第十一章圆柱齿轮公差资料教学课件

第十一章第十一章圆柱齿轮传动公差及检测圆柱齿轮传动公差及检测第第11.1节节 概概 述述11.1-1 齿轮传动的理想状态齿轮传动的理想状态11.1-2 齿轮传动的使用要求齿轮传动的使用要求11.1-3 齿轮加工误差的来源齿轮加工误差的来源11.1-4 齿轮加工误差的分类齿轮加工误差的分类11.1-1 齿轮传动的理想状态齿轮传动的理想状态1 1、齿轮的理想齿廓（或齿形）、齿轮的理想齿廓（或齿形）l轮齿两侧是形状相同、方向相反的渐开线曲面。轮齿两侧是形状相同、方向相反的渐开线曲面。11.1-1 齿轮传动的理想状态齿轮传动的理想状态2 2、渐开线齿轮传动的理想状态、渐开线齿轮传动的理想状态l正确的啮合条件正确的啮合条件pn1=pn2 或或 pb1=pb2传动比恒定（传动比恒定（i、i瞬时瞬时）。在啮合过程中，两齿廓的啮合点在啮合过程中，两齿廓的啮合点应在啮合线上。应在啮合线上。两齿轮的理想接触线两齿轮的理想接触线 接触线接触线:基圆圆柱的切平面与齿基圆圆柱的切平面与齿 面的交线。面的交线。直齿轮直齿轮:与齿轮轴线平行的直线。与齿轮轴线平行的直线。斜齿轮斜齿轮:与齿轮轴线夹角为与齿轮轴线夹角为b b的的 直线。直线。基圆齿距基圆齿距pbpn法向齿距法向齿距 NN斜齿轮斜齿轮直齿轮直齿轮齿轮副法向侧隙齿轮副法向侧隙jn1、传递运动的准确性、传递运动的准确性 要求要求:恒定恒定.2、传递运动的平稳性、传递运动的平稳性 要求要求:i 瞬时瞬时 保持恒定保持恒定.3、载荷分布的均匀性、载荷分布的均匀性4、传动侧隙（齿轮副）、传动侧隙（齿轮副）11.1-2 齿轮传动的使用要求齿轮传动的使用要求齿形误差齿形误差基节偏差基节偏差理想啮合点理想啮合点实实际际啮啮合合点点11.1-3 齿轮加工误差的来源齿轮加工误差的来源1、齿轮的加工误差、齿轮的加工误差l齿坯误差齿坯误差l机床误差机床误差l刀具误差刀具误差相对于轴线相对于轴线的径向跳动的径向跳动相对于轴相对于轴线的端面线的端面跳动或是跳动或是否垂直否垂直尺尺寸寸误误差差齿坯误差齿坯误差OO:机床工作台回转轴线机床工作台回转轴线OO:工件孔轴线工件孔轴线齿坯误差齿坯误差机床分度蜗轮的加工误差及安装机床分度蜗轮的加工误差及安装误差引起。误差引起。机床刀架导轨误差机床刀架导轨误差刀具的制造和安装误差刀具的制造和安装误差11.1-3 齿轮加工误差的来源齿轮加工误差的来源2、齿轮副的安装误差、齿轮副的安装误差 齿轮支撑件的制造误齿轮支撑件的制造误差和装配误差。差和装配误差。l箱体箱体l轴轴l轴套轴套l 减速箱减速箱减速器箱体零件图减速器箱体零件图中心距中心距、孔孔两公共轴线两公共轴线11.1-4 齿轮加工误差的分类齿轮加工误差的分类1、按其表现特征分：、按其表现特征分：l齿廓误差齿廓误差l齿距误差齿距误差l齿厚误差齿厚误差l齿向误差齿向误差2、按其方向特征分：、按其方向特征分：l径向误差径向误差l切向误差切向误差l轴向误差轴向误差 3、按其周期或频率特、按其周期或频率特 征分：征分：l长周期误差长周期误差(低频误差低频误差)l短周期误差短周期误差(高频误差高频误差)11.2-1 影响传递运动准确性的误差及其检验组影响传递运动准确性的误差及其检验组11.2-2 影响传递运动平稳性的误差及其检验组影响传递运动平稳性的误差及其检验组11.2-3 影响载荷分布均匀性的误差及其检验组影响载荷分布均匀性的误差及其检验组第第11.2节节 单个齿轮传动误差及其检验组单个齿轮传动误差及其检验组 单项指标单项指标综合指标综合指标长长周周期期误误差差径径向向误误差差齿圈径向跳齿圈径向跳动动Fr切向综合切向综合误差误差Fi齿距累积齿距累积误差误差Fp径向综合误径向综合误差差Fi 