圆柱齿轮传动的互换性

第一节 概 述 性质：常用件，齿廓部分结构是标准的，其他部分单独设 计。用于传动，传动效率高。 传动形式： 圆柱齿轮 传递两平行轴间运动 圆锥齿轮 传递两相交轴间运动 蜗轮、蜗杆 传递两交叉轴间运动 圆柱齿轮 圆锥齿轮 蜗轮蜗杆 要求一对齿轮在啮合时，在非工作齿面 间要有一定的 齿侧间隙 ，用来贮油、承受 变形。 一、圆柱齿轮传动的要求 .传递运动的准确性 .传动的平稳性 .载荷分布的均匀性 .齿侧间隙合理性 指齿轮在一转范围内，最大转角误差不超过一定的限度。 要求齿轮在转一齿范围内，瞬时传动 比变动不超过一定的限度。 要求一对齿轮啮合时，工作齿面要保证 一定的接触面积，从而避免应力集中，减 少齿面磨损，提高齿面强度和寿命。 传递准确、 传动平稳、 承载均匀、侧隙合理 对齿轮的工作要求： 1.齿轮的加工方法 齿轮副通过轮齿啮合实现传动，齿轮的轮齿可用 滚齿 、 插齿 、 剃齿 、 磨齿 等切齿工艺获得。 2.齿轮的加工误差 分析 （ 1）偏心 1）几何偏心：齿轮齿圈轴线与工作轴线不重合。属于径向误差。 齿坯安装偏心 加工的齿轮形状 2）运动偏心：齿轮齿距和公法线长度在局部上变长或变短。属 于切向误差。 分度蜗轮 6安装偏心 加工出的齿轮形状 （ 2）机床传动链的误差 当蜗杆有安装误差，会将误差带到被加工的轮齿上， 会产生齿距误差和齿形误差。 （ 3）滚刀的加工误差 滚刀本身的齿形等误差，必然会被复映到零件上。 （ 4）滚刀的安装误差 使齿轮产生径向误差，滚刀刀架导轨或齿坯轴线相 对于工作台旋转轴线的倾斜及轴向窜动，使滚到的进刀 方向与理论方向不一致，造成齿歪斜，产生齿向误差。 一、齿轮传动准确性的应检指标及检测 1.齿距累积总偏差 Fp 2.齿距累积偏差 Fpk 指在齿轮端平面上，在接近齿高中部的与齿轮基准 轴线同心的圆上，任意两个同侧齿面间的实际弧长与公 称弧长之代数差的最大绝对值。 齿序 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 F p 1.齿距累积总偏差 Fp 齿距分布不均匀 指在齿轮端平面上，在接近齿高中部的与齿轮基准 轴线同心的圆上，任意 K个齿距的实际弧长与公称弧长 的代数差。 2.齿距累积偏差 Fpk 合格条件： Fp Fp -Fpk Fpk+ Fpk 注意： 对于一般齿轮传动，不需要评定 Fpk。 对于齿数较多且精度要求很高的齿轮，要求评定一段 齿范围内（ k个齿距范围内）的齿距累积偏差 Fpk。 （ 1） 绝对测量法 :把实际 齿距直接与理论齿距比较 ，以获得齿距偏差的角度 值或线性值。 3.检测方法： 3.检测方法： （ 2）相对测量法：使用双测 头式齿距比较仪测量。 缺点：测量基准不是被测齿 轮的基准轴线，测量精度受 被测齿轮齿顶圆柱面对其基 准轴线的径向圆跳动的影响 。 二、影响传动平稳性应检指标及检测 在分度圆上（允许在齿高中部测量）， 实际齿距与公称齿距之差。公称齿距是指 所有实际齿距的平均值 。 包容实际齿廓工作部分且距 离为最小的两条设计齿廓之 间的法向距离是齿廓总偏差 是指实际齿廓对设计齿廓的 偏离量 （ 1） fpt 与 Fp、 Fpk是用 同一量具测量的，用 所测量得到的各个实 际齿距的平均值作为 理论齿距。 （ 2） F 通常用渐开线测量仪 来测量。 评定齿轮传动平稳性 的精度时，应在被测 齿轮圆周上测量均匀 分布的三个轮齿或更 多的轮齿左右齿面的 轮廓总偏差，取其中 的最大值作为评定值 。 合格条件 fpt在 fpt之间 FmaxF 三 、 轮齿载荷分布均匀性的应检指标及 检测 1.