《圆柱齿轮公差》PPT课件

第十章 圆柱齿轮公差与检测,1 齿轮传动的使用要求 2 影响齿轮使用要求的主要误差 3 齿轮的强制性检测精度指标、侧隙指标及其检测 4 评定齿轮精度时可采用的非强制性检测精度指标及 其检测 5 齿轮精度指标的公差（偏差允许值）及其精度等级 与齿轮坯公差 6 齿轮副中心距极限偏差和轴线平行度公差 7 圆柱齿轮精度设计示例,1 齿轮传动的使用要求,一、齿轮传递运动的准确性 齿轮在一转范围内传动比变化应尽量小，以保证主、从 动轮的运动协调。引起传递运动不协调的传动比最大变化 量以齿轮一转为周期。,图10-1,图10-2,二、齿轮的传动平稳性,齿轮回转过程中瞬时传动比变化应尽量小，以减少撞击、 振动和噪声。瞬时传动比的变化是由频繁出现的齿轮每个齿距 角范围内的单齿误差引起的，影响齿轮传动平稳性。 三、轮齿载荷分布的均匀性 齿轮工作时其工作齿面应接触良好，避免载荷集中于局部 齿面，以获得较大的承载能力和较长的寿命。 四、侧隙 齿轮传动装置装配后，主、从动齿轮工作齿面接触啮合时， 相邻的两个非工作齿面之间形成的侧隙（图10-34）应适当，用 以储存润滑油和补偿热变形、弹性变形。,图10-34,2 影响齿轮使用要求的主要误差,以滚齿为例来分析。 一、影响齿轮传递运动准确性的主要误差 影响齿轮传递运动准确性的误差，是齿轮齿距分布不 均匀而产生的以齿轮一转为周期的误差，来源于齿轮几 何偏心e1和运动偏心e2 。两者综合产生齿距累积总偏差。 1. 齿轮几何偏心 几何偏心e1 是指齿轮坯基准孔轴线与机床工作台上的 心轴的轴线的偏心（图10-4）。切齿时以心轴轴线为圆 心的圆上齿距分布均匀，由于e1 ，工作时以齿轮基准轴线 为圆心的圆上齿距分布不均匀（图10-5） 。,图10-4,图10-5,2. 齿轮运动偏心 运动偏心e2是指机床分度蜗轮几何偏心e1y复映到被切齿 轮上的误差（图10-6），因而使以齿轮基准轴线为圆心的圆 上齿距分布不均匀（图10-7）。 图10-6,2. 齿轮运动偏心 运动偏心e2是指机床分度蜗轮几何偏心e1y复映到被切齿 轮上的误差（图10-6），因而使以齿轮基准轴线为圆心的圆 上齿距分布不均匀（图10-7）。 图10-7,二、影响齿轮传动平稳性的主要误差,影响齿轮传递运动准确性的误差，是齿轮各个实际齿距 不相等（单个齿距偏差）和各个齿廓的形状误差（齿廓偏 差），来源于上一节所述引起齿轮齿距分布不均匀的加工 误差及齿轮刀具和机床分度蜗杆的制造误差和安装误差。 三、影响轮齿载荷分布均匀性的主要误差 齿轮啮合时使齿面接触不均匀的误差，在齿宽方向上是 齿向误差（直齿轮的轮齿方向不平行于齿轮基准轴线）或 螺旋线偏差，在齿高方向上是齿廓形状误差。 前者来源于机床刀架导轨倾斜和齿轮坯端面的轴向跳动 （图10-8、图10-9、图10-10），后者来源于第二节所述的 因素。,图10-8 图10-9,图10-10 四、影响侧隙的主要误差 齿轮上影响侧隙大小和侧隙不均匀的误差是齿轮的齿 厚偏差和齿厚变动量，它们分别来源于切齿时的上刀深 度和几何偏心。,3 齿轮的强制性检测精度指标、侧 隙指标及其检测,一、齿轮传递运动准确性的强制性检测精度 指标齿轮齿距累积总偏差FP FP 是指在齿轮端平面，在接近齿高中部的一个与齿轮基 准轴线同心的圆上，任意两个同侧齿面间的实际弧长与理论 弧长的代数差中的最大绝对值（图10-11）。 