齿轮类零件立体图绘制
齿轮类零件工作图的绘制和设计相关内容
齿轮类零件包括齿轮、蜗杆和蜗轮。
这类零件图中除有视图和技术条件外，还有啮合特性表，它一般在图样的右上角。
一、圆柱齿轮工作图1．视图圆柱齿轮零件图，一般用两个视图表达。
将齿轮轴线横置，采用全剖或半剖画出齿轮零件的主视图，其侧视图可以全画，也可以画成局部视图，只表达出轴孔和键槽的形状和尺寸。
若为斜齿圆柱齿轮，应在图中表示出其螺旋方向。
齿轮轴的视图与轴零件相似。
2．标注尺寸为了保证齿轮加工的精度和有关参数的测量，标注尺寸时要考虑到基准面。
齿轮零件工作图上的各径向尺寸以孔心线为基准注出，齿宽方向的尺寸则以端面为基准标出。
齿轮的分度圆直径是设计计算的基本尺寸，必须标出。
齿根圆是根据齿轮参数加工得到的，其直径按规定不必标注。
对于齿轮轴，不论车削加工还是切制轮齿都是以中心孔作为基准。
3．标注尺寸公差和形位公差齿轮基准面的尺寸公差和形位公差的项目与相应数值的确定都与传动的工作条件有关。
通常按齿轮的精度等级确定其公差值。
以下说明齿轮丁作图上需标注的尺寸公差和形位公差：(1)齿轮的轴孔是加工、测量和装配的重要基准，尺寸精度要求较高，应根据装配图上标定的配合性质和公差精度等级，查公差表，标出其极限偏差值。
(2)齿顶圆的偏差值与该直径是否作为测量基准有关，而且均为负值。
若选择以齿厚的极限偏差来保证齿轮副的侧隙要求时，齿顶圆成为测量基准，则齿顶圆直径的偏差中的齿坯尺寸和形状公差表。
(3)键槽宽度b的极限偏差和尺寸(d-t1)的极限偏差.(4)齿轮齿顶圆的径向圆跳动公差。
(5)齿轮端面的端面圆跳动公差。
(6)键槽的对称度公差。
(7)齿轮毛坯的加工精度对齿轮的加工精度及检测、安装精度的影响很大。
保证毛坯精度，就必须控制齿轮毛坯精度。
4．标注表面粗糙度齿轮加工表面相应的表面粗糙度度量数值查表4。
5．编写啮合特性表在齿轮工作图中应有啮合特性表，将其布置在图幅的右上角。
特性表内容包括：(1)齿轮的基本参数(齿数z，法向模数，齿形角，斜齿轮的螺旋角和旋向等)。
使用CATIA绘制斜齿轮(直齿轮)的画法教程
斜齿轮（直齿轮）的制作方法第一步：设置catia，通过工具（tools）——基础结构（options）——显示（relation），勾选“参数”和“关系”选项。
如图1-1和1-2所示：（英文版）（图1-2）（中文版）（图1-2）然后，单击“确定”。
第二步：单击“开始”——形状——创成式外形设计，将会出现“新建零件”窗口，如图2-1，对自己的零件进行命名（注：零件名称只能是英文、下划线和数字，如：xiechilun），单击“确定”，即进入工作界面。
（图2-2）（图2-1）第三步：对齿轮的各项参数进行输入。
参考：斜齿圆柱齿轮中有如下参数及参数关系，不涉及法向参数齿数Z 20 整数模数m 4 实数压力角a 20deg 角度齿顶圆半径 rk = r+m 长度分度圆半径 r = m*z/2 长度基圆半径rb = r*cosa 长度齿根圆半径 rf = r-1.25*m 长度螺旋角 beta 角度齿厚 depth 长度单击界面中的“知识工程”中的“f(x)”,如图3-1所示，进入参数输入界面，如图3-2所示。
（图3-1）输入参数具体步骤：（齿数（整数）、模数（实数）、压力角（角度）、齿厚（长度）螺旋角（角度）五个是需要数值的，其他值由公式计算。
下面以齿数z为例。
）如图3-2（1）选择参数类型，为整数；（2）点击左侧“新类型参数”；（必须先选择参数类型）（3）输入参数名称z；（4）输入参数值20；（5）同样方法输入模数和压力角；（注意更改参数类型）（图3-2）其他四个参数（rk、rf、r和rb）只需执行前三步即可，无需输入数值，可由稍后添加的公式得出；公式的编辑步骤（以rk为例）：（5）单击右侧的“添加公式”或是双击参数rk，将会出现“公式编辑器”窗口，如图3-3所示，在黑色框内输入公式：r+m。