在齿宽方向是螺旋线总偏差 F 2.在齿高方向是传动平稳性的应检 指标 1.在齿宽方向是螺旋线总偏差 F 在基圆柱的切 平面内 ， 在齿宽工 作部分范围内包容 实际螺旋线且距离 为最小的两条设计 螺旋线之间的法向 距离为螺旋线总偏 差 。 3.检测方法 通常使用螺旋线偏 差测量仪来测量 。 评定轮齿载荷分 布均匀性的精度时， 应在被测齿轮圆周上 测量均匀分布的三个 轮齿或更多的轮齿左 右齿面的螺旋线总偏 差，取其中的最大值 作为评定值。 四 、 评定齿轮齿厚减薄量用的侧隙指标 及检测 1.齿厚偏差 Esn (极限偏差 Esns,Esni) 2.公法线平均长度偏差 Ew (极限偏差 Ews， Ewi) 1.齿厚偏差 Esn (极限偏差 Esns,Esni) 指在分度圆柱面上齿厚的实际值与其公称值之差。 通常测量弦 齿厚。 齿厚偏差检测 （ 1）使用游标测齿卡尺来测量 （ 2）测量的参数为弦齿厚 （ 3）缺点： 以齿顶圆为测量基准 ，因而，测量精度受齿顶 圆精度影响大。 2.公法线长度偏差 Ew(极限偏差 Ews， Ewi) W= mcos 3.14（ k-0.5） +zinv 2x msin 式中： k为跨齿数； m 为模数； Z为齿 数； inv为渐开 线函数， inv20 =0.014904 指实际公法线长度 W与公称公法线长度之差。 k = Z / 180 +0.5 与测量齿厚相比，测量公法线长度的测量精度不 受齿顶圆直径偏差和齿顶圆柱面对齿轮基准轴线的径 向圆跳动的影响，因而，应优选测量公法线长度。 注意： 第四节 评定齿轮精度时可采用的指标 及检测 用某种切齿方法生产第一批齿轮时，为了掌握 该齿轮加工后的精度是否达到规定的要求，需要按 第三节所述的应检精度指标对齿轮进行检测。合格 后，在工艺条件不变的条件下，用这种切齿方法继 续生产图样的齿轮时，以及作分析研究时，可以用 下列的指标来评定齿轮传递运动准确性和传动平稳 性的精度。 Fi是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮单面啮合时，在 被测齿轮一转内，实际圆周位移与理论圆周位移之差的总幅度值。 1.切向综合总偏差 Fi和一齿切向综合偏差 fi fi指被测齿轮与理想精确的测量齿轮单面啮合 时，在被测齿轮一齿距角内实际圆周位移与理论圆周 位移之差的最大幅度值，以弧长计。 360 转 角 误 差 转角 Fi fi 在齿轮一周内，测头在齿槽内于齿高中部双面接触，测头 相对于齿轮轴线的最大变动量。 2.齿圈径向圆跳动 Fr（公差 Fr） 3.径向综合总偏差 Fi （公差 Fi ）和一齿 径向综合偏差 fi 是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮双面啮合时，在被测齿 轮一转内，双啮中心距的最大变动量。 适用 范围 本标准适用于渐开线圆柱齿轮 精度 等级 标准对齿轮规定了 13个精度等级， 0级最高， 12级最低。 精度等级的选择 根据用途、使用条件、经济性确定主要项目的精度等 级。然后再确定其他项目的精度等级。精度等级的选择有 类比法、表格法及计算法，一般采用类比法。 对 Fi、 fi分别 规定 了 9个精度等级， 4、 5、 6-12级。 5 级精度是各级精度中的基础级。 1.根据使用要求不同，允许三项精度指标选用不同的等级 。但在同一项应检指标内，各项公差与极限偏差应保持相 同的精度等级。 2.齿轮副中两个齿轮的精度等级一般取同级，也允许取成 不同等级。此时按精度较低者确定齿轮副等级。 3.