分度圆是为了便于齿轮设计和制造而选择的一个尺寸参考,其半径、直径、 齿厚 、齿槽宽、 齿距 分别以r、d、s、e和p表示。
概念
分度圆是为了便于齿轮设计和制造而选择的一个尺寸参考。齿轮分度圆上具有标准的模数和标准的
压力角
,所以取它作为齿轮各部分尺寸的计算基础。分度圆半径如图1中r所示。
分度圆直径的计算
渐开线标准圆柱齿轮 |
$$$$formula$$$$ |
$$$$formula$$$$ |
$$$$formula$$$$ ——模数 $$$$formula$$$$ ——齿数 |
斜齿圆柱齿轮 |
$$$$formula$$$$ |
$$$$formula$$$$ |
$$$$formula$$$$ —— 端面模数 $$$$formula$$$$ ——法面模数 $$$$formula$$$$ ——螺旋角 |
标准 直齿锥齿轮 |
$$$$formula$$$$ |
$$$$formula$$$$ |
轴交角 $$$$formula$$$$ |
分度圆上的尺寸性质
标准齿轮
的分度圆上齿厚
$$$$formula$$$$
与齿槽宽
$$$$formula$$$$
相等(如图2)。
且分度圆上相邻两尺对应点间的弧长,称为分度圆齿距 $$$$formula$$$$ ,即 $$$$formula$$$$ 。
分度圆上的压力角为标准值, $$$$formula$$$$ 。
分度圆与模数
当齿轮齿数已知的时候,分度圆直径 $$$$formula$$$$ 、齿距 $$$$formula$$$$ 与齿数 $$$$formula$$$$ 的关系如下:
$$$$formula$$$$ 或:
$$$$formula$$$$ 因式中有 $$$$formula$$$$ ,为使分度圆直径称为整数或简单小数,以便计算或测量,令 $$$$formula$$$$ , $$$$formula$$$$ 称为模数,单位是 $$$$formula$$$$ 。则 $$$$formula$$$$ 。
模数是及孙齿轮几何尺寸的基本参数。模数的大小反应的齿轮的厚、薄、大小和承载能力。模数现已标准化。
分度圆与变位齿轮
为了改善标准齿轮的一些不足之处,就必须突破标准齿轮的限制,对齿轮进行必要的修正,现在最为广泛采用的是 变位修正法 。
如果需要制造齿数小于17,而又不产生
根切现象
的齿轮,可以采用减小
齿顶高系数
$$$$formula$$$$
及增大压力角的方法。但减小
$$$$formula$$$$
将使
重合度
减小,而增大压力角又要使用非标准刀具。除这两种方法以外,解决上述问题最好的方法就是在加工齿轮的时候,将齿条刀具由标准位置相对于齿坯中心向外移出一段距离
$$$$formula$$$$
称为径向变位量(如图3),其中
$$$$formula$$$$
为
径向变位系数
,
$$$$formula$$$$
为模数,这样就不会发生根切现象了。这种改变刀具的相对位置来切制齿轮的方法,即所谓
变位修正法
。这时,刀具的分度线与齿轮轮坯的分度圆
不再相切
,这样加工出来的齿轮由于
$$$$formula$$$$
已不再是标准齿轮,故称其变位齿轮。
变位齿轮与标准齿轮的比较见图4。与变位齿轮分度圆相切的不再是刀具的中线,而是刀具的节线。 $$$$formula$$$$
分度圆弦齿厚的测量
分度圆弦齿厚
如图5所示,齿轮分度圆上的齿厚是弧长,不便测量;而弦长AB容易测量,该弦长以S表示,称为 分度圆弦齿厚 。在加工和测量时,以齿顶为基准,齿顶至弦AB的径向高度 $$$$formula$$$$ 称为分度圆弦齿高。标准齿轮的 $$$$formula$$$$ 和 $$$$formula$$$$ 的计算公式为:
$$$$formula$$$$ $$$$formula$$$$
式中, $$$$formula$$$$ $$$$formula$$$$ , $$$$formula$$$$ 分别为模数,齿数和齿顶高系数。
测量方法
测量分度圆弦齿厚需专用测量仪器(图6),且测量时必须以齿顶圆为基准,测量结果无疑受到齿顶圆精度的影响。因此对于 $$$$formula$$$$ >10 mm的齿轮,常常优先采用测量 公法线长度 的方法来检测齿轮的加工精度。如图7所示,使用千分尺(或精密游标卡尺)的两个卡脚跨过齿轮 $$$$formula$$$$ 个齿,与齿廓相切于A、B两点,两切点间的距离AB(或AC)称为公法线长度,用 $$$$formula$$$$ 表示,单位为 $$$$formula$$$$ 。
当 $$$$formula$$$$ 时,标准直齿圆柱齿轮的 公法线 计算公式为:
$$$$formula$$$$ 式中:
$$$$formula$$$$ —— 齿轮模数
$$$$formula$$$$ ——齿轮齿数
$$$$formula$$$$ —— 跨齿数
$$$$formula$$$$ 当计算所得的 $$$$formula$$$$ 不是整数的时候,必须四舍五入取整后方可带入公法线计算公式中计算 $$$$formula$$$$ 的值。 $$$$formula$$$$ 、 $$$$formula$$$$ 的值也可以从 机械设计手册 中直接查得。