分度圆直径=32×4=128mm 齿根圆直径=136-4.5×4=118mm 7M 12齿 中心距D=（分度圆直径1+分度圆直径2）/2 就是 （12+2）×7=98mm 这种计算方法针对所有的模数齿轮（不包括变位齿轮）。 模数表示齿轮牙的大小。 齿轮模数=分度圆直径÷齿数 =齿轮外径÷（齿数-2） 齿轮模数是有国家标准的（GB1357-78） 模数标准系列（优先选用）1、1.25、1.5、2、2.5、3、4、5、6、8、10、12、14、16、20、25、32、40、50 模数标准系列（可以选用）1.75，2.25，2.75，3.5，4.5，5.5，7，9，14，18，22，28，36，45 模数标准系列（尽可能不用）3.25，3.75，6.5，11，30 上面数值以外为非标准齿轮，不要采用！ 塑胶齿轮注塑后要不要入水除应力 精确测定斜齿轮螺旋角的新方法
Circular Pitch （CP）周节 齿轮分度圆直径d的大小可以用模数(m)、径节(DP)或周节(CP)与齿数(z)表示 径节P(DP)是指按齿轮分度圆直径(以英寸计算)每英寸上所占有的齿数而言 径节与模数有这样的关系: m=25.4/DP CP1/8模=25.4/DP8=3.175 3.175/3.1416(π)=1.0106模 1) 什么是「模数」？ 模数表示轮齿的大小。 R模数是分度圆齿距与圆周率（π）之比,单位为毫米(mm)。 除模数外,表示轮齿大小的还有ＣＰ（周节：Circular pitch）与ＤＰ（径节：Diametral pitch）。 【参考】齿距是相邻两齿上相当点间的分度圆弧长。 2) 什么是「分度圆直径」？ 分度圆直径是齿轮的基准直径。 决定齿轮大小的两大要素是模数和齿数、 分度圆直径等于齿数与模数(端面)的乘积。 过去,分度圆直径被称为基准节径。最近,按ISO标准,统一称为分度圆直径。 3) 什么是「压力角」？ 齿形与分度圆交点的径向线与该点的齿形切线所夹的锐角被称为分度圆压力角。一般所说的压力角,都是指分度圆压力角。 最为普遍地使用的压力角为２０°,但是,也有使用１４．５°、１５°、１７．５°、２２．５°压力角的齿轮。 4) 单头与双头蜗杆的不同是什么？ 蜗杆的螺旋齿数被称为「头数」,相当于齿轮的轮齿数。 头数越多,导程角越大。 5) 如何区分Ｒ（右旋）?Ｌ（左旋）？ 齿轮轴垂直地面平放 轮齿向右上倾斜的是右旋齿轮、向左上倾斜的是左旋齿轮。 6) Ｍ（模数）与ＣＰ（周节）的不同是什么？ ＣＰ（周节：Circular pitch）是在分度圆上的圆周齿距。单位与模数相同为毫米。 ＣＰ除以圆周率（π）得Ｍ（模数)。 Ｍ（模数）与ＣＰ得关系式如下所示。 Ｍ（模数)＝ＣＰ／π（圆周率） 两者都是表示轮齿大小的单位。 (分度圆周长=πd=zp d=z p/π p/π称为模数) 7)什么是「齿隙」？ 一对齿轮啮合时,齿面间的间隙。 齿隙是齿轮啮合圆滑运转所必须的参数。 8) 弯曲强度与齿面强度的不同是什么？ 齿轮的强度一般应从弯曲和齿面强度的两方面考虑。 弯曲强度是传递动力的轮齿抵抗由于弯曲力的作用,轮齿在齿根部折断的强度。齿面强度是啮合的轮齿在反复接触中,齿面的抗摩擦强度。 9) 弯曲强度和齿面强度中,以什么强度为基准选定齿轮为好？ 一般情况下,需要同时讨论弯曲和齿面的强度。 但是,在选定使用频度少的齿轮、手摇齿轮、低速啮合齿轮时,有仅以弯曲强度选定的情况。最终,应该由设计者自己决定。 10) 什么是螺旋方向与推力方向？ 轮齿平行于轴心的正齿轮以外的齿轮均发生推力。 各类型齿轮变化如下所示。
齿轮啮合的基本技术要求 齿轮机械是我公司绝大部分产品不可缺少的传动机械，为了更好的保证产品的质量，就必须确保齿轮的精度.齿轮的精度大体可分为齿轮的设计精度、制造精度、测量精度、装配精度四个方面.只要保证国齿轮的精度，将可大大提高产品的质量，从而提高国市场竞争的能力. 一．设计精度，在审核图时应保证以下技术要求： 1.一对啮合齿轮的模数及压力角必须相等； 2.齿轮轴与齿轮孔的配合间隙，五金轴与胶齿轮应在0.01-~0.03范围内，合金轴与 胶齿轮应在0.03~0.05范围内.胶轴与胶齿轮应在0.03~0.05范围内.五金轴五金齿轮应在0.01~0.02范围内； 另外齿轮是用在轮轴上时应保证一定的过盈量，五金轴与胶齿轮应在0.06~0.08 范围内，五金轴与五金齿轮应在0.01~0.02范围内.(注：轴径在0~3mm之间) 3.齿轮分度圆与齿轮孔是否标注径向跳动误差，一般跳动量不得大于0.03mm，并 且齿轮端面跳动量不得大于0.05mm； 4.齿轮的分度圆、顶圆、底圆的尺寸误差应是上偏差为0，下偏差为-0.03mm，齿 宽尺寸误差应是上偏差为0，下偏差为-0.05mm，齿厚尺寸误差应上偏差为0， 下偏差为-0.03mm； 5.