齿轮的互换性更新

互 换 性 与 技 术 测 量,圆,柱,齿,轮,传,动,的,互,换,性,世界因为转动而伟大,1、,概 述,对齿轮传动的要求因其在不同机械中的用途不同而异：,传递运动的准确性,传动的平稳性,载荷分布的均匀性,传动侧隙,要求齿轮在一转范围内，速比变化（最大转角误差）限制在一定范围内，以保证从动件与主动件的运动协调一致。,1、,概 述,对齿轮传动的要求因其在不同机械中的用途不同而异：,传递运动的准确性,传动的平稳性,载荷分布的均匀性,传动侧隙,要求齿轮传动瞬时传动比（转一齿的转角）的变化尽量小。以保证低噪声、低冲击和较小振动。,1、,概 述,对齿轮传动的要求因其在不同机械中的用途不同而异：,传递运动的准确性,传动的平稳性,载荷分布的均匀性,传动侧隙,1、,概 述,对齿轮传动的要求因其在不同机械中的用途不同而异：,传递运动的准确性,传动的平稳性,载荷分布的均匀性,传动侧隙,2、齿轮的加工误差,一、偏心,(1)几何偏心e,j,(2)运动偏心e,y,二、机床传动链的高频误差,三、滚刀的加工误差,四、滚刀的安装误差,2、齿轮的加工误差,由于齿廓的形成是滚刀对齿坯周期地连续滚切的结果，因此。,加工误差具有周期性是齿轮误差的特点。,上述几方面产生的齿轮加工误差中。两种偏心所产生的齿轮误差以齿轮一转为周期，称为长周期误差；,后三项因素所产生的误差，以分度蜗杆一转或齿轮一齿为周期，而且频率较高，在齿轮一转中多次重复出现。称为短周期误差,(,或高频误差,) 。,2、齿轮的加工误差,当齿轮只有长周期误差时。其误差曲线如图所示，将产生运动不均匀，是影响齿轮运动准确性的主要误,差，但在低速情,况下，其传动还,是比较平稳的。,2、齿轮的加工误差,当齿轮只有短周期误差时，其误差曲线如图所示，这种在齿轮一转中多次重复出现的高,频误差将引起齿轮瞬时传动比的变化，使齿轮传动不平稳，在高速运转中。将产生冲击、振动和噪声。因而，对这类误差必须加以控制。,2、齿轮的加工误差,实际上，齿轮运动误差是一条复杂周期函数曲线，它既包含有短周期误差也包含有长周期误差,。,2、齿轮的加工误差,在齿轮精度分析中为了便于分析齿轮各种误差对齿轮传动质量的影响，,按误差相对于轮齿的方向：又可分为,径向误差、切向误差和轴向误差,。,2、齿轮的加工误差,按齿轮误差项目对齿轮传动性能的主要影响：将齿轮加工误差分为三组。,即影响运动准确性的误差，为第,I,组；,影响传动平稳性的误差，为第,II,组，,影响载荷分布均匀性的误差，为第,III,组。,3、影响齿轮传递运动准确性的误差,在齿轮传动中影响传递运动准确性的误差，主要是齿轮的长周期误差，由第I公差组检验，共有以下五项误差：,切向综合误差,F,i,与切向综合公差,F,i,齿距累积误差,F,p,与齿距累积公差,F,p,齿,圈径向跳动误差,F,r,与齿圈径向跳动公差,F,r,径向综合误差,F,i,与径向综合公差,F,i,公法线长度变动误差,F,W,与公法线长度变动公差,F,W,3、影响齿轮传递运动准确性的误差,经过上述分析可以得出以下几点结论。,1),F,r,，,F,i,主要是由e,j,引起的；,2),F,W,是由e,y,引起的；,3),F,P,是由e,j,和e,y,综合引起的,4),F,i,是由长、短周期误差综合影响的结果,。