切切向向误误差差公法线长度公法线长度变动变动Fw11.2-1 影响传递运动准确性的误差及其检验组影响传递运动准确性的误差及其检验组误差项目误差项目FiFpFr+FwFi+FwFr(仅用于仅用于1012级级精度精度)检验组检验组11.2-2 影响传递运动平稳性的误差及其评定指标影响传递运动平稳性的误差及其评定指标 单项指标单项指标综合指标综合指标短短周周期期误误差差啮啮合合时时齿形误差齿形误差ff一齿切向一齿切向综合误差综合误差f i一齿径向一齿径向综合误差综合误差f i换换齿齿时时基节偏差基节偏差fpb齿距偏齿距偏差差fptf i（检验平稳性有严格要求的齿检验平稳性有严格要求的齿轮）轮）fi（检验需保证齿形的齿轮）（检验需保证齿形的齿轮）fpt或或fpb （检验（检验10101212级的低精级的低精度齿轮）度齿轮）fpt+fpb（检验（检验9 91212级、齿数较级、齿数较多的齿轮）多的齿轮）ff+fpb （检验用滚齿等连续展成（检验用滚齿等连续展成法加工出的齿轮）法加工出的齿轮）ff+fpt（检验用成形法铣齿、磨（检验用成形法铣齿、磨齿及分度展成法加工出的齿轮）齿及分度展成法加工出的齿轮）ff（检验检验1.251.25，6 6级及级及6 6级精度级精度以上的斜齿轮或人字齿轮）以上的斜齿轮或人字齿轮）检验组检验组误差项目误差项目斜齿轮：斜齿轮：螺旋线坡度误差螺旋线坡度误差ff影响接触影响接触高度的误高度的误差差影响接触影响接触长度的长度的误差误差直齿轮直齿轮齿形误差齿形误差ff基节偏差基节偏差fpb齿向误差齿向误差F斜斜齿齿轮轮窄斜窄斜齿轮齿轮接触线误接触线误差差Fb宽斜宽斜齿轮齿轮接触线误接触线误差差Fb轴向齿距轴向齿距偏差偏差Fpx11.2-3 影响载荷分布均匀性的误差及其检验组影响载荷分布均匀性的误差及其检验组F(直齿轮直齿轮)Fb（检验（检验1.251.25，齿向线，齿向线不作修正的斜齿轮）不作修正的斜齿轮）Fpx+ff （检验（检验1.251.25，齿向线不作修正，齿向线不作修正的斜齿轮）的斜齿轮）Fpx+Fb （检验（检验1.251.25，齿向线不作修正，齿向线不作修正的斜齿轮）的斜齿轮）检验组检验组误差项目误差项目评定齿轮副精度的指标评定齿轮副精度的指标影响的传动性能影响的传动性能齿轮副的切向综合误差齿轮副的切向综合误差 Fic传动准确传动准确齿轮副的一齿切向综合误差齿轮副的一齿切向综合误差f ic传动平稳传动平稳接触斑点接触斑点承载均匀承载均匀轴线平行度误差轴线平行度误差fx fy中心距偏差中心距偏差fa齿轮副侧隙齿轮副侧隙齿轮副的法向侧隙齿轮副的法向侧隙jn第第11.3节节 齿轮副误差及其评定指标齿轮副误差及其评定指标第第11.4节节 渐开线圆柱齿轮的精度设计渐开线圆柱齿轮的精度设计 （GB100951988GB100951988）11.4-1 齿轮精度等级齿轮精度等级11.4-2 齿轮副侧隙齿轮副侧隙11.4-3 齿轮精度的标注与设计齿轮精度的标注与设计11.4-1 齿轮精度等级齿轮精度等级1 1、齿轮的精度等级、齿轮的精度等级（GB100951988GB100951988）1 1、2 2待发展级待发展级3 3、4 4、5 5高精度级高精度级6 6、7 7、8 8中精度级中精度级9 9、1010、1111、1212低精度级低精度级11.4-1 齿轮精度等级齿轮精度等级2 2、单个齿轮的公差及检验组、单个齿轮的公差及检验组（GB100951988GB100951988）第第公差组公差组公差与极限偏差公差与极限偏差Fi、Fi、Fp、Fr、Fw误差特性误差特性以齿轮一转为周期的误差以齿轮一转为周期的误差对使用性能的影响对使用性能的影响传动准确性传动准确性第第公差组的公差组的检验组检验组1）Fi 