齿轮的周节尺寸及公差是否正确合理； 6.材料的选择是否正确； 7.齿廊曲线的选择是否正确，常用渐开线； 8.齿轮表面是否有光泽度要求，一般为0.8 9. 0.05~0.08mm，保证齿轮侧隙； 10.蜗杆、蜗轮、斜齿轮旋向必须相符； 11.检查传动比计算车速是否符合客人要求. 二．制造精度. 1.提高设备的精度； 2.采用先进的制造工艺； 3.加强技术工人的培训，提高工人的技术水平； 4.齿轮的制造一定要满足设计要求. 三．测量精度 1.采用合理的测量方法及设备； 2.加强检测人员的培训，提高检测人员的素质； 3.检测的结果必须满足设计的要求 需检测的方面有以下几点： 1.分度圆的跳动量，业就是齿轮的偏心量；(台式千分表测量仪) 2.齿轮孔的孔径(圆柱量规) 3.齿顶圆的直径(游标卡尺) 4.齿轮的断面跳动量(杠杆百分表) 5.齿厚(齿厚游标卡尺) 6.齿槽(专用量规)
模数齿轮计算公式: 名称代号计算公式 模数m m=p/π=d/z=da/(z+2) （d为分度圆直径，z为齿数） 齿距p p=πm=πd/z 齿数z z=d/m=πd/p 分度圆直径 d d=mz=da-2m 齿顶圆直径da da=m(z+2)=d+2m=p(z+2)/π 齿根圆直径df df=d-2.5m=m(z-2.5)=da-2h=da-4.5m 齿顶高ha ha=m=p/π 齿根高hf hf=1.25m 齿高h h=2.25m 齿厚s s=p/2=πm/2 中心距 a a=(z1+z2)m/2=(d1+d2)/2 跨测齿数k k=z/9+0.5 公法线长度w w=m[2.9521(k-0.5)+0.014z] 13-1 什么是分度圆?标准齿轮的分度圆在什么位置上？ 13-2 一渐开线，其基圆半径r b＝40 mm，试求此渐开线压力角α＝20°处的半径r和曲率半径ρ的大小。 13-3 有一个标准渐开线直齿圆柱齿轮，测量其齿顶圆直径d a＝106.40 mm，齿数z=25，问是哪一种齿制的齿轮，基本参数是多少? 13-4 两个标准直齿圆柱齿轮，已测得齿数z l＝22、z2＝98，小齿轮齿顶圆直径d al＝240 mm，大齿轮全齿高h ＝22.5 mm，试判断这两个齿轮能否正确啮合传动? 13-5 有一对正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮，它们的齿数为z1＝19、z2＝81，模数m＝5 mm，压力角 α＝20°。若将其安装成a′＝250 mm的齿轮传动，问能否实现无侧隙啮合？为什么？此时的顶隙（径向间隙）C是多少? 13-6 已知C6150车床主轴箱内一对外啮合标准直齿圆柱齿轮，其齿数z1＝21、z2＝66，模数m＝3.5 mm，压力角α＝20°，正常齿。试确定这对齿轮的传动比、分度圆直径、齿顶圆直径、全齿高、中心距、分度圆齿厚和分度圆
齿轮基础知识问答 1.什么是齿廓啮合基本定律，什么是定传动比的齿廓啮合基本定律？齿廓啮合基本定律的作用是什么？ 答：一对齿轮啮合传动，齿廓在任意一点接触，传动比等于两轮连心线被接触点的公法线所分两线段的反比，这一规律称为齿廓啮合基本定律。若所有齿廓接触点的公法线交连心线于固定点，则为定传动比齿廓啮合基本定律。 作用；用传动比是否恒定对齿廓曲线提出要求。 2.什么是节点、节线、节圆？节点在齿轮上的轨迹是圆形的称为什么齿轮？ 答：齿廓接触点的公法线与连心线的交点称为节点，一对齿廓啮合过程中节点在齿轮上的轨迹称为节线，节线是圆形的称为节圆。具有节圆的齿轮为圆形齿轮，否则为非圆形齿轮。 3.什么是共轭齿廊？ 答：满足齿廓啮合基本定律的一对齿廓称为共轭齿廓。 4.渐开线是如何形成的？有什么性质？ 答：发生线在基圆上纯滚动，发生线上任一点的轨迹称为渐开线。 性质：（1）发生线滚过的直线长度等于基圆上被滚过的弧长。 （2）渐开线上任一点的法线必切于基圆。 （3）渐开线上愈接近基圆的点曲率半径愈小，反之则大，渐开线愈平直。 （4）同一基圆上的两条渐开线的法线方向的距离相等。 （5）渐开线的形状取决于基圆的大小，在展角相同时基圆愈小，渐开线曲率愈大，基圆愈大，曲率愈小，基圆无穷大，渐开线变成直线。 （6）基圆内无渐开线。 5.请写出渐开线极坐标方程。 答：rk = rb / cos αk θk= inv αk = tgαk一αk 6.渐开线齿廓满足齿廓啮合基本定律的原因是什么？ 答；（1）由渐开线性质中，渐开线任一点的法线必切于基圆 （2）两圆的同侧内公切线只有一条，并且两轮齿廓渐开线接触点公法线必切于两基圆，因此节点只有一个，即 i12 ＝ω1 / ω2 ＝O2P / O1P ＝r2′/ r1′= rb2 / rb1 = 常数 7．什么是啮合线？ 答：两轮齿廓接触点的轨迹。 8．渐开线齿廓啮合有哪些特点，为什么？ 答：（1）传动比恒定，因为i12 ＝ω1 /ω2＝r2′/r1′ ，因为两基圆的同侧内公切线只有一条，并且是两齿廓接触点的公法线和啮合线，因此与连心线交点只有一个。故传动比恒定。 （2）中心距具有可分性，转动比不变，因为i12 ＝ω1 /ω2＝rb2 / rb1 ，所以一对齿轮加工完后传动比就已经确定，与中心距无关。