分度、读数齿轮主要要求是传递运动准确性，即控制齿 轮传动比的变化，可根据传动链要求的准确性选择第 项 精度等级。而第 项的误差是第 项误差的组成部分，相 互关联，一般可取同级。分度、读数齿轮对传递功率要求 不高，第 项的可低一级。 4.对高速动力齿轮要求 控制瞬时传动比 的变化，应首先选 择第 项的精度级。当速度很高时第 项的精度可取同级 ，速度不高时可选稍低等级。为保证一定的接触精度要求 ，故第 项精度不宜低于第 项。 5.对 承载齿轮 要求载荷在齿宽上均匀分布，应首先确定第 项的精度等级，第 、 项的精度可稍低，低速重载时 第 项的可稍低于第 项，中速轻载时则采用同级精度。 6.三项精度要求选不同精度时以不超过一级为宜。 齿轮精度的图样标注 例： 7GB/T10095.1-2001 表示所有精度指标的公差精度等级同为 7级。 例： 8(Fp、 fpt、 F)、 7（ F） GB/T10095.1-2001 表示齿轮传递运动准确性的精度等级为 8级；齿轮传 动平稳性精度等级为 8级；轮齿载荷分布均匀性的精度等 级为 7级。 齿轮精度的图样标注 GB/T10095-88 第 公差 组等级 第 公差 组等级 第 公差组等级 齿厚上偏差 Ess 齿厚下偏差 Esi 1） 7FL GB10095-88 2） 7-6-6GM GB10095-88 第六节 齿轮副的误差及公差 一对齿轮中心距偏差和轴线平行度误差对齿轮传动的 要求都有影响。前者影响侧隙大小，后者影响载荷分布均 匀性。 一、齿轮副中心距极限偏差 fa 是指在箱体两侧轴承跨距 L的范 围内，齿轮副两条轴线之间的实 际距离与公称中心距之差。 二、轴线平行度公差 轴线平面上的平行度误差是指实际被测轴线在轴线 平面上的投影对基准轴线的平行度误差 三、齿轮副的接触斑点 是指对安装好的齿轮副，在轻微制动下，运转后齿面 上分布的接触擦亮痕迹。 接触痕迹的大小 在齿面展开图上用百 分比计算 第八节 圆柱齿轮精度设计及应用 例题解： 1.确定齿轮的精度等级 小齿轮的分度圆直径 d1=60.606 大齿轮的分度圆直径 d2=239.394 公称中心距 a=150 齿轮圆周速度 v=1.04m/s. 查 表 12-9、 10，选取 第 1项精度为 8级 ，确定 第 2项精度为 8级 ， 第 项定为 7级 。小齿轮精度等级为 8-8-7。 2.确定齿轮的应检指标公差 查表 12-5，大齿轮的四项应检精度指标的公差为： Fp=0.070 fpt= 0.018 F=0.025 F =0.021. 3.确定公称齿厚及极限偏差 齿厚上偏差 =-0.061 齿厚下偏差 =-0.174 4.确定公称公法线长度及极限偏差 W= 87.552 EWs=Esns cosn - 0.72Fr sinn =-61 cos20 - 0.72 56sin20 =-71m EWm=Esni cosn + 0.72Fr sinn =-174 cos20 + 0.72 56sin20 =-150m 则，公法线长度为 87.552 -0.071 -0.150 图样标注 标题栏 模数 mn 3 齿数 z 79 压力角 20 螺旋角及方向 8 634” 精度等级 8-8-7 GB/T10095.1-2001 齿距累积总公差 Fp 0.070 单个齿距极限偏差 fpt 0.018 齿廓总公差 F 0.025 螺旋线总公差 F 0.021 公法线 长度 跨齿数 k 10 公称值 W 87.552 极限偏 差 Ews -0.071 Ewi -0.150 配偶齿轮齿数 z 20 中心距及极限偏差 a 150 0.032