单击“确定”，即完成对“rk”的公式的编辑，其值变为“44mm”。
其他三个参数的公式也如此。
最终应为图3-2所示。
减速器装配图、大齿轮零件图和输出轴零件图解读
第1章初始参数及其设计要求保证机构件强度前提下，注意外形美观，各部分比例协调。
初始参数：功率P=2.8kW，总传动比i=5第2章电动机2.1 电动机的选择根据粉碎机的工作条件及生产要求，在电动机能够满足使用要求的前提下，尽可能选用价格较低的电动机，以降低制造成本。
由于额定功率相同的电动机，如果转速越低，则尺寸越大，价格越贵。
粉碎机所需要的功率为kw=，故P8.2选用Y系列（Y100L2-4）型三相笼型异步电动机。
Y系列三相笼型异步电动机是按照国际电工委员会（IEO）标准设计的，具有国际互换性的特点。
其中Y系列（Y100L2-4）电动机为全封闭的自扇冷式笼型三相异步电动机，具有防灰尘、铁屑或其它杂务物侵入电动机内部之特点,B 级绝缘,工作环境不超过＋40℃,相对温度不超过95%,海拔高度不超过1000m,额定电压为380V,频率50HZ,适用于无特殊要求的机械上，如农业机械。
Y系列三相笼型异步电动具有效率高、启动转矩大、且提高了防护等级为IP54、提高了绝缘等级、噪音低、结构合理产品先进、应用很广泛。
其主要技术参数如下：型号：4YL2100-同步转速：min1500r/额定功率：kw=P3满载转速：min1420r/堵转转矩/额定转矩：)⋅TN/(2.2mn最大转矩/额定转矩：)/(T⋅N2.2mn质量：kg3.4极数：4极机座中心高：mm100该电动机采用立式安装，机座不带底脚，端盖与凸缘，轴伸向下。
2.2电机机座的选择第3章 传动比及其相关参数计算3.1 传动比及其相关参数的分配根据设计要求，电动机型号为Y100L2-4，功率P=3kw ，转速n=1420r/min 。
输出端转速为n=300r/min 。
总传动比： 73.430014401===n n i ； （3-1）分配传动比：取3=D i ； 齿轮减速器：58.1373.4===D L i i i ； （3-2） 高速传动比：5.158.14.14.112=⨯==L i i ； （3-3）低速传动比：05.15.158.11223===i i i L 。
项目四 绘制直齿圆柱齿轮零件图
如图所示为直齿圆柱齿轮零件，绘制其零件图。
学
习 通过完成此项目，掌握标准直齿圆柱齿轮轮齿部
目 标
分的名称、几何尺寸的计算;掌握单个和啮合的标
准直齿圆柱齿轮、锥齿轮及蜗轮蜗杆的规定画法;
初步掌握绘制直齿圆柱齿轮零件图的方法及步骤。
项目四 绘制直齿圆柱齿轮零件图
直齿圆柱齿轮
求模数m 查表2-4-1得m =2 mm。
实项施步目骤四 绘制直齿圆柱齿轮零件图
计算分度圆直径d和齿顶圆直径da
b.若通过测量齿顶圆直径求模数:当齿数为偶数时，直接测出齿顶圆直径，
如图（a） 所示;当齿数为奇数时，采用间接测量法，分别测出D1和H，然 后算出齿顶圆直径da=2H+D1，如图（b）所示。
为基准，轴向尺寸以齿轮对称面为基准。 （1）标注尺寸线及尺寸界线分别标注圆柱齿轮的定形、定位尺寸和
总体尺寸，如图所示。 （2）注写尺寸数字 齿轮的尺寸通过测量和计算得到，常使用的量
具有游标卡尺、千分尺和公法线千分尺等。
实项施步目骤项施步目骤四 绘制直齿圆柱齿轮零件图
（5）齿距、齿厚、槽宽:在分度圆上，相邻两齿对应齿廓之间的弧长称为齿