齿轮的参数 （1）直齿圆柱齿轮各部分名称 图为互相啮合的两齿轮的一部分和单个齿轮的投影图。 l）节圆直径d’、分度圆直径d——连心线Ｏ1Ｏ2上两相切的圆称为节圆。对单个齿轮而言，作为设计、制造齿轮时进行各部分尺寸计算的基准圆，也是分齿的圆，称为分度圆。标准齿轮d=d’。 2）齿顶圆直径da—通过轮齿顶部的圆，称为齿顶圆。 3）齿根圆直径df—通过齿槽根部的圆，称为齿根圆。 4）齿顶高ha齿根高hf齿高h—齿顶圆与分度圆的径向距离称为齿顶高；分度圆与齿根圆的径向距离称为齿根高；齿顶圆与齿根圆的径向距离称为齿高。其尺寸关系为：h＝ha+hf 5）齿厚s、槽宽e、齿距p——每个轮齿在分度圆上的弧长称为齿厚；每个齿槽在分度圆上的孤长称为槽宽；相邻两齿廓对应点间在分度圆上的弧长称为齿距。两啮合齿轮的齿距必须相等。齿距p、齿厚S、槽宽e间的尺寸关系为：p=s+e，标准齿轮的s=e。 6）模数——若以Z表示齿轮的齿数，则：分度圆周长=π d=zp，即d=zp/π。令p/π=m，则d=mz式中。称为模数。因为两齿轮的齿距p必须相等，所以它们的模数也相等。 为了齿轮设计与加工的方便，模数的数值已标准化。如表1所列。模数越大，轮齿的高度、厚度也越大，承受的载荷也越大，在相同条件下，模数越大，齿轮也越大。 7）压力角α——在两齿轮节圆相切点P处，两齿廓曲线的公法线（即齿廓的受力方向）与两节圆的公切线（即P点处的瞬时运动方向）所夹的锐角称为压力角，也称啮合角。对单个齿轮即为齿形角。标准齿轮的压力角一般为20”。 8）中心距a——两啮合圆柱齿轮轴线间的最短距离a=m(Z1+Z2)／2。 9）传动比i——主动齿轮的转速n1与从动齿轮的转速n2之比，即n1/n2。因为n1Z1=n2Z2, 故可得i=n1/n2=Z2/Z1 一对互相啮合的齿轮，其模数、压力角必须相等。 （2）直齿圆柱齿轮各部分的尺寸关系 齿轮的模数与各部分的尺寸都有重要关系.
两轴平行的齿轮传动直齿圆柱 齿轮传动 1、两轮轴线互相平行。 2、齿轮的齿长方向与齿轮轴线互相平 行。 3、两轮传动方向相反。 4、此种传动形式英勇最广泛。 直齿圆柱 齿轮传动 1、两轮轴线互相平行。 2、齿轮的齿长方向与齿轮轴线互相平 行。 3、两轮传动方向相反； 斜齿圆柱 齿轮传动1、轮齿齿长方向线与齿轮轴线倾斜一个 角度。 2、与直齿圆柱齿轮传动相比，同时啮合 的齿数增多，传动平稳，传动的扭矩也 比较大。 3、运转时存在轴向力。 4、加工制造比直齿圆柱齿轮传动麻烦。斜齿圆柱 齿轮传动 非圆齿轮 传动 1、目前常见的非圆齿轮有椭圆形、扇形。 2、当主动轮等速转动时从动轮可以实现 有规则的不等速转动。 3、此种传动多见于自动化机构。 人字齿轮 传动 1、具有斜齿圆柱齿轮的优点，同时运转 时不产生轴向力。 2、适用于传递功率大，需作正反向运转 的机构中。 3、加工制造比斜齿圆柱齿轮麻烦。
两轴相交的齿轮传动交叉轴斜 齿轮传动 1、两轮轴线不再同一平面上，或者任意 交错，或者垂直交错。 2、两轮的螺旋角可以相等，也可以不相 等。 3、两轮的螺旋方向可以相同，也可以不 相同。 蜗杆传动 1、蜗杆轴线与蜗轮轴线成垂直交错。 2、可以实现大的传动比，传动平稳，噪 声小，有自锁。 3、传动效率较低，蜗杆线速度受一定限 制。 直齿锥齿 轮传动 1、两轮轴线相交于锥顶点，轴交角α有 三种，α〉90°，α=90°（正交）， α〈90°。 2、轮齿齿线的延长线通过锥点。 斜齿锥齿 轮传动 1、轮齿齿线呈斜向，或者说，齿线的延 长线不通过锥点，而是与某一圆相切。 2、两轮螺旋角相等，螺旋方向相反。 弧齿锥齿 轮传动 1、轮齿齿线呈弧形。 2、两轮螺旋角相等，螺旋方向相反。 3、与直齿锥齿轮传动相比，同时参加啮 合的齿数增多，传动平稳，传动的扭矩 较大。