合格条件： FP FP （偏差允许值，公差）。,图10-11（a） （b）,二、齿轮传动平稳性的强制性检测精度指标 1. 齿轮单个齿距偏差fPt fPt是指在齿轮端平面上，在接近齿高中部的一个与齿 轮基准轴线同心的圆上，实际齿距与理论齿距的代数差 （图10-12），合格条件是各个均应在极限偏差fPt 范围 内。 fP t fPt + fP t 图10-12,2. 齿廓总偏差F F是指包容实际齿廓工作部分且距离为最小的两条 设计齿廓（理论齿廓）之间的法向距离（图10-15）。 合格条件： F F（齿廓总偏差允许值，公差）。 图10-15,三、轮齿载荷分布均匀性的强制性检测精 度指标,在齿宽方向 齿轮螺旋线总偏差F 对于直齿轮，其设计螺旋线（理论螺旋线）是一条平 行于齿轮基准轴线的平行线，F是指在齿宽工作部分 范围内包容实际螺旋线（实际齿向线）且距离为最小的 两条设计螺旋线之间的法向距离（图10-18）。 合格条件： F F （偏差允许值，公差）。 在齿高方向 齿轮传动平稳性的精度评定指标,图10-18,四、评定齿轮齿厚减薄量用的侧隙指标 1齿厚偏差Esn 对于直齿轮，Esn 是指在分度圆柱面上，实际齿厚 与公称齿厚之差（图10-21）；对于斜齿轮，指法向实 际齿厚与公称齿厚之差。 直齿轮分度圆上的公称弦齿厚snc与公称弦齿高hc 的计算公式（图10-22）： snc=mz sin hc=ra0.5mz cos,图10-21,图10-22,2. 公法线长度偏差Ew Ew 是指实际公法线长度Wk 与公称公法线长度（W， Wn）之差（图10-23）。 图10-23,直齿轮的公称公法线长度W和跨齿数k的计算公式： 对于标准齿轮 x=0，=20 k=z/9+0.5 W=m cos（k-0.5）+zinv 斜齿轮的公称公法线长度Wn和跨齿数k以及端面 压力角t和假想齿数 z 的计算公式： 在法向测量，斜齿标准齿轮 x n=0，n=20 tant =tann /tan z =zinvt /invn k= z /9+0.5 W n=m n cosn（k-0.5）+zinvt,小结：进行圆柱齿轮精度设计时，为了其三项精度和适当的侧隙需要，一般标注下列的公差和极限偏差： 齿轮齿距累积总偏差 FP的允许值FP 齿轮单个齿距偏差fPt的允许值（极限偏差）fPt 齿轮齿廓总偏差F的允许值F 齿轮螺旋旋线总偏差F的允许值F 齿轮跨齿数k ，公称公法线长度及其上、下偏差 齿轮公称弦齿高hc和公称弦齿厚snc及其上、下偏差,4 评定齿轮精度时可采用的非强制 性检测精度指标,在加工一批齿轮经检测合格后，在工艺条件不变的情况 下，继续加工时，可以采用下列的精度指标。 一、齿轮径向跳动Fr Fr 是指将量仪指示表测头相继放入被测齿轮的每个齿 槽内，当接于齿高中部的位置与左、右齿面接触时，从这 测头到该齿轮基准轴线的最大与最小距离之差（图10- 26）。 Fr 可用来评定齿轮传递运动准确性的精度。 合格条件： Fr F r （ Fr 的允许值，公差）。,图10-26,二、径向综合总偏差和一齿径向综合偏差 用双啮仪及其指示表测量两齿轮（被测齿轮与测量齿轮） 双面啮合时双啮中心距a的变动量a（图10-29）。 1. 径向综合总偏差Fi 在被测齿轮一转范围内，双啮中心距a的最大值与最 小值之差（图10-28）。 合格条件：Fi Fi（ Fi 的允许值，公差）。 2. 