项目七 齿轮类零件设计

1、项目七,齿轮类零件设计,任务一 圆柱齿轮设计,任务背景 圆柱齿轮传动用于传递平行轴间动力和运动的一种齿轮传动。圆柱齿轮传动的传递功率和速度适用范围大，功率可从小于千分之一瓦到10万千瓦，速度可从极低到 300米/秒。这种传动工作可靠，寿命长，传动效率高（可达0.99以上），结构紧凑，运转维护简单。但加工某些精度很高的齿轮，需要使用专用的或高精度的机床和刀具，因而制造工艺复杂，成本高；而低精度齿轮则常发生噪声和振动，无过载保护作用。 圆柱齿轮零件是机械产品中经常使用的一种典型零件，它的主视剖面图呈对称形状，侧视图则由一组同心圆构成，如图7-1所示。本任务的制作思路。由于圆柱齿轮的1:1全尺寸平面

2、图大于A3图幅，因此为了绘制方便，需要先隐藏“标题栏层”和“图框层”，在绘图窗口中隐去标题栏和图框。按照1:1全尺寸绘制圆柱齿轮的主视图和侧视图，与前面章节类似，绘制过程中充分利用多视图互相投影对应关系。,操作步骤 1配置绘图环境 建立新文件。启动AutoCAD 2016应用程序，以“A3横向样板”文件为模板，建立新文件。 2新建图层 单击“默认”选项卡“图层”面板中的“图层特性”按钮，打开“图层特性管理器”对话框，新建图层。,3绘制中心线与隐藏图层 （1）绘制中心线。将“中心线层”设定为当前图层。单击“默认”选项卡“绘图”面板中的“直线”按钮，绘制直线(25, 170), 410, 170)

3、，直线(75, 47),(75, 292)和直线(270,47),(270,292)。,（2）隐藏图层。单击“默认”选项卡“图层”面板中的“图层特性”按钮，打开“图层特性管理器”对话框，关闭“标题栏层”和“图框层” 。 4绘制圆柱齿轮主视图 （1）绘制边界线。将当前图层从“中心线层”切换到“轮廓层”。单击“默认”选项卡“绘图”面板中的“直线”按钮，利用临时捕捉命令绘制两条直线，结果。 （2）偏移直线。单击“默认”选项卡“修改”面板中的“偏移”按钮，将最左侧的直线向右偏移量为33mm，再将最上部的直线向下偏移量依次为8、20、30、60、70和91mm。偏移中心线，向上偏移量依次为75和116m

4、m。,（3）图形倒角。单击“默认”选项卡“修改”面板中的“倒角”按钮，角度，距离模式，对齿轮的左上角处倒直角C4；凹槽端口和孔口处倒直角C4；单击“默认”选项卡“修改”面板中的“圆角”按钮，对中间凹槽底部倒圆角，半径为5mm；然后进行修剪，绘制倒圆角轮廓线。 （4）绘制键槽。单击“默认”选项卡“修改”面板中的“偏移”按钮，将中心线向上偏移8mm，将偏移后的直线放置在“轮廓层”，然后进行修剪。,（5）图形镜像。单击“默认”选项卡“修改”面板中的“镜像”按钮，分别以两条中心线为镜像轴进行镜像操作。 （6）绘制剖面线。切换到“剖面线”，单击“默认”选项卡“绘图”面板中的“图案填充”按钮，打开“图案填

5、充创建”选项卡。选择“ANSI31”图案作为填充图案。利用提取图形对象特征点的方式提取填充区域。完成圆柱齿轮主视图的绘制。,5绘制圆柱齿轮侧视图 （1）绘制辅助定位线。将当前图层切换到“轮廓层”。单击“默认”选项卡“绘图”面板中的“直线”按钮，利用“对象捕捉”在主视图中确定直线起点，再利用“正交”功能保证引出线水平，终点位置任意，绘制结果。 （2）绘制同心圆。单击“默认”选项卡“绘图”面板中的“圆”按钮，以右侧中心线交点为圆心, 半径依次捕捉辅助定位线与中心线的交点，绘制9个圆；删除辅助直线；再单击“默认”选项卡“绘图”面板中的“圆”按钮，绘制减重圆孔。注意，减重圆孔的圆环属于“中心线层”。单