2）Fp（Fpk）3）Fi+Fw4）Fr+Fw5）Fr（用于（用于1012级精度）级精度）11.4-1 齿轮精度等级齿轮精度等级2 2、单个齿轮的公差及检验组、单个齿轮的公差及检验组（GB100951988GB100951988）第第公差组公差组公差与极限偏差公差与极限偏差fi、fi、ff、fpb、fpt、ff误差特性误差特性齿轮一转内多次重复出现的误差齿轮一转内多次重复出现的误差对使用性能的影响对使用性能的影响传动平稳性传动平稳性第第公差组的公差组的检验组检验组1 1）fI 2）ff+fpb3）ff+fpt 4）fpt+fpb 5）fI 6）ff7）fpt或或fpb11.4-1 齿轮精度等级齿轮精度等级2 2、单个齿轮的公差及检验组、单个齿轮的公差及检验组（GB100951988GB100951988）第第公差组公差组公差与极限偏差公差与极限偏差F、Fb、Fpx误差特性误差特性齿向线误差齿向线误差对使用性能的影响对使用性能的影响承载的均匀性承载的均匀性第第公差组的公差组的检验组检验组1）F2）Fb3）Fpx+ff4）Fpx+Fb11.4-1 齿轮精度等级齿轮精度等级3 3、齿轮副公差、齿轮副公差（GB100951988GB100951988）齿轮副的公差项目齿轮副的公差项目对使用性能对使用性能的影响的影响齿轮副的切向综合公差齿轮副的切向综合公差 Fic传动准确传动准确齿轮副的一齿切向综合公差齿轮副的一齿切向综合公差 f ic传动平稳传动平稳接触斑点接触斑点承载均匀承载均匀轴线平行度公差轴线平行度公差fx fy中心距偏差中心距偏差 fa齿轮副侧隙齿轮副侧隙齿轮副的法向侧隙齿轮副的法向侧隙（jnmax、jnmin）Fic=Fi1+Fi2fic=fi1+fi211.4-1 齿轮精度等级齿轮精度等级4 4、齿坯的精度、齿坯的精度（GB100951988GB100951988）1）齿坯的尺寸公差）齿坯的尺寸公差 齿轮的内孔或齿轮轴径以及顶圆和端齿轮的内孔或齿轮轴径以及顶圆和端面的尺寸公差。见面的尺寸公差。见表表11211121。2 2）齿坯工作基准的形位公差）齿坯工作基准的形位公差 作为齿坯基准面的形位公差、表面作为齿坯基准面的形位公差、表面 粗糙度见粗糙度见表表11211121。11.4-1 齿轮精度等级齿轮精度等级4 4、齿坯的精度、齿坯的精度（GB100951988GB100951988）2）齿坯工作基准的形位公差齿坯工作基准的形位公差u一个长圆柱（锥）一个长圆柱（锥）面的轴线面的轴线 11.4-1 齿轮精度等级齿轮精度等级4 4、齿坯的精度、齿坯的精度（GB100951988GB100951988）2）齿坯）齿坯工作基准的形位公差工作基准的形位公差u垂直于一个端垂直于一个端 平面且通过短平面且通过短 圆柱面的轴线圆柱面的轴线 11.4-1 齿轮精度等级齿轮精度等级4 4、齿坯的精度、齿坯的精度（GB100951988GB100951988）2）齿坯齿坯工作基准的形位公差工作基准的形位公差u两个短圆柱（锥）面的公共轴线两个短圆柱（锥）面的公共轴线 11.4-2.1 齿轮副侧隙的获得方法齿轮副侧隙的获得方法11.4-2.2 齿厚极限偏差的确定齿厚极限偏差的确定11.4-2.3 公法线平均长度偏差的计算公法线平均长度偏差的计算 11.4-2 齿轮副侧隙齿轮副侧隙 11.4-2.1 齿轮副侧隙的获得方法齿轮副侧隙的获得方法 1、在齿厚一定的条件下，在齿厚一定的条件下，改变齿轮传动中心距。改变齿轮传动中心距。2、在齿轮传动中心距一在齿轮传动中心距一 定的条件下，改变齿定的条件下，改变齿 厚。厚。