距，用p表示。在分度圆上，齿的两侧对应齿廓之间的弧长称为齿厚，用s表
示。
学项习资目料四 绘制直齿圆柱齿轮零件图
直齿圆柱齿轮各部分名称和代号
学项习资目料四 绘制直齿圆柱齿轮零件图
在分度圆上，齿槽的两侧对 应齿廓之间的弧长称 为齿槽宽，
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。
（6）中心距:两啮合齿轮轴 线间的距离称为中心 距，用a表 示，如图所示。装配准确的标准 齿轮中心距为
二级减速器装配图(有立体图)
15
浸油深度
中心高H
浸油深度：高速级一个齿高≥10mm（锥齿(0.5～1)b≥10mm）
低速级≤da2低/6
附件设计
视孔盖、通气器 放油螺塞 油标 吊钩 吊环
§8 减速器装配图设计
闷盖 透盖 轴承脂润滑 10 14～17 12 图册P85
起盖螺钉
手册P200/图65
几个常见错误
拆卸空间不足
轴头键槽的长度 键联接
套筒固定
轴头的长度要比毂的长度稍短，保证套筒齿轮的端面可靠固定。齿轮设计成齿轮轴的条件：
轴承定位轴肩
轴承定位轴肩需查轴承手册
带轮缺乏定位轴肩
齿轮缺乏定位轴肩
又要有足够的扳手空间，如何协调？
凸台
箱盖
箱座
剖分面
C1
C2
C1
C2
具体步骤
轴承旁螺栓凸台尺寸确定；
大、小齿轮端盖外表面圆弧R底确定；
箱体螺栓布局（注意：不能布置在剖分面上）
油面高度及箱座中心高度H
定油沟尺寸（油润滑）
油标凸台结构（一般倾斜45°）
其它附件设计：作用、位置、大小
C2
C2
C1
A
轴承旁螺栓凸台高度线
u
二级
一、结构
单击此处添加小标题
应表达内容 工作原理； 各零件装配关系； 各零件的形状和尺寸
单击此处添加小标题
装配图设计步骤——“三先三后” 准备阶段 布置图面： 比例1：1；（2）三视图；
8~12
△1
△2
△2
3、在主、俯视图上画出传动件中心线、 轮廓线及其箱体内壁线
a1
a2
注意：箱体尺寸应取整。
（2）确定轴承孔外端面的位置L
ProE-齿轮画法大全
第3章齿轮零件齿轮传动是最重要的机械传动之一。
齿轮零件具有传动效率高、传动比稳定、结构紧凑等优点。
因而齿轮零件应用广泛，同时齿轮零件的结构形式也多种多样。
根据齿廓的发生线不同，齿轮可以分为渐开线齿轮和圆弧齿轮。
根据齿轮的结构形式的不同，齿轮又可以分为直齿轮、斜齿轮和锥齿轮等。
本章将详细介绍用Pro/E创建标准直齿轮、斜齿轮、圆锥齿轮、圆弧齿轮以及蜗轮蜗杆的设计过程。
3.1直齿轮的创建3.1.1渐开线的几何分析图3-1 渐开线的几何分析渐开线是由一条线段绕齿轮基圆旋转形成的曲线。
渐开线的几何分析如图3-1所示。
线段s绕圆弧旋转，其一端点A划过的一条轨迹即为渐开线。
图中点（x1,y1）的坐标为：x1=r*cos(ang),y1=r*sin(ang) 。
(其中r为圆半径，ang为图示角度)对于Pro/E关系式，系统存在一个变量t，t的变化范围是0～1。
从而可以通过（x1,y1）建立（x,y）的坐标，即为渐开线的方程。
ang=t*90s=(PI*r*t)/2x1=r*cos(ang)y1=r*sin(ang)x=x1+(s*sin(ang))y=y1-(s*cos(ang))z=0以上为定义在xy平面上的渐开线方程，可通过修改x，y，z的坐标关系来定义在其它面上的方程，在此不再重复。
3.1.2直齿轮的建模分析本小节将介绍参数化创建直齿圆柱齿轮的方法，参数化创建齿轮的过程相对复杂，其中要用到许多与齿轮有关的参数以及关系式。
直齿轮的建模分析（如图3-2所示）：（1）创建齿轮的基本圆这一步用草绘曲线的方法，创建齿轮的基本圆，包括齿顶圆、基圆、分度圆、齿根圆。