,4、,影响齿轮传动平稳性的误差,影响齿轮传动平稳性的误差主要是短周期误差由第II公差组检验，共有以下六项误差：,一齿切向综合误差,f,i,与一齿切向综合公差,f,i,一齿径向综合误差,f,i,及其公差,f,i,齿形误差,f,f,与齿形公差,f,f,基节偏差,f,pb,与基节极限偏差,f,pb,齿距偏差,f,pt,与齿距极限偏差土,f,pt,螺旋线波度误差, f,f,与螺旋线波度公差,f,f,5、影响载荷分布均匀性的指标,在理论上。一对轮齿的啮合过程，是由齿顶到齿根每一瞬间都是沿全齿宽接触的，若不考虑弹性变形的影响，每一瞬间轮齿都是沿一条直线接触的。,5、影响载荷分布均匀性的指标,对于直齿轮齿面是切于基圆柱的平面上与轴线平行的直线KK的运动轨迹渐开面，所以轮齿每瞬间的接触线是一根平行于轴线的直线K一K(,图,)。,5、影响载荷分布均匀性的指标,对于斜齿轮，齿面是切于基圆柱的平面上与轴线夹角为,b,的直线K一K的运动轨迹渐开螺旋面，所以轮齿每瞬间的接触线是一根在基圆柱的切平面上与基圆柱母线夹角为,b,的直线K一K (,图,)。,5、影响载荷分布均匀性的指标,实际上，由于齿轮的制造和安装误差，啮合齿在齿长方向上并不是沿全齿宽接触，而在啮合过程中也并不是沿全齿高接触。,对于直齿轮，影响接触线长度的是齿向误差，影响接触高度的是齿形误差；,对于宽斜齿轮，影响接触线长度的是轴向齿距误差,(,或螺旋线误差,),，影响接触高度的是齿形误差和基节偏差。一般对接触线长度的要求高于对接触高度的要求。,5、影响载荷分布均匀性的指标,齿向误差,F,与齿向公差,F,接触线误差,F,b,及接触线公差,F,b,轴向齿距法向偏,F,px,与轴向齿距法向极限偏差土,F,px,由第III公差组检验，共有以下三项误差：,5、影响载荷分布均匀性的指标,F,是指在分度圆柱面上齿宽有效部分范围内(端部倒角部分除外)包容实际齿向线，,且距离最小的两条设计齿向线之间的端面距离。,F,是指齿向误差F,的最大允许值。,6、齿轮副侧隙的评定指标,在齿轮的加工误差中，影响齿轮副侧隙的误差主要是:,齿厚偏差,E,s,与齿厚公差,T,s,公法线平均长度偏差,E,Wm,。,E,s,是指分度圆柱面上齿厚实际值与公称值之差，,如图所示,。,E,ss,表示齿厚上偏差,E,si,表示齿厚下偏差(对斜齿轮是指法向齿厚而言)。,为了保证齿轮传动侧隙，,齿厚的上下偏差均应为负值。,T,s,是指齿厚偏差E,s,的最大允许值。,6、齿轮副侧隙的评定指标,由于在分度圆柱面上齿厚不便于测量，所以实际测量时用分度圆弦齿厚s代替。,公法线平均长度偏差,E,Wm,：,是指在齿轮一周内，实际公法线长度的平均值与公称值之差。,6、齿轮副侧隙的评定指标,齿轮齿厚减薄会使公法 线长度变短，因此也可以用 公法线平均长度偏差来间接,评定侧隙,。,公法线平均长度偏差,E,Wm,可以在测量公法线长度变动,F,W,时同时得到。,6、齿轮副侧隙的评定指标,F,W,是指在齿轮一周范围内, 实际公法线长度最大值与最小值之差。(,第I公差组,),F,W,是指公法线长度变动误差,F,W,的最大允许值。,公法线长度W是指跨k个齿的异侧齿廓间的公共法线长度。,6、齿轮副侧隙的评定指标,公法线平均长度偏差,E,Wm,与公法线长度变动,F,W,不同：,6、齿轮副侧隙的评定指标,E,Wm,需要将测量值与公称值对比，影响侧隙；,F,W,是指在齿轮一周范围内, 实际公法线长度最大值与最小值之差。影响齿轮传动准确性。,公法线平均长度偏差,E,Wm,的上、下偏差无法在国标中直接查到，设计中需要根据齿厚上、下偏差换算得到。,后面介绍（齿轮副的侧隙）,6、齿轮副侧隙的评定指标,7、齿轮副的评定指标,齿轮副的检验是将一对齿轮在实际状态下进行检验，以全面评定齿轮的精度。