齿轮基本知识 1.什么是齿廓啮合基本定律，什么是定传动比的齿廓啮合基本定律？齿廓啮合基本 定律的作用是什么？ 答：一对齿轮啮合传动，齿廓在任意一点接触，传动比等于两轮连心线被接触点的公法线所分两线段的反比，这一规律称为齿廓啮合基本定律。若所有齿廓接触点的公法线交连心线于固定点，则为定传动比齿廓啮合基本定律。 作用；用传动比是否恒定对齿廓曲线提出要求。 2.什么是节点、节线、节圆？节点在齿轮上的轨迹是圆形的称为什么齿轮？ 答：齿廓接触点的公法线与连心线的交点称为节点，一对齿廓啮合过程中节点在齿轮上的轨迹称为节线，节线是圆形的称为节圆。具有节圆的齿轮为圆形齿轮，否则为非圆形齿轮。 3.什么是共轭齿廊？ 答：满足齿廓啮合基本定律的一对齿廓称为共轭齿廓。 4.渐开线是如何形成的？有什么性质？ 答：发生线在基圆上纯滚动，发生线上任一点的轨迹称为渐开线。 性质：（1）发生线滚过的直线长度等于基圆上被滚过的弧长。 （2）渐开线上任一点的法线必切于基圆。 （3）渐开线上愈接近基圆的点曲率半径愈小，反之则大，渐开线愈平直。 （4）同一基圆上的两条渐开线的法线方向的距离相等。 （5）渐开线的形状取决于基圆的大小，在展角相同时基圆愈小，渐开线曲率愈大，基圆愈大，曲率愈小，基圆无穷大，渐开线变成直线。 （6）基圆内无渐开线。 5.请写出渐开线极坐标方程。 答：rk = rb / cos αkθk= inv αk = tgαk一αk 6.渐开线齿廓满足齿廓啮合基本定律的原因是什么？ 答；（1）由渐开线性质中，渐开线任一点的法线必切于基圆 （2）两圆的同侧内公切线只有一条，并且两轮齿廓渐开线接触点公法线必切于两基圆，因此节点只有一个，即 i12 ＝ω1 / ω2 ＝O2P / O1P ＝r2′/ r1′= rb2 / rb1 = 常数 7．什么是啮合线？ 答：两轮齿廓接触点的轨迹。 8．渐开线齿廓啮合有哪些特点，为什么？ 答：（1）传动比恒定，因为i12 ＝ω1 /ω2＝r2′/r1′ ，因为两基圆的同侧内公切线只有一条，并且是两齿廓接触点的公法线和啮合线，因此与连心线交点只有一个。故传动比恒定。 （2）中心距具有可分性，转动比不变，因为i12 ＝ω1 /ω2＝rb2 / rb1 ，所以一对齿轮加工完后传动比就已经确定，与中心距无关。
第2章渐开线圆柱齿轮几何参数设计计算 2．1 概述 渐开线圆柱齿轮设计是齿轮传动设计中最常用、最典型的设计，掌握其设计方法是齿轮设计者必须具备的，对于其它类型的传动也有很大的帮助。在此重点讨论渐开线圆柱齿轮设计的设计技术。 2．2 齿轮传动类型选择 直齿（无轴向力） 斜齿（有轴向力，强度高，平稳） 双斜齿（无轴向力，强度高，平稳、加工复杂） 2．3 齿轮设计的主要步骤 多级速比分配 单级中心距估算 齿轮参数设计 齿轮强度校核 齿轮几何精度计算 2．4 齿轮参数设计原则 （1) 模数的选择 模数的选择取决于齿轮的弯曲承载能力，一般在满足弯曲强度的条件下，选择较小的模数，对减少齿轮副的滑动率、増大重合度，提高平稳性有好处。但在制造质量没有保证时，应选择较大的模数，提高可靠性，模数増大对动特性和胶合不利。 模数一般按模数系列标准选取，对动力传动一般不小于2 对于平稳载荷：mn=(0.007-0.01)a 对于中等冲击：mn=(0.01-0.015)a 对于较大冲击：mn=(0.015-0.02)a （2）压力角选择 an=20 大压力角（25、27、28、30）的优缺点：
优点：齿根厚度和渐开线部分的曲率半径增大，对接触弯曲强度有利。齿面滑动速度减小，不易发生胶合。根切的最小齿数减小。缺点：齿的刚度增大，重合度减小，不利于齿轮的动态特性。轴承所受的载荷增大。过渡曲线长度和曲率半径减小，应力集中系数增大。 小压力角（14.5、15、16、17.5、18）的优缺点： 优点：齿的刚度减小，重合度增大，有利于齿轮的动态特性。轴承所受的载荷减小。缺点：齿根厚度和渐开线部分的曲率半径减小，对接触弯曲强度不利。齿面滑动速度增大，易发生胶合。根切的最小齿数增多。 （3）螺旋角选择 斜齿轮螺旋角一般应优先选取整:10-13. 双斜齿轮螺旋角一般应优先选取:26-33. 螺旋角一般优先取整数，高速级取较大，低速级取较小。 考虑加工的可能性。 螺旋角增大的优缺点： 齿面综合曲率半径增大，对齿面接触强度有利。 纵向重合度增大，对传动平稳性有利。 齿根的弯曲强度也有所提高（大于15度后变化不大）。 轴承所受的轴向力增大。 齿面温升将增加，对胶合不利。 断面重合度减小。 （4）齿数的选择 最小齿数要求（与变位有关） 齿数和的要求 齿数互质要求 大于100齿的质数齿加工可能性问题（滚齿差动机构） 高速齿轮齿数齿数要求 增速传动的齿数要求 （5）齿宽和齿宽系数的选择 一般齿轮的齿宽由齿宽系数来确定， φa=b/a φd=b/d1 φm=b/mn φa=(0.2-0.4)