6、击“默认”选项卡“修改”面板中的“打断”按钮，修剪阵列减重孔过长的中心线。,（3）绘制环形阵列圆孔。单击“默认”选项卡“修改”面板中的“环形阵列”按钮，以同心圆的圆心为阵列中心点，选取绘制的减重圆孔为阵列对象，设置阵列数目为6，填充角度为360，得到环形分布的减重圆孔。 （4）绘制键槽边界线。单击“默认”选项卡“修改”面板中的“偏移”按钮，偏移同心圆的竖直中心线，向左偏移，偏移量为33.3mm；水平中心线上下偏移量分别为8mm。并更改其图层属性为“轮廓层” 。 （5）修剪图形。对键槽进行修剪编辑，得到圆柱齿轮左视图。,（6）复制键槽。单击“默认”选项卡“修改”面板中的“复制”按钮，选择键槽轮廓

7、线和中心线。 （7）图形缩放。单击“默认”选项卡“修改”面板中的“缩放”按钮。 6尺寸标注 （1）切换图层。将当前图层切换到“尺寸标注层”。单击“默认”选项卡“注释”面板中的“标注样式”按钮，新建“机械制图标注”样式，将“主单位”选项卡中的比例因子设置为2，并将“机械制图标注”样式设置为当前使用的标注样式。,（2）线性标注。单击“默认”选项卡“注释”面板中的“线性”按钮，标注同心圆使用特殊符号表示法“C”表示“”，如“C100”表示“100”；标注其他无公差尺寸。 （3）设置带公差标注样式。单击“默认”选项卡“注释”面板中的“标注样式”按钮，打开“标注样式管理器”对话框，建立一个名为“副本机械

8、制图(带公差)”的样式，“基础样式”为“机械制图” 。在“新建标注样式”对话框中，设置“公差”选项卡。并把“副本机械制图(带公差)”的样式设置为当前使用的标注样式。,（4）线性标注。单击“默认”选项卡“注释”面板中的“线性”按钮，标注带公差的尺寸。 （5）同理，可以按照上述步骤标注其他公差尺寸。也可以利用线型尺寸标注时，在命令行中输入M，打开“文字格式”对话框，利用“堆叠”功能进行编辑。 （6）选择需要编辑的尺寸的极限偏差分别为，58。+0.030和0；240。0和-0.027；16。+0.022和-0.022；62.3。+0.20和0。,7形位公差标注 （1）插入基准符号。 （2）利用QLE

9、ADER命令标注形位公差。 （3）标注其他形位公差。用同样方法，完成圆柱齿轮其他形位公差标注。,（4）打开图层。单击“默认”选项卡“图层”面板中的“图层特性”按钮，打开“图层特性管理器”对话框，单击“标题栏层”和“图框层”属性中呈灰暗的“打开/关闭图层”图标，使其呈鲜亮色，在绘图窗口中显示图幅边框和标题栏。 8粗糙度标注 打开项目五/任务一中的粗糙度块，将其复制到图中合适的位置处，结合“多行文字”命令标注粗糙度，得到的效果。,9参数表标注 （1）将“注释层”设置为当前图层。单击“默认”选项卡“注释”面板中的“表格样式”按钮，打开“表格样式”对话框。 （2）单击“修改”按钮，打开“修改表格样式”