并且用事先设置好的参数来控制圆的大小。
（2）创建渐开线用从方程来生成渐开线的方法，创建渐开线，本章的第一小节分析了渐开线方程的相关知识。
（3）镜像渐开线首先创建一个用于镜像的平面，然后通过该平面，镜像第2步创建的渐开线，并且用关系式来控制镜像平面的角度。
（4）拉伸形成实体拉伸创建实体，包括齿轮的齿根圆实体和齿轮的一个齿形实体。
Inventor中齿轮的绘制
Inventor中齿轮的绘制1、新建文件运行Inventor，新建文件，选择【Standard.ipt】，确定后进入草图界面。
2、建立旋转草图通过【直线】工具绘制截面轮廓，并用【通用尺寸】工具进行尺寸标注（其中“216.25”为齿根圆半径，数据以测量数据为准），得到如下草图：Tips：标注前可以先通过【固定】工具，将草图最左端的边固定住，再以从左至右的顺序标注。
图：【固定】工具的位置3、旋转生成齿轮主体点击工具栏的，退出草图。
点击左上角的，在弹出列表中选择“零件特征”，再点击其下面板中的【旋转】工具，选择草图最下端的边为“旋转轴”，确定，得到如下实体：4、建立减重孔草图选中减重孔所在平面，点击工具栏上的，进入草图绘制环境，绘制如下草图：5、拉伸创建一个减重孔退出草图环境，选择“零件特征”下的【拉伸】工具，选择刚绘制的圆草图，布尔方式设置为【切削】，终止方式设置为【贯通】，注意选择合适的拉伸方向。
确认后生成如下实体：6、环形阵列创建多个减重孔点击零件特征下的，选中减重孔特征。
旋转轴选择：点击任意圆柱面。
输入减重孔个数，确认后生成多个减重孔，如下图：7、建立拉伸键槽草图选择齿轮中心凸台的端面为草图平面，进入草图环境，绘制如下草图：8、拉伸键槽退出草图环境，选择“零件特征”下的【拉伸】工具，选择刚绘制的圆草图，布尔方式设置为【切削】，终止方式设置为【贯通】，注意选择合适的拉伸方向。
确认后生成如下实体：9、建立草图绘制轮齿轮廓点击“零件特征”下的，“添加”以下三个参数：模数M、齿数Z、压力角a （本例中的参数与测量数据有出入，以小组数据为准）。
选择未倒角一面的齿轮外缘的端面，创建草图。
绘制6条过圆心的直线，将竖直线“固定”，再将两直线间的角度标注为10度。
过直线与齿根圆的交点作圆的切线，从右至左的切线长度分别为：2ul*PI*M*(Z-2.5ul)/2ul*10deg/(360deg)2ul*PI*M*(Z-2.5ul)/2ul*2*10deg/(360deg)2ul*PI*M*(Z-2.5ul)/2ul*3*10deg/(360deg)2ul*PI*M*(Z-2.5ul)/2ul*4*10deg/(360deg)Tips：标注时选用，点击切线的两端点，应用后生成与直线平行的尺寸，再将尺寸修改为如上公式的值，值不需计算，直接拷贝公式即可。
减速器装配图、大齿轮零件图和输出轴零件图
第1章初始参数及其设计要求保证机构件强度前提下，注意外形美观，各部分比例协调。
初始参数：功率P=2.8kW，总传动比i=5第2章 电动机 2.1 电动机的选择根据粉碎机的工作条件及生产要求，在电动机能够满足使用要求的前提下，尽可能选用价格较低的电动机，以降低制造成本。
由于额定功率相同的电动机，如果转速越低，则尺寸越大，价格越贵。
粉碎机所需要的功率为kw P 8.2=，故选用Y 系列（Y100L2-4）型三相笼型异步电动机。
Y 系列三相笼型异步电动机是按照国际电工委员会（IEO ）标准设计的，具有国际互换性的特点。
其中Y 系列（Y100L2-4）电动机为全封闭的自扇冷式笼型三相异步电动机，具有防灰尘、铁屑或其它杂务物侵入电动机内部之特点,B 级绝缘,工作环境不超过＋40℃,相对温度不超过95%,海拔高度不超过1000m ,额定电压为380V ,频率50HZ ,适用于无特殊要求的机械上，如农业机械。