齿轮基本参数概念和参数计算 ----------项子澄6-11于五征 前言 齿抡中主要数学基础是几何,三角和解析几何,还有一点微积分,所以无需高深的数学.只有研究螺旋伞齿时才需要.但它很繁琐,要对各参数的相互关系有很清晰的几何概念并非易事.有人一直从事齿变速箱设计数十年,他能按公式计算齿轮但他对齿轮的概念很不清晰.一旦遇到计算矛盾就难着手分析.这次讲课重在概念和实用及与概念有关的公式推导.我对所讲到的所有公式都进行过推导如有要深入研究可问我.再有欢迎课堂中提问希望变被动学习为主动 一,渐开线形成原理(图一) 如图一可看作一条绳子的端点绕圆r b展开,或一根竿子在圆r b上滚动其端点的轨迹.如A⌒K⌒E即为渐开线. r b圆(NO)即为基圆..图中α角为啮合角(压力角),φ为渐开线展开角, θ为渐开线函数角,.KN为K点的曲率半径ρ..以上几个参数非重要.请注意它们角度关系 r b----------基圆 α-----压力角 φ-----渐开线展开角, θ-----渐开线函数角 ρ(如图KN)----- K点的曲率半径=N⌒A
二, 渐开线性质(图二) 1, 2,渐开线上任何一点的法线必切于基圆r b 3,渐开线形状只取决于基圆r b的大小 4,当基圆r b=∞时渐开线为直线∴可用齿条刀具加工齿轮 5,ρ=kN-----是K点的曲率半径, ρ=kN-=N⌒A弧长 6,一对渐开线齿啮合的充分和必要的条件是它们的基节相等.(见图三,以后节讲) 7,所谓变位齿轮就是其齿形在渐开线上选用不同的区段.(见图三,在下一节讲) 三, 渐开线方程 因极坐标方便直观我们只讲极坐标方程.(如图二) 以O为座标原点,由⊿ONK可得 r k=OK= r b/Cosαk---------------(1) 式中r b = ON, r k =OK θk=tgαk-αk---------------(2) (从直观可见, 当用弧度表示θk和αk时即得此式(证明:θk=φK-αk∵长度NK= N⌒A弧长∴, N⌒A弧度= (N⌒A弧长/ r b-) = (NK/ r b)= tgαk) θk称为渐开线角θk=invαk= tgαk-αk-.这是个超越函数. inv是involute 的缩写invαk称为渐开线函数亦可得ρ= r b tgαk------------------(1)’ 三渐开线齿轮基本知识 1分类 斜齿轮 (1)圆柱齿轮直齿轮 蜗轮蜗杆 直锥齿轮
引用齿轮参数解释 1) 什么是「模数」？ ★模数表示轮齿的大小。 模数是分度圆齿距与圆周率（π）之比,单位为毫米(mm)。 除模数外,表示轮齿大小的还有CP（周节：Circular pitch）与DP（径节：Diametral pitch）。 齿距是相邻两齿上相当点间的分度圆弧长。 2) 什么是「分度圆直径」？ ★分度圆直径是齿轮的基准直径。 决定齿轮大小的两大要素是模数和齿数、 分度圆直径等于齿数与模数(端面)的乘积。 过去,分度圆直径被称为基准节径。最近,按ISO标准,统一称为分度圆直径。3) 什么是「压力角」？ ★齿形与分度圆交点的径向线与该点的齿形切线所夹的锐角被称为分度圆压 力角。一般所说的压力角,都是指分度圆压力角。 最为普遍地使用的压力角为20°,但是,也有使用14．5°、15°、17．5°、22．5°压力角的齿轮。 4) 单头与双头蜗杆的不同是什么？ ★蜗杆的螺旋齿数被称为「头数」,相当于齿轮的轮齿数。 头数越多,导程角越大。 5) 如何区分R（右旋）?L（左旋）？ ★齿轮轴垂直地面平放, 轮齿向右上倾斜的是右旋齿轮、向左上倾斜的是左旋齿轮。 6) M（模数）与CP（周节）的不同是什么？ ★CP（周节：Circular pitch）是在分度圆上的圆周齿距。单位与模数相同为毫米。 CP除以圆周率（π）得M（模数)。 M（模数）与CP得关系式如下所示。 M（模数)＝CP／π（圆周率） 两者都是表示轮齿大小的单位。 7)什么是「齿隙」？ ★一对齿轮啮合时,齿面间的间隙。 齿隙是齿轮啮合圆滑运转所必须的参数。 8) 弯曲强度与齿面强度的不同是什么？ ★齿轮的强度一般应从弯曲和齿面强度的两方面考虑。 弯曲强度是传递动力的轮齿抵抗由于弯曲力的作用,轮齿在齿根部折断的强度。齿面强度是啮合的轮齿在反复接触中,齿面的抗摩擦强度。 9) 弯曲强度和齿面强度中,以什么强度为基准选定齿轮为好？ ★一般情况下,需要同时讨论弯曲和齿面的强度。 但是,在选定使用频度少的齿轮、手摇齿轮、低速啮合齿轮时,有仅以弯曲强度选定的情况。最终,应该由设计者自己决定。 10) 什么是「中心距」？ ★中心距是指一对齿轮的轴间距离。