一齿径向综合偏差fi 在被测齿轮一齿（360/z）范围内，双啮中心距a的 最大值与最小值之差（图10-28），取各个fi中的最大 值fimax作为评定值。 合格条件： fimax fi（ fi 的允许值，公差）。,图10-29,Fi可用来评定齿轮传递运动准确性的精度。 fi可用来评定齿轮传动平稳性的精度。 图10-28,5 齿轮的精度等级与齿轮坯公差 一、齿轮的精度等级及其标注 1. 齿轮的精度等级 Fp、fpt、F、F、Fr 的精度等级各分0、1、2、3、12 十三级。Fi、fi的精度等级各分4、5、6、 、12九级。 02级：远景发展；35级：高精度；69级：中等精 度；1012级：低精度。,2. 精度等级的标注 当齿轮的三项精度要求为同一级（例如7级）时的标注 7 GB/T 10095.12008 当齿轮的三项精度要求不相同时（例如Fpt、fpt、F 为8级，F 7级）的标注 887 GB/T 10095.12008 二、齿轮坯公差 1. 盘形齿轮的齿轮坯公差（图10-30，附表10-5） 基准孔 直径尺寸公差 基准端面 轴向圆跳动公差 tt=0.2（Dd /b）F 齿顶圆柱面 直径尺寸公差，径向圆跳动公差tr=0.3Fp,图10-30,2. 齿轮轴的齿轮坯公差（图10-31 ，附表10-5 ） 两个轴颈 直径尺寸公差：通常按相配滚动轴承的要求确定。 分别对齿轮基准轴线的径向圆跳动公差： tr=0.3Fp 。 齿顶圆柱面 直径尺寸公差。 作为测量齿厚的基准时，对齿轮基准轴线的径向圆跳 动公差： tr=0.3Fp。,图10-31,6 齿轮副中心距极限偏差和轴线平 行度公差 一、齿轮副中心距极限偏差fa（图10-32） fa 是指齿轮副的两条轴线之间的实际距离（实际中 心距）与公称中心距a 之差。 fa 影响侧隙的大小。 图样上标注： afa 合格条件： fa fa + f,图10-32,二、齿轮副轴线平行度公差（图10-33） 轴线平面H 包含基准轴并通过被测轴线与一个轴 承中间平面的交点的平面。 垂直平面V 通过上述交点的垂直于H且平行 于基准轴线的平面。 H和V上的被测轴线对基准轴线的平行度误差 f和f都影响轮齿传递分布均匀性的精度。 合格条件： f f （公差） f f （公差） f=（L/b）F f=0.5 f,图10-33,7 圆柱齿轮精度设计示例 例 斜齿圆柱齿轮减速器从动齿轮精度设计。 功率：5kW，齿轮轴转速n1 =327r/min，=8634， 油池润滑。mn=3mm，n=20， z1=20，z2=79， b2=60mm，齿轮基准孔：58mm。 解 （1）确定精度等级 参考齿轮圆周速度v=（mn z1/cos ）、 n1 =1.04m/s 和普通圆柱齿轮减速器的有关资料，确定齿轮精度等级 为： 887 。,（2）确定强制性检测精度指标的公差（允许值） 按887 及齿轮有关参数、尺寸，由齿轮公差表格查得 Fp =70m fpb =25 m，F=25 m F =21 m （3）确定法公称公法线长度及其极限偏差 端面压力角t=arc tan（tann/cos）=20.186 假想齿数z=z2 inv t/ invn=81.274 跨齿数k = z/90.5=8.54，取k=10 Wn =mncosn（k0.5）+z2invt=87.552mm 上偏差Ews= 0.071mm，下偏差Ewi = 0.150mm,图10-37,