10、对话框。在该对话框中进行如下设置。“常规”选项卡中填充颜色为“无”，对齐方式为“正中”，水平单元边距和垂直单元边距都为1.5；“文字”选项卡中文字样式为“Standard”，文字高度为4.5，文字颜色为“ByBlock”；表格方向为“向下”。,（3）设置好文字样式后，确定退出。 （4）创建表格。单击“默认”选项卡“注释”面板中的“表格”按钮，打开“插入表格”对话框。设置插入方式为“指定插入点”，行和列设置为9行3列，列宽为8，行高为1行。“第一行单元样式”、“第二行单元样式”以及“所有其他行单元样式”都设置为“数据”。确定后，在绘图平面指定插入点，则插入空表格，并显示多行文字编辑器，不输入文字

11、，直接在多行文字编辑器中单击“确定”按钮退出。 （5）单击第1列某一个单元格，右击，利用特性命令调整列宽，使列宽变成65，用同样方法，将第2列和第3列的列宽拉成20和40。,（6）双击单元格，重新打开多行文字编辑器，在各单元格中输入相应的文字或数据。 10技术要求标注 将“注释层”设置为当前图层。单击“默认”选项卡“注释”面板中的“多行文字”按钮，标注技术要求。,11填写标题栏 将“标题栏层”设置为当前图层。在标题栏中输入相应文本。圆柱齿轮设计最终效果。 知识点详解 1单个圆柱齿轮 国家标准对齿轮画法作了统一规定，单个齿轮的画法见。齿顶圆和齿顶线用粗实线画出；齿根圆和齿根线用细实线画出，也可省

12、略不画；分度圆和分度线画细点画线，但取剖视后齿根线画粗实线，轮齿部分不画剖面线，其余结构按结构的真实投影画a。当需要表示斜齿轮和人字齿的齿线形状时，可用三条与齿线方向一致的细实线表示，见b、c。,（a） 直齿 （b）直齿 （c）斜齿 （d）人字齿 （外观视图） （全剖视图） （半剖视图） （局部剖视图）,2啮合的圆柱齿轮 两模数相同的齿轮才能相互啮合。两标准齿轮相互啮合时，它们的分度圆处于相切位置，画齿轮啮合图时，一般采用圆的视图（端面视图）和非圆视图（轴向视图）两个视图。在圆的视图中，按规定分别画出齿根圆、分度圆和齿顶圆三个圆，两分度圆应相切。采用简化画法时，允许不画齿根圆，啮合区内齿顶圆也

13、不画，（b）和（c）所示。在非圆的视图中，如未剖切，则在分度圆的相切处画一条粗实线，（b）和（b）。在剖视图中，当剖切平面通过两啮合齿轮的轴线时，在啮合区内，将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细虚线绘制（也可省略不画）。由于齿顶高和齿根高不相等，故一轮齿的齿顶线与其啮合的另一轮齿的齿根线间有0.25m的径向间隙。,（a） （b） （c） （d） （e）,任务二 圆柱齿轮轴设计,任务背景 齿轮轴指支撑传动零件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的机械零件，一般为金属圆杆状，各段可以有不同的直径。 本节将介绍圆柱齿轮轴的绘制过程。齿轮轴是对称结构，可以利用基本的“直线”和

14、“偏移”命令来完成图形的绘制；也可以利用图形的对称性，绘制图形的一半再进行镜像处理来完成。这里选择第一种方法。 操作步骤 1新建文件 选择“文件”“新建”命令，弹出“选择样板”对话框，单击“打开”按钮，创建一个新的图形文件。,2设置图层 单击“默认”选项卡“图层”面板中的“图层特性”按钮，弹出“图层特性管理器”选项板。在该选项板中依次创建“轮廓线”、“点划线”和“剖面线”3个图层，并设置“轮廓线”图层的线宽为0.5mm，设置“点划线”图层的线型为CENTER2，颜色为红色。 3绘制定位线 将“点划线”图层设置为当前图层，单击“默认”选项卡“绘图”面板中的“直线”按钮，沿水平方向绘制一条中心线；