内啮合齿轮参数计算 已知：m＝2.5、Z1＝15、Z2＝19、α0＝28°、ha*＝1.0、C*＝0.25、π＝3.14159 分度圆d1＝m×Z1＝37.5 mm （外齿轮） d 2＝m×Z2＝47.5 mm （内齿轮） 基圆d b1＝m×Z1×cosα0＝33.1105 mm d b2＝m×Z2×cosα0＝41.9400 mm 基节t b1＝t b2＝π×m×cosα0＝6.9346 mm 齿顶高ha1＝ha*×m＝2.5 mm ha2＝ha*×m＝2.5 mm 齿根高h f1＝(ha*＋C*)m＝3.125 mm h f2＝(ha*＋C*)m＝3.125 mm 齿顶圆直径 da1＝d1＋2 ha1＝42.5 mm da2＝d2－2 ha2＋Δda＝42.9949 mm Δda＝2 ×ha*2×m÷Z2÷tgα0 齿根圆直径d f1＝d1－2 h f1＝31.25 mm d f2＝d2＋2 h f2＝53.75 mm 全齿高h1＝ha1＋h f1＝5.625 mm h 2＝（d f2－da2）÷2＝5.375 mm 齿顶圆压力角αa1＝arccos(d b1÷da1)＝38.824442° αa2＝arccos(d b2÷da2)＝12.718233° 重合度ε＝(1÷2π)×[Z1 (tgαa1－tgα0) －Z2 (tgαa2－tgα0)]＝1.577 中心距a＝m÷2×（Z2－Z1）÷2＝5 mm 齿顶厚Sα1＝da1×(π÷2÷Z1＋invα0－invαa1)＝0.8724 mm Sα2＝da2×(π÷2÷Z2－invα0－invαa2)＝1.5452 mm 齿顶厚对应角度αd1＝360÷(da1×π÷Sα1)＝2.352229° αd2＝360÷(da2×π÷Sα2)＝4.118326° 分度圆弧齿厚S1＝m×(π÷2)＝3.927 mm S 2＝m×(π÷2)＝3.927 mm
齿轮参数解释 1) 什么是「模数」？ ★模数表示轮齿的大小。 模数是分度圆齿距与圆周率（π）之比,单位为毫米(mm)。 除模数外,表示轮齿大小的还有CP（周节：Circular pitch）与DP（径节：Diametral pitch）。 齿距是相邻两齿上相当点间的分度圆弧长。 2) 什么是「分度圆直径」？ ★分度圆直径是齿轮的基准直径。 决定齿轮大小的两大要素是模数和齿数、 分度圆直径等于齿数与模数(端面)的乘积。 过去,分度圆直径被称为基准节径。最近,按ISO标准,统一称为分度圆直径。 3) 什么是「压力角」？ ★齿形与分度圆交点的径向线与该点的齿形切线所夹的锐角被称为分度圆压力角。一般所说的压力角,都是指分度圆压力角。 最为普遍地使用的压力角为20°,但是,也有使用14．5°、15°、17．5°、22．5°压力角的齿轮。 4) 单头与双头蜗杆的不同是什么？ ★蜗杆的螺旋齿数被称为「头数」,相当于齿轮的轮齿数。 头数越多,导程角越大。 5) 如何区分R（右旋）?L（左旋）？ ★齿轮轴垂直地面平放, 轮齿向右上倾斜的是右旋齿轮、向左上倾斜的是左旋齿轮。 6) M（模数）与CP（周节）的不同是什么？ ★CP（周节：Circular pitch）是在分度圆上的圆周齿距。单位与模数相同为毫米。 CP除以圆周率（π）得M（模数)。 M（模数）与CP得关系式如下所示。 M（模数)＝CP／π（圆周率） 两者都是表示轮齿大小的单位。 7)什么是「齿隙」？ ★一对齿轮啮合时,齿面间的间隙。 齿隙是齿轮啮合圆滑运转所必须的参数。 8) 弯曲强度与齿面强度的不同是什么？ ★齿轮的强度一般应从弯曲和齿面强度的两方面考虑。 弯曲强度是传递动力的轮齿抵抗由于弯曲力的作用,轮齿在齿根部折断的强度。 齿面强度是啮合的轮齿在反复接触中,齿面的抗摩擦强度。 9) 弯曲强度和齿面强度中,以什么强度为基准选定齿轮为好？ ★一般情况下,需要同时讨论弯曲和齿面的强度。 但是,在选定使用频度少的齿轮、手摇齿轮、低速啮合齿轮时,有仅以弯曲强度选定的情况。最终,应该由设计者自己决定。
EXTERNAL SPUR GEAR DATA（外圆柱齿轮参数） manufacturing data（制造参数） part number（零件号） tooth form（齿面） gear type（齿轮类型） number of teeth（齿数） normal module（法向模数） normal pressure angle (at ref circle)法向压力角（在分度圆上） helix angle (at ref circle)螺旋角（在分度圆上） helical lead（螺旋导程） hand of helix（旋向） reference face width（参考齿宽） outside diameter（齿顶圆直径） chamfer diameter（倒圆直径） reference(pitch)circle diameter（分度圆直径）或节圆 start of active profile diameter有效渐开线起始圆直径 form diameter 展成直径 