Y 系列三相笼型异步电动具有效率高、启动转矩大、且提高了防护等级为IP54、提高了绝缘等级、噪音低、结构合理产品先进、应用很广泛。
其主要技术参数如下：型号：42100-L Y 同步转速：min /1500r 额定功率：kw P 3= 满载转速：min /1420r堵转转矩/额定转矩：)/(2.2m N T n ⋅ 最大转矩/额定转矩：)/(2.2m N T n ⋅ 质量：kg 3.4 极数：4极机座中心高：mm 100该电动机采用立式安装，机座不带底脚，端盖与凸缘，轴伸向下。
2.2 电机机座的选择第3章 传动比及其相关参数计算3.1 传动比及其相关参数的分配根据设计要求，电动机型号为Y100L2-4，功率P=3kw ，转速n=1420r/min 。
输出端转速为n=300r/min 。
总传动比： 73.430014401===n n i ； （3-1）分配传动比：取3=D i ； 齿轮减速器：58.1373.4===D L i i i ； （3-2） 高速传动比：5.158.14.14.112=⨯==L i i ； （3-3）低速传动比：05.15.158.11223===i i i L 。
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7．布尔运算求交集。
图12-53 绘制轮齿轮廓线
图12-55 绘制长方体
图12-57 实体绕X轴旋转
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图12-54 旋转实体
图12-56 布尔运算求交集
图12-58 环形阵列轮齿
图12-59 布尔运算求并集
12.3.4 绘制键槽
1．绘制长方体。2．绘制键槽。
图12-60 绘制长方体
图12-61 绘制键槽
图12-51 合并1条轮廓线
图12-52 旋转实体
12.3.3 绘制蜗轮轮齿
1．旋转坐标系。
8．移动实体。
2．绘制轮齿轮廓线。 9．旋转实体。
3．合并轮齿轮廓线。 4．旋转实体。
10．移动实体。 11．环形阵列轮齿。 12．打开图层。
5．旋转坐标系。
13．布尔运算求并集。
6．绘制长方体。
12.3.5 渲染蜗轮
按12.1.4小节类似的方法，进行渲染设置，对蜗轮 进行渲染，结果如图12-62所示。
图12-62 渲染蜗轮
图12-35 绘制轮廓线
图12-36 绘制拉伸实体
图12-37 移动实体
图12-38 小齿轮立体图设计
12.2.4 渲染齿轮轴
按13.1.4小节类似的方法，进行渲染设置，对齿轮 轴进行渲染，结果如图12-39所示。
图12-39 齿轮轴渲染
12.3 蜗轮立体图
蜗轮立体图的绘制过程与大齿轮的绘制过程类似， 绘制蜗轮轮芯二维剖切面轮廓线，使用通过旋转 操作从二维曲面生成三维实体的方法生成蜗轮轮 芯实体；绘制蜗轮轮缘二维剖切面轮廓线，使用 通过旋转操作从二维曲面生成三维实体的方法生 成蜗轮轮缘实体；
图12-40 蜗轮立体图
绘制渐开线轮齿的二维轮廓线，使用通过拉伸操 作从二维曲面生成三维实体的方法生成轮齿基体， 采用旋转坐标系的方法绘制与轮齿基体成一定角 度的长方体，利用布尔运算求交集生成蜗轮的斜 齿轮，再利用环形阵列方法生成蜗轮完整的轮齿。 最后利用渲染操作对蜗轮进行渲染，生成蜗轮立 体图如图12-40所示。
12.2.1 绘制齿轮轴 1．建立新文件。 2．新建图层。 3．绘制边界线。 4．合并轮廓线。 5．旋转实体。 6．轴端面倒直角。 7．台阶面倒圆角。
图12-23 齿轮轴立体图 图12-24 绘制连续直线