GB10095-88规定：规定：采用采用基中心距制，基中心距制，即即固定中心距的极限偏差，固定中心距的极限偏差，通过通过减薄齿厚减薄齿厚来获得不同来获得不同的侧隙量的侧隙量j jnminnmin。齿轮副法向侧隙齿轮副法向侧隙11.4-2.1 齿轮副侧隙的获得方法齿轮副侧隙的获得方法3.3.齿厚的测量方法齿厚的测量方法 1 1）测量齿厚（分度圆）测量齿厚（分度圆）2 2）测量）测量公法线平均长度公法线平均长度11.4-2.2 齿厚极限偏差的确定齿厚极限偏差的确定11.4-2.2.1 齿厚偏差齿厚偏差11.4-2.2.2 齿厚极限偏差的确定齿厚极限偏差的确定 11.4-2.2.1 齿厚偏差齿厚偏差 1、齿厚偏差的概念、齿厚偏差的概念 在分度圆柱面上，齿厚的在分度圆柱面上，齿厚的 实际值与其公称值之差。实际值与其公称值之差。齿厚偏差齿厚偏差齿轮游标卡尺齿轮游标卡尺测量基准：测量基准：齿顶圆齿顶圆1 1）1414种齿厚极限偏差代号：大写种齿厚极限偏差代号：大写CS，偏差值依次递增，偏差值依次递增。2 2）每种代号所表示的齿厚极限偏差值是齿距极限偏差（）每种代号所表示的齿厚极限偏差值是齿距极限偏差（fpt）的倍数（表）的倍数（表11-2011-20）。）。3 3）齿轮副侧隙代号：由两个代表）齿轮副侧隙代号：由两个代表齿厚齿厚 极限偏差代号的极限偏差代号的字母组成如字母组成如FLFL。4 4）齿厚极限偏差一般通过）齿厚极限偏差一般通过计算来确定。计算来确定。2、国标规定的齿厚极限偏差代号、国标规定的齿厚极限偏差代号 11.4-2.2.1 齿厚偏差齿厚偏差图图11-32F L齿厚上偏差齿厚上偏差齿厚下偏差齿厚下偏差11.4-2.2.2 齿厚极限偏差的确定齿厚极限偏差的确定1 1、确定齿轮副所需的最小法向侧隙、确定齿轮副所需的最小法向侧隙（j jnminnmin）1 1）齿轮副侧隙的大小与齿轮的精度等级无关，）齿轮副侧隙的大小与齿轮的精度等级无关，只取决于齿轮的工作条件和使用要求。只取决于齿轮的工作条件和使用要求。2 2）最小法向侧隙）最小法向侧隙（j jnminnmin）的计算的计算jnmin=jn1+jn2补偿温升补偿温升：jn1=a(1t1-2t2)2sinn保证正常润滑：保证正常润滑：j jn2n2取决于润滑方式和齿取决于润滑方式和齿轮的工作速度（参见轮的工作速度（参见P216 P216）。）。11.4-2.2.2 齿厚极限偏差的确定齿厚极限偏差的确定2 2、确定齿厚的上偏差、确定齿厚的上偏差（E ESSSS）按式按式11-711-7计算。计算。2222221)cos()sin()cos(2nynxnpbpbnafafaFffJ+=b（11-5）22221104.220baFffJpbpbnn+=时，当o(11-5a)11.4-2.2.2 齿厚极限偏差的确定齿厚极限偏差的确定3 3、确定齿厚的公差、确定齿厚的公差(T TS S)和下偏差和下偏差(E ESiSi)T TS S、E ESiSi分别按式分别按式11-811-8、11-9 11-9计算。计算。第第公差组精度等级公差组精度等级4 45 56 67 78 89 9切齿径向进给公差切齿径向进给公差b br r值值1.26IT71.26IT7IT8IT81.26IT81.26IT8IT9IT91.26IT91.26IT9IT10IT10注：注：IT7IT10 按该齿轮分度圆直径查表按该齿轮分度圆直径查表1-8。11.4-2.2.2 齿厚极限偏差的确定齿厚极限偏差的确定4 4、确定齿厚极限偏差代号、确定齿厚极限偏差代号 用由式用由式11-711-7、11-911-9计算出的计算出的E ESSSS 和和E ESiSi分别分别除以齿距极限偏差除以齿距极限偏差fpt。