15、将“轮廓线”图层设置为当前图层，单击“默认”选项卡“绘图”面板中的“直线”按钮，沿竖直方向绘制一条直线。 4绘制轮廓线 （1）单击“默认”选项卡“修改”面板中的“偏移”按钮，将水平中心线向上、下分别偏移15、19、20、23.5、30.303、33.303。 用同样的方法偏移其他的直线，并将偏移的直线转换到“轮廓线”图层，效果。,（2）单击“默认”选项卡“修改”面板中的“偏移”按钮，将竖直中心线向右偏移，偏移距离分别为55、107、140、150、215、225、255。 （3）单击“默认”选项卡“修改”面板中的“修剪”按钮，修剪掉多余的直线。 5绘制键槽 （1）单击“默认”选项卡“修改”面板

16、中的“偏移”按钮，将水平中心线分别向上、下偏移，偏移距离为4，同时将偏移的直线转换到“轮廓线”图层。,（2）单击“默认”选项卡“修改”面板中的“偏移”按钮，将直线ab向右偏移，偏移距离为3、53。 （3）单击“默认”选项卡“修改”面板中的“修剪”按钮和“删除”按钮，对偏移的直线进行修剪并删除多余的线条。 （4）单击“默认”选项卡“修改”面板中的“圆角”按钮，对角点c、d、e、g进行圆角，圆角半径为4mm。 6绘制齿轮轴轮齿 （1）将直线mn和st转换到“点划线”图层，并将其延长，效果。,（2）单击“默认”选项卡“修改”面板中的“偏移”按钮，将直线xy向上偏移，偏移距离为6.75；然后单击“默认

17、”选项卡“修改”面板中的“倒角”按钮，对角点o、p、x、y进行倒角，倒角距离为2；接着单击“默认”选项卡“绘图”面板中的“直线”按钮，在倒角处绘制直线。 7绘制齿形处的剖面图 （1）将“剖面线”图层设置为当前图层，单击“默认”选项卡“绘图”面板中的“样条曲线拟合”按钮，绘制一条波浪线。,（2）单击“默认”选项卡“修改”面板中的“修剪”按钮和“删除”按钮，修剪并删除多余的直线。 （3）将“轮廓线”图层设置为当前图层，单击“默认”选项卡“修改”面板中的“倒角”按钮，对角点k、h、r、j进行倒角，倒角距离为2；然后单击“默认”选项卡“绘图”面板中的“直线”按钮，在倒角处绘制直线。 （4）将当前图层设

18、置为“剖面线”图层。单击“默认”选项卡“绘图”面板中的“图案填充”按钮，在弹出的“图案填充创建”选项卡中选择填充图案为ANSI31，将“角度”设置为0，“比例”设置为1，其他为默认值。单击“拾取点”按钮，选择主视图上相关区域，单击“关闭”按钮，完成剖面线的绘制。这样就完成了主视图的绘制。,8绘制键槽处的剖面图 （1）将“点划线”图层设置为当前图层，单击“默认”选项卡“绘图”面板中的“直线”按钮，在对应的位置绘制中心线。 （2）将当前图层设置为“轮廓线”图层，单击“默认”选项卡“绘图”面板中的“圆”按钮，以o点为圆心，绘制半径为15的圆。 （3）单击“默认”选项卡“修改”面板中的“偏移”按钮，将

19、o点所在的水平中心线分别向上、下偏移4mm，将o点所在的竖直中心线向右偏移11mm，并将偏移后的直线转换到轮廓线层。,（4）单击“默认”选项卡“修改”面板中的“修剪”按钮，修剪多余的直线。 （5）将当前图层设置为“剖面线”图层，单击“默认”选项卡“绘图”面组中的“图案填充”按钮，完成剖面线的绘制。 9标注轴向尺寸 单击“默认”选项卡“注释”面板中的“标注样式”按钮，创建新的标注样式，并进行相应的设置，完成后将其设置为当前标注样式；然后单击“注释”选项卡“标注”面板中的“线性”按钮，对齿轮轴中的线性尺寸进行标注。,10标注径向尺寸 使用线性标注对直径尺寸进行标注。单击“注释”选项卡“标注”面板中