图12-25 旋转实体 图12-26 轴端面倒直角 图12-27 台阶面倒圆角
12.1 齿轮立体图
本节将要讲述齿轮立体图(如图12-1所示)的绘制， 采用以下方法进行绘制。绘制齿轮二维剖切面轮 廓线，再使用通过旋转操作从二维曲面生成三维 实体的方法绘制齿轮基体；绘制渐开线轮齿的二 维轮廓线，使用从二维曲面通过拉伸操作生成三 维实体的方法绘制齿轮轮齿；
调用“圆柱体”命令和“长方体”命令，利用布 尔运算求差命令绘制齿轮的键槽和轴孔以及减轻 孔。最后利用渲染操作对齿轮进行渲染，学习图 形渲染的基本操作过程和方法。绘制的大齿轮立 体图如图12-1所示。
齿轮类零件立体图绘制
本章将学习3种典型机械零件的三维实体的绘制与 设计——齿轮、齿轮轴和蜗轮。本章在分析这3种 零件结构的基础上，深入讲解了每一种零件三维 实体的绘制方法和技巧。先绘制实体在二维平面 上的截面轮廓线，利用旋转操作从二维曲面生成 三维实体，再进行必要的图形细化处理，例如， 倒直角、倒圆角及绘制键槽。对于轮齿则采用环 形阵列的方法生成。
图12-28 绘制圆弧
图12-31 拉伸实体
图12-29 镜像圆弧
图12-32 环形阵列实体
图12-34 移动实体
图12-30 绘制直线
图12-33 旋转轮齿实体
12.2.3 绘制键槽
1．切换视角。 2．绘制键槽轮廓线。 3．拉伸实体。 4．移动实体。 5．布尔运算求差集。
(a)
(b)
图12-9 绘制圆弧 图12-10 镜像圆弧 图12-11 绘制直线
图12-12 拉伸实体
图12-13 环形阵列实体
图12-15 并集结果
图12-14 旋转和移动三维实体
12.1.3 绘制键槽和减轻孔
1．绘制长方体。
2．绘制键槽。 3．改变坐标系。
图12-16 绘制长方体
4．绘制圆柱体。
12.3.1 绘制蜗轮轮芯
1．建立新文件。 2．绘制中心线。 3．绘制边界线。 4．偏移直线。 5．图形修剪与倒角。 6．图形镜像。 7．合并轮廓线。 8．旋转实体。 9．新建图层。
图12-47 绘制边界线 图12-48 绘制偏移直线与圆
图12-49 蜗轮轮缘轮廓线
图12-50 蜗轮轮缘设计
图12-6 旋转实体
图12-7 实体倒圆角
图12-8 实体倒直角
12.1.2 绘制齿轮轮齿
1．切换视角。 2．创建新图层。 3．隐藏图层。 4．绘制直线。 5．绘制圆弧。 6．绘制镜像线。 7．镜像圆弧。
8．连接圆弧。 9．合并轮廓线。 10．切换视角。 11．拉伸实体。 12．环形阵列轮齿。 13．旋转实体。 14．打开图层1。 15．布尔运算求并集。
5．环形阵列圆柱体。
6．绘制减轻孔。
图12-18 绘制圆柱体
图12-17 绘制键槽 图12-19 环形阵列圆柱体
图12-20 绘制减轻孔
12.1.4 渲染齿轮
1．设置材质。 2．渲染设置。 3．保存渲染效果图。
图12-21 “材质浏览器” 对话框
图12-22 “渲染输出文件”对话框
12.2 齿轮轴立体图
图12-1 齿轮立体图
12.1.1 绘制齿轮基体
1．建立新文件。 2．绘制矩形。 3．分解矩形。 4．偏移直线。 5．修剪图形。 6．合并轮廓线。 7．旋转实体。 8．实体倒圆角。 9．实体倒直角。
图12-2 绘制矩形 图12-3 绘制偏移直线
图12-4 修剪图形 图12-5 合并齿轮 基体轮廓线
12.2.2 绘制齿轮轮齿
1．切换视角。 8．连接圆弧。
2．创建新图层。 9．合并轮廓线。
3．隐藏图层。 10．拉伸实体。
4．绘制直线。 11．环形阵列轮齿。
5．绘制圆弧。 12．布尔运算求并集。
6．绘制镜像线。 13．旋转实体。
7．镜像圆弧。
14．打开图层1。 15．布尔运算求并集。