根据。根据 和和 的比的比值，从图值，从图11-3211-32中选取相应的齿厚极限偏差中选取相应的齿厚极限偏差代号。代号。11.4-2.3 公法线平均长度偏差的计算公法线平均长度偏差的计算11.4-2.3 公法线平均长度偏差的计算公法线平均长度偏差的计算1 1、公法线平均长度偏差、公法线平均长度偏差（EW）的概念的概念 测得的公法线实际长度测得的公法线实际长度Wa 与其公称长度与其公称长度W之差。之差。公法线千分尺公法线千分尺11.4-2.3 公法线平均长度偏差的计算公法线平均长度偏差的计算2 2、公法线平均长度偏差的计算、公法线平均长度偏差的计算 公法线平均长度上、下偏差和公差公法线平均长度上、下偏差和公差（EwsEws、EwiEwi、TwTw）与齿厚偏差）与齿厚偏差呈函数关呈函数关系，参见系，参见P219P219的式的式11-1011-10、式、式11-1111-11、式式11-1211-12等。等。11.4-3 齿轮精度的标注与设计齿轮精度的标注与设计11.4-3.1 齿轮精度的标注齿轮精度的标注11.4-3.2 齿轮精度的设计齿轮精度的设计 11.4-3.1 齿轮精度的标注齿轮精度的标注9-8-8 HK GB/T1009519889-8-8 HK GB/T100951988齿厚下偏差齿厚下偏差齿厚上偏差齿厚上偏差第第公差组的精度等级公差组的精度等级第第公差组的精度等级公差组的精度等级第第公差组的精度等级公差组的精度等级 11.4-3.2 齿轮精度的设计齿轮精度的设计 1 1、确定齿轮的精度等级、确定齿轮的精度等级l根据齿轮对传动性能的主要要求，先确定一根据齿轮对传动性能的主要要求，先确定一个公差组的精度等级，然后再确定齿轮的其个公差组的精度等级，然后再确定齿轮的其它精度要求。它精度要求。l在同一公差组的各项公差和极限偏差要保持在同一公差组的各项公差和极限偏差要保持相同的精度等级；一般情况下，齿轮的三个相同的精度等级；一般情况下，齿轮的三个公差组选用相同的精度等级。公差组选用相同的精度等级。l通常根据齿轮的最高圆周速度来确定齿轮的通常根据齿轮的最高圆周速度来确定齿轮的精度等级，各种机械所采用的齿轮的精度等精度等级，各种机械所采用的齿轮的精度等级见表级见表11-411-4、11-511-5。l齿轮副中两个齿轮的精度等级一般取相同的齿轮副中两个齿轮的精度等级一般取相同的,也允许不同。也允许不同。11.4-3.2 齿轮精度的设计齿轮精度的设计2 2、确定齿轮的检验项目、确定齿轮的检验项目 各公差组的检验项目如前所述，国标推各公差组的检验项目如前所述，国标推荐的检验指标见表荐的检验指标见表11-2.11-2.3 3、确定齿轮副最小侧隙和计算齿厚偏差、确定齿轮副最小侧隙和计算齿厚偏差 详见详见11.4-211.4-2中所述。中所述。4 4、确定齿坯公差和表面粗糙度、确定齿坯公差和表面粗糙度 详见详见11.4-111.4-1中所述。中所述。11.4-3.2 齿轮精度的设计齿轮精度的设计5 5、绘制齿轮工作图、绘制齿轮工作图-圆柱齿轮圆柱齿轮P220齿轮表面粗糙齿轮表面粗糙度见表度见表11-22齿轮尺寸及形位齿轮尺寸及形位公差见表公差见表11-2111.4-2.4检检验验项项目目 11.4-3.2 齿轮精度的设计齿轮精度的设计5 5、绘制齿轮工作图、绘制齿轮工作图-轴齿轮轴齿轮谢谢大家！谢谢大家！万能测齿仪万能测齿仪双面啮合检查仪双面啮合检查仪齿轮径向跳动检查仪齿轮径向跳动检查仪公法线千分尺公法线千分尺单盘式渐开线检查仪单盘式渐开线检查仪齿厚游标卡尺齿厚游标卡尺齿距自动测量仪齿距自动测量仪齿形齿向检查仪齿形齿向检查仪xiexie!xiexie!谢谢！谢谢！