20、的“线性”按钮，标注各个不带公差的直径尺寸；然后双击标注的文字，在弹出的“特性”选项板中修改标注文字，完成标注；接下来创建新的标注样式，标注带公差的尺寸，方法与任务一中的步骤6节介绍的相同。,11标注表面粗糙度 单击“默认”选项卡“块”面板中的“插入”按钮，将表面结构符号图块插入到图中的合适位置，然后单击“注释”选项卡“文字”面板中的“多行文字”按钮，标注表面结构符号。,12标注几何公差 （1）基准符号。单击“默认”选项卡“绘图”面板中的“矩形”按钮、多边形 “图案填充”按钮、“直线”按钮和“文字”按钮，绘制基准符号。 （2）单击“注释”选项卡“标注”面板中的“公差”按钮，弹出“形位公差”对话

21、框。选择所需的符号、基准，输入公差数值，单击“确定”按钮即可，标注结果。,（3）在命令行中输入“QLEADER”，执行引线命令，对图中的倒角进行标注。 13标注参数表 （1）修改表格样式。单击“默认”选项卡“注释”面板中的“表格样式”按钮，在弹出的“表格样式”对话框中单击“修改”按钮，打开“修改表格样式”对话框。在该对话框中进行如下设置：在“常规”选项卡中将填充颜色设置为“无”，对齐方式为“正中”，水平页边距和垂直页边距都为1.5；在“文字”选项卡中将文字样式设置为“文字”，文字高度为6，文字颜色为ByBlock；在“边框”选项卡的“特性”选项组中单击“颜色”选项所对应的下拉按钮，选择颜色为“

22、洋红”，再将表格方向设置为“向下”。设置好表格样式后，单击“确定”按钮退出。 （2）创建并填写表格：单击“默认”选项卡“注释”面板中的“表格”按钮，创建表格，然后双击单元格，打开多行文字编辑器，在各单元格中输入相应的文字或数据，并将多余的单元格合并；也可以将前面绘制的表格调入图中，然后进行修改，快速完成参数表的绘制。,14标注技术要求 单击“默认”选项卡“绘图”面板中的“多行文字”按钮，标注技术要求。 15插入标题栏 单击“默认”选项卡“块”面板中的“插入”按钮，将标题栏插入到图中合适的位置；然后单击“默认”选项卡“绘图”面板中的“多行文字”按钮，填写相应的内容。至此圆柱齿轮轴绘制完毕。 知识

23、点详解 齿轮轴的加工方法是有很多的。主要是采用滚切、铣削和磨削等切削加工方法，也可采用冷打、冷轧等塑性变形的加工方法。 （1）滚切法。 （2）铣削法。 （3）磨削法。 （4）冷打法。,任务三 腹板式带轮设计,任务背景 带轮常用铸铁制造，有时也采用钢或非金属材料（如塑料、木材等）。铸铁带轮允许的最大圆周速度为25m/s，速度更高时，采用铸铁或钢板冲压后焊接。塑料带轮的重量轻、摩擦系数大，常用于机床中。,（a）实心式 （b）腹板式 （c）轮辐式,首先绘制主视图，然后绘制左视图，最后进行尺寸标注。 操作步骤 1绘制主视图 （1）选择“文件”“新建”命令，弹出“选择样板”对话框，以“无样板打开公制（M