齿轮副的评定指标有,：,齿轮副切向综合误差,F,ic,齿轮副切向相邻齿综合误差,f,ic,齿轮副接触斑点,圆周侧隙,j,t,和法向侧隙,j,n,轴线平行度误差,f,x,、,f,y,齿轮副的中心距偏差,f,a,传动误差,安装误差,7、齿轮副的评定指标,齿轮副切向综合误差,F,ic,：,是指装配好的齿轮副，在啮合转动足够多的转数内，一个齿轮相对于另一个齿轮的实际转角与公称转角之差的总幅度值（以分度圆弧长计）。这里所说的足够多转数，是为了使一对齿轮在相对位置变化的全部周期中，让误差充分显示出来。,7、齿轮副的评定指标,齿轮副切向相邻齿综合误差,f,ic, ：,是指安装好的齿轮副，在啮合足够多的转数内，一个齿轮相对于另一个齿轮的一个齿距,的实际转角与公称转角之差的最大幅度值，以分度圆弧长计值。,7、齿轮副的评定指标,齿轮副切向综合误差,F,ic,齿轮副切向相邻齿综合误差,f,ic,7、齿轮副的评定指标,齿轮副接触斑点,齿轮副的接触斑点 是指装配好的齿轮副， 在轻微制动下，运转后 齿面上分布的接触擦亮 痕迹。,以接触痕迹的大小在齿面展开图上的百分数来计算.,齿长方向,齿高方向 P234,7、齿轮副的评定指标,圆周侧隙,j,t,和法向侧隙,j,n,齿轮副的法向侧隙,jn,是齿轮副工作齿面接触时，非工作齿面间的最小距离,在生产中，亦可检验圆周侧隙,jt,它是指齿轮副中一个齿轮固定时，另一个齿轮的圆周晃动量，以分度圆上的弧长计,上述四项相应地用以评定齿轮副的运动准确性，传动平稳性，齿面接触精度及侧隙要求。,7、齿轮副的评定指标,齿轮副的中心距偏差,f,a,是指在齿轮副的中心平面内实际中心距与公称中心距的差,.,7、齿轮副的评定指标,轴线平行度误差,f,x,、,f,y,除单个齿轮的误差项目影响齿面的接触精度外，齿轮副轴线的平行度误差亦同样影响接触精度。,基准平面,第五节 渐开线圆柱齿轮的精度标准,GB/T10095.1-201渐开线圆柱齿轮精度,国家标准。该标准适用于平行轴传动的渐开线圆柱齿轮及其齿轮副，其法向模数m,n,1mm ，基本齿廓按GB/Tl35601渐开线圆柱齿轮基本齿廓的规定。当m,n,40mm，d4000mm时，其公差或极限偏差值可按标准给出的公差计算式或关系式计算。,渐开线圆柱齿轮的精度标准,1、精度等级,1,、,2,、,3,、,4,、,、,12,级,高 低,7,级是基本级（基础级），用一般切齿加工方法可以达到，用的最广；,齿轮副：一般同级。,渐开线圆柱齿轮的精度标准,2、齿轮传动的检验（公差组）,传递运动的准确性,传动的平稳性,载荷分布的均匀性,传动侧隙,影响齿轮传递运动准确性的误差,第I公差组:,切向综合公差,F,i,（,综合评定项目,）,齿距累积公差,F,p,齿圈径向跳动公差,F,r,径向综合公差,F,i,（,径向误差评定项目,）,公法线长度变动公差,F,W,（,切向误差评定项目,）,教材P237表112。对于1012级齿轮，加工机床都能满足要求，故只需检验,F,r。,影响齿轮传动平稳性的误差,第II公差组：,一齿切向综合公差,f,i,（,综合评定项目,）,一齿径向综合公差,f,i,（,径向误差评定项目,）,齿形公差,f,f,基节极限偏差,f,pb,齿距极限偏差土,f,pt,螺旋线波度公差,f,f,9-12级,磨齿,影响载荷分布均匀性的指标,轴向齿距法向极限偏差土,F,px,齿向公差,F,（,接触斑点,）,第,III,公差组：,接触线公差,F,b,（,宽斜齿轮误差评定,）,影响齿轮副侧隙的评定指标,齿厚偏差,E,s,公法线平均长度偏差,E,Wm,任选其一：,齿轮副切向综合误差,F,ic,轴线平行度误差,f,x,、,f,y,齿轮副的误差和检验项目有六项：,齿轮副中心偏差,f,a,齿轮副接触斑点,齿轮副一齿切向综合误差,f,ic,齿轮副圆周侧隙,j,t,和法向侧隙,j,n,渐开线圆柱齿轮的精度标准,公差值的确定见表1110表1120,*,当齿形角20,时，对于,F,i,、,f,i,和F,r,应将对应表中查出的值乘以系数sin20,/sin,。