root diameter齿根圆直径 base circle diameter基圆直径 whole depth全齿高 normal circular tooth thickness (at reference circle)法向弧齿厚（在分度圆上）root type齿根形式 root fillet radius 齿根圆角半径 lead crown齿向鼓形 HOB DATA滚刀参数 pressure angle压力角 tooth thickness at reference line分圆齿厚 protuberance凸角 tip radius齿顶圆半径 reference part number 零件号 INSPECTION DATA检验数据 profile tolerance and modifications齿形公差和修形 profile hollow齿形中凹 refernce pitch circle runout节圆跳动 pitch variation齿距偏差 lead variation齿向偏差 lead hollow齿向中凹 profile surface finish渐开线齿面精加工 ball diameter量球直径 dimension over two balls in same plane跨棒距 REFERENCE DATA-MATING GEAR对啮齿的参考参数 normal center distance 中心距 mating gear part number对啮齿轮零件号 mumber of teeth on mating gear对啮轮齿数 backlash (nominal CD ,ROOM TEMP)侧隙(法线方向，室温)
齿轮的参数和啮合条件 模具的卸螺纹机构中大多应用的是直齿圆柱齿轮，而且一般都是渐开线直齿圆柱齿轮，因此下面就以渐开线直齿圆柱齿轮为研究对象。 1、齿轮传动的基本要求 ①要求瞬时传动比恒定不变 ②要求有足够的承载能力和较长的使用寿命 2、直齿圆柱齿轮啮合基本定律 两齿轮廓不论在何处接触，过接触点所作的两啮合齿轮的公法线，必须与两轮连心线相交于一点“C”，这样才能保证齿轮的瞬时传动比不变。将所有“C”点连起来就成了2个外切圆，称之为分度圆，分度圆圆心距即齿轮圆心距。见图1 3、渐开线直齿圆柱齿轮参数 分度圆直径------“d”表示 分度圆周长--------“S”表示 齿轮齿距--------“p”表示 齿轮齿厚--------“sk”表示 齿轮齿槽宽--------“ek”表示 齿轮齿数--------“z”表示 齿轮模数--------“m”表示 齿轮压力角--------“ɑ”表示 齿轮传动比--------“i”表示 齿轮中心距--------“l”表示 见图2 4、计算公式如下： ①齿距= 齿厚+ 齿槽宽即：p = sk + ek ②模数的由来 因为S = Z x P = π x d d = P / π x Z π是无理数，为计算方便，将P / π 规定为常数，即模数，用m 表示，故有公式如下：d = m x z 即：分度圆直径等于模数乘以齿数。 我国规定模数有2个系列，优先采用第一系列。 模数第一系列：1、1.25、1.5、2、2.5、3、4、5、6 8 、10… 模数第二系列：1.75、2.25、2.75、3.25、3.5、4.5、5.5、7… ③压力角 我国规定：分度圆处的压力角为标准压力角，其值20°。 ④传动比 当模数一定时，传动比就等于齿数比，即i = Z1 / Z 2 ⑤中心距 当齿数确定时，中心距I = (Z1+Z2) / 2 * m 5、齿轮啮合条件 模数和压力角相同的齿轮都可以正确啮合。
标准齿轮模数尺数计算公式 找对应表太不现实了！ 告诉你一简单的： 齿轮的直径计算方法： 齿顶圆直径=（齿数+2）*模数 分度圆直径=齿数*模数 齿根圆直径=齿顶圆直径-(4.5×模数) 比如：M4 32齿34*3.5 齿顶圆直径=（32+2）*4=136mm 分度圆直径=32*4=128mm 齿根圆直径=136-4.5*4=118mm 7M 12齿中心距D=（分度圆直径1+分度圆直径2）/2 就是 （12+2）*7=98mm 这种计算方法针对所有的模数齿轮（不包括变位齿轮）。 模数表示齿轮牙的大小。 齿轮模数=分度圆直径÷齿数 =齿轮外径÷（齿数-2） 齿轮模数是有国家标准的（GB1357-78） 模数标准系列（优先选用）1、1.25、1.5、2、2.5、3、4、5、6、8、10、12、14、16、20、25、32、40、50 模数标准系列（可以选用）1.75，2.25，2.75，3.5，4.5，5.5，7，9，14，18，22，28，36，45 模数标准系列（尽可能不用）3.25，3.75，6.5，11，30 上面数值以外为非标准齿轮，不要采用！ 