24、）”方式建立新文件，创建一个新的图形文件。,（2）单击“默认”选项卡“图层”面板中的“图层特性”按钮，弹出“图层特性管理器”选项板。在该选项板中依次创建“点划线”、“轮廓线”和“剖面线”3个图层，并设置“轮廓线”图层的线宽为0.5mm，设置“点划线”图层的线型为CENTER2。 （3）将“点划线”图层设置为当前图层，单击“默认”选项卡“绘图”面板中的“直线”按钮，沿水平和竖直方向绘制两条中心线。,（4）将“轮廓线”图层设置为当前图层，单击“默认”选项卡“修改”面板中的“偏移”按钮，将水平中心线向上偏移65.5、62.5、53.5、47.5、43.5、24、20、10；同理，将竖直中心线向左、右

25、各偏移3.5、15、17.5。 （5）单击“默认”选项卡“修改”面板中的“修剪”按钮，修剪掉多余的线条，并将偏移的直线转换到“轮廓线”图层。,（6）单击“默认”选项卡“修改”面板中的“修剪”按钮，修剪掉多余线条。 （7）单击“默认”选项卡“修改”面板中的“偏移”按钮，将最左边竖线向右偏移，偏移距离分别为10和25，并将偏移的直线转换到“点划线”图层。 （8）再次单击“默认”选项卡“修改”面板中的“偏移”按钮，将直线ab向左、右各偏移5.5；然后以c为起点，单击“默认”选项卡“绘图”面板中的“直线”按钮，绘制与竖直线成289的斜线，以d为起点，单击“默认”选项卡“绘图”面板中的“直线”按钮，绘制

26、与竖直线成251的斜线。,（9）单击“默认”选项卡“修改”面板中的“延伸”按钮，将第（8）步绘制的两条斜线向上延伸，然后调用“修剪”命令修剪掉多余的线条。 （10）单击“默认”选项卡“修改”面板中的“镜像”按钮，镜像对象为虚线部分，以直线mn为镜像线，镜像结果。 （11）单击“默认”选项卡“绘图”面板中的“直线”按钮，分别以o、p、q、t点为起点，绘制两条角度分别为2.3和-2.3的角度线；然后单击“默认”选项卡“修改”面板中的“删除”按钮，删除掉多余的直线，或者单击“默认”选项卡“修改”面板中的“旋转”按钮，将直线旋转，效果如图7-74所示。 （12）单击“默认”选项卡“修改”面板中的“倒角

27、”按钮。,重复“倒角”命令，将其他边进行倒角处理，并且绘制键槽。 （13）单击“默认”选项卡“修改”面板中的“偏移”按钮，将水平中心线向上偏移11.3，并将其置为“轮廓线”图层。 （14）单击“默认”选项卡“修改”面板中的“圆角”按钮，对带轮进行圆角，半径为2。 （15）单击“默认”选项卡“修改”面板中的“镜像”按钮，镜像对象为直线xy以上部分，以直线xy为镜像线；然后在镜像结果中删除多余的直线。 （16）将当前图层设置为“剖面线”图层。单击“默认”选项卡“绘图”面板中的“图案填充”按钮，打开“图案填充创建”选项卡。单击“图案”面板上的“图案填充图案”按钮，打开“图案填充图案”下拉列表。在列表

28、中选择ANSI31图案，特性设置，将“角度”设置为0。,2绘制左视图 （1）将当前图层设置为“轮廓线”图层；单击“默认”选项卡“修改”面板中的“偏移”按钮，将主视图中的竖直中心线向右偏移，偏移距离为50；然后单击“默认”选项卡“绘图”面板中的“圆”按钮，分别绘制半径为10、10.7、48.03、48.76、65.5的同心圆；最后单击“默认”选项卡“修改”面板中的“修剪”按钮，修剪掉左半个圆。,（2）单击“默认”选项卡“修改”面板中的“偏移”按钮，将左视图中的竖直中心线向右偏移，偏移距离为2。单击“默认”选项卡“绘图”面板中的“直线”按钮，捕捉交点绘制水平直线，使其与刚偏移的直线垂直相交。 （3）首先将第（2）步偏移的直线转换到“轮廓线”图层，然后单击“默认”选项卡“修改”面板中的“修剪”按钮，修剪掉多余的