,渐开线圆柱齿轮的精度标准,选择检验组时，要考虑多方面的因素：,检验目的、齿轮精度、齿轮规格、生产批量、设备条件、加工方法等。,教材P237，表112,3、精度等级的选择,一般情况下，齿轮的三个公差组选用相同的精度等级。但标准中指出，根据齿轮使用要求和工作条件的不同、允许对三个公差组选用不同的精度等级，但在同一公差组内各项公差与极限偏差应保持相同的精度等级。,对于传动比较大或在多级传动中，主动轮和从动轮可采用不同的精度等级，对改善齿轮加工及经济性是非常有利的。各公差组选不同精度等级时以不超过一级为宜。,3、精度等级的选择,关于齿轮的精度等级，应对三个公差组的精度等级分别说明。在设计和制造齿轮时，以三个公差组中最高级别来考虑齿轮的精度。,其选择原则是在满足使用要求的前提下，尽量选用精度较低的等级。这主要是既要满足使用要求又要考虑经济性。,3、精度等级的选择,确定齿轮精度等级的方法有,计算法和类比法,两种。由于影响齿轮传动精度的因素多而复杂，按计算法得出的齿轮精度仍需进行修正，故计算法很少使用。多数场合采用类比法选择齿轮精度等级。类比法是根据以往产品设计、性能试验、使用过程中所积累的经验以及较可靠的技术资料进行对比，从而确定齿轮的精度等级。,精度等级的确定，通常根据齿轮传动性能的主要要求，首先确定精度要求高的公差组的精度等级，然后再确定其它公差组的级别。,教材P239表114 表115。国标、手册中还有其他推荐表格。,渐开线圆柱齿轮的精度标准,4、齿轮副侧隙的选择,齿轮副侧隙按齿轮的工作条件（汽轮机、读数齿轮）确定，与齿轮的精度等级无关。,齿轮副侧隙是装配后自然形成的，它与齿厚、中心距有关。国标中引用“基中心距制”，故侧隙大小只取决于齿厚。,标准齿厚偏差见图623。,渐开线圆柱齿轮的精度标准,标准齿厚偏差,以齿距极限偏差的倍数来表示.,（1）总减薄量：,补偿温度升高引起变形所必需的最小侧隙,保证润滑所必需的最小侧隙,补偿加工误差和安装误差所需减薄量（,J,）,（,2,）,齿厚上下偏差及其代号的确定,进而，可以确定公法线长度偏差。,（过程,-,自学,P240-242,）,齿厚极限偏差的确定,渐开线圆柱齿轮的精度标准,5、其他技术要求,齿坯精度：齿轮在加工、检验、装配时，径向基准面和轴向辅助基准面应尽量一致，通常采用齿坯内孔（顶圆）和端面为基准，其精度对齿轮的加工质量、使用性能有较大影响。,见表118、9齿坯公差、表面粗糙度,渐开线圆柱齿轮的精度标准,5、其他技术要求,带孔齿轮的基准面,：,齿轮安装在轴上的孔； 切齿时的定位端面齿 顶圆柱面（测量基准或加工时作为找正基 面使用）,渐开线圆柱齿轮的精度标准,5、其他技术要求,轴齿轮的基准面,：齿轮安装在支承轴的两个轴颈及其端面；齿顶圆柱面（测量基准或加工时作为找正基面使用）,渐开线圆柱齿轮的精度标准,5、其他技术要求,箱体精度：轴线平行度和孔中心距偏差。,渐开线圆柱齿轮的精度标准,6、齿轮的标注,包容要求,作业：,P248： 11-2；11-11；11-12；11-15,