塑胶齿轮注塑后要不要入水除应力 精确测定斜齿轮螺旋角的新方法 Circular Pitch （CP）周节 齿轮分度圆直径d的大小可以用模数(m)、径节(DP)或周节(CP)与齿数(z)表示 径节P(DP)是指按齿轮分度圆直径(以英寸计算)每英寸上所占有的齿数而言 径节与模数有这样的关系: m=25.4/DP CP1/8模=25.4/DP8=3.175 3.175/3.1416(π)=1.0106模 1) 什么是「模数」？ 模数表示轮齿的大小。 R模数是分度圆齿距与圆周率（π）之比,单位为毫米(mm)。 除模数外,表示轮齿大小的还有ＣＰ（周节：Circular pitch）与ＤＰ（径节：Diametral pitch）。 【参考】齿距是相邻两齿上相当点间的分度圆弧长。 2) 什么是「分度圆直径」？ 分度圆直径是齿轮的基准直径。 决定齿轮大小的两大要素是模数和齿数、 分度圆直径等于齿数与模数(端面)的乘积。 过去,分度圆直径被称为基准节径。最近,按ISO标准,统一称为分度圆直径。 3) 什么是「压力角」？ 齿形与分度圆交点的径向线与该点的齿形切线所夹的锐角被称为分度圆压力角。一般所说的压力角,都是指分度圆压力角。 最为普遍地使用的压力角为２０°,但是,也有使用１４．５°、１５°、１７．５°、２２．５°压力角的齿轮。
齿轮各参数计算公式
模数齿轮计算公式: 名称代号计算公式 模数m m=p/π=d/z=da/(z+2) （d为分度圆直径，z为齿数） 齿距p p=πm=πd/z 齿数z z=d/m=πd/p 分度圆直径 d d=mz=da-2m 齿顶圆直径da da=m(z+2)=d+2m=p(z+2)/π 齿根圆直径df df=d-2.5m=m(z-2.5)=da-2h=da-4.5m 齿顶高ha ha=m=p/π 齿根高hf hf=1.25m 齿高h h=2.25m 齿厚s s=p/2=πm/2 中心距 a a=(z1+z2)m/2=(d1+d2)/2 跨测齿数k k=z/9+0.5 公法线长度w w=m[2.9521(k-0.5)+0.014z] 13-1 什么是分度圆?标准齿轮的分度圆在什么位置上？ 13-2 一渐开线，其基圆半径r b＝40 mm，试求此渐开线压力角 ＝20°处的半径r和曲率半径ρ的大小。 13-3 有一个标准渐开线直齿圆柱齿轮，测量其齿顶圆直径d a＝106.40 mm，齿数z=25，问是哪一种齿制的齿轮，基本参数是多少?
13-4 两个标准直齿圆柱齿轮，已测得齿数z l＝22、z2＝98，小齿轮齿顶圆直径d al＝240 mm，大齿轮全齿高h＝22.5 mm，试判断这两个齿轮能否正确啮合传动? 13-5 有一对正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮，它们的齿数为z1＝19、z2＝81，模数m＝5 mm，压力角 α＝20°。若将其安装成a′＝250 mm的齿轮传动，问能否实现无侧隙啮合？为什么？此时的顶隙（径向间隙）C是多少? 13-6 已知C6150车床主轴箱内一对外啮合标准直齿圆柱齿轮，其齿数z1＝21、z2＝66，模数m ＝3.5 mm，压力角α＝20°，正常齿。试确定这对齿轮的传动比、分度圆直径、齿顶圆直径、全齿高、中心距、分度圆齿厚和分度圆齿槽宽。 13-7 已知一标准渐开线直齿圆柱齿轮，其齿顶圆直径d al＝77.5 mm，齿数z1＝29。现要求设计一个大齿轮与其相啮合，传动的安装中心距a＝145 mm，试计算这对齿轮的主要参数及大齿轮的主要尺寸。 13-8 某标准直齿圆柱齿轮，已知齿距p＝12.566 mm，齿数z＝25，正常齿制。求该齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径、齿高以及齿厚。 13-9 当用滚刀或齿条插刀加工标准齿轮时，其不产生根切的最少齿数怎样确定?当被加工标准齿轮的压力角 α＝20°、齿顶高因数h a*＝0.8时，不产生根切的最少齿数为多少? 13-10 变位齿轮的模数、压力角、分度圆直径、齿数、基圆直径与标准齿轮是否一样? 13-11 设计用于螺旋输送机的减速器中的一对直齿圆柱齿轮。已知传递的功率P＝10 kW，小齿轮由电动机驱动，其转速n l＝960 r/min，n2＝240 r/min。单向传动，载荷比较平稳。 13-12 单级直齿圆柱齿轮减速器中，两齿轮的齿数z1＝35、z2＝97，模数m＝3 mm，压力α＝20°，齿宽b l＝110 mm、b2＝105 mm，转速n1＝720 r/min，单向传动，载荷中等冲击。减速器由电