渐开线圆柱齿轮公差及检测

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十二章,渐开线圆柱齿轮公差及检测,学 习 指 导,本章学习目的是了解圆柱齿轮的公差标准及其应用。学习要求是了解具有互换性的齿轮和齿轮副必须满足的四项使用要求；通过分析各种加工误差对齿轮传动使用要求的影响，理解渐开线齿轮精度标准所规定的各项公差及极限偏差的定义和作用；初步掌握齿轮精度等级和检验项目的选用以及确定齿轮副侧隙的大小的方法；掌握齿轮公差在图样上的标注。,第一节,概述,一、齿轮传动的使用要求,1,传递运动的准确性,2,传动的平稳性,即保证齿轮传动的每个瞬间传动比变化小，以减小振动,降低噪声（主要控制齿轮以一齿为周期的短周期转角误差）。,3,载荷分布的均匀性,即要求齿轮啮合时齿面接触良好，以免引起应力集中，造成齿面局部磨损加剧，影响齿轮的使用寿命。,4,传动侧隙的合理性,即保证齿轮啮合时，非工作齿面间应留有一定的间隙。它对贮藏润滑油、补偿齿轮传动受力后的弹性变形、热膨胀以及齿轮传动装置制造误差和装配误差等都是必需的。否则，齿轮在传动过程中可能卡死或烧伤。,二齿轮加工误差产生的原因,1.,几何偏心,1,2,3,4,e,几,e,运,e,刀,e,蜗杆,o,o,o,o,o,o,o,o,机床工作台回转轴线,o,o,工件孔轴线,o,o,分度蜗轮几何轴线,o,o,齿坯,e,几,o,o,齿圈,孔的同心圆,o,o,e,几,几何偏心的影响,2.,运动偏心,3.,机床传动链的高频误差,4.,滚刀的安装误差,(,e,刀,),和制造误差,(1),当主动轮基节大于从动轮基节时,(2),当主动轮基节小于从动轮基节时,小结,齿轮传动的使用要求,影响使用要求的误差（或因素）,传递运动的,准确性,长周期误差：,包括几何偏心和运动偏心分别引起的径向和切向长周期（一转）误差。两种偏心同时存在，可能叠加，也可能抵消。这类误差用齿轮上的长周期偏差作为评定指标,传动的,平稳性,短周期（一齿）误差：,包括齿轮加工过程中的刀具误差、机床传动链的短周期误差。这类误差用齿轮上的短周期偏差作为评定指标,载荷分布的,均匀性,齿坯轴线歪斜、机床刀架导轨的误差等。,种类误差用轮齿同侧齿面轴向偏差来评定,侧隙,的合理性,影响侧隙的主要因素是齿轮副的,中心距偏差,和,齿厚偏差,第二节 渐开线圆柱齿轮精度的评定参数,一、轮齿同侧齿面偏差,1,齿距偏差,（,1,）单个齿距偏差 在端平面上，在接近齿高中部的一个与齿轮轴线同心的圆上，实际齿距与理论齿距的代数差,2,齿廓偏差,齿廓偏差指实际齿廓偏离设计齿廓的量，该量为在端平面内且垂直于渐开线齿廓的方向计值。,(1),有关齿廓偏差的相关定义,1),可用长度,等于两条端面基圆切线之差。其中一条是从基圆到可用齿廓的外界限点，另一条是从基圆到可用齿廓的内界限点。,2),有效长度,可用长度对应于有效齿廓的那部分。,3),齿廓计值范围,可用长度中的一部分，在,L,内应遵照规定精度等级的公差。,4,）设计齿廓,符合设计规定的齿廓，当无其它限定时，是指端面齿廓。,5,）被测齿面的平均齿廓,设计齿廓迹线的纵坐标减去一条斜直线的纵坐标后得到的一条迹线。,(2),齿廓总偏差,在计值范围内，包容实际齿廓迹线的两条设计齿廓迹线间的距离,(3),齿廓形状偏差,在计值范围内，包容实际齿廓迹线的两条与平均齿廓迹线完全相同的曲线间的距离，且两条曲线与平均齿廓迹线的距离为常数,(4),齿廓倾斜偏差,在计值范围内的两端与平均齿廓迹线相交的两条设计齿廓迹线间的距离,齿顶,齿根,齿顶,齿顶,齿根,A,E,F,A,E,F,A,E,F,+,+,+,_,_,_,F,f,f,f,H,L,L,L,L,AE,L,AE,L,AE,L,AF,L,AF,L,AF,L,L,L,L,AE,L,AE,L,AE,L,AF,L,AF,L,AF,A,E,F,A,E,F,A,E,F,+,+,+,_,_,_,L,L,L,AE,L,AE,L,AE,L,AF,L,AF,L,AF,L,A,E,F,A,E,F,A,E,F,F,f,f,f,H,+,+,+,_,_,_,F,f,f,f,H,i),ii),iii),3,螺旋线偏差,螺旋线偏差指在端面基圆切线方向上测得的实际螺旋线偏离设计螺旋线的量,（,1,）螺旋线总偏差,在计值范围内，包容实际螺旋线迹线的两条设计螺旋线迹线间的距离,（,2,）螺旋线形状偏差,在计值范围内，包容实际螺旋线迹线的两条与平均螺旋线迹线完全相同曲线间的距离,（,3,）螺旋线倾斜偏差,在计值范围的两端与平均螺旋迹线相交的设计螺旋线迹线间的距离,iii),ii),设计螺旋线；,实际螺旋线；,平均螺旋线,+,_,+,F,L,b,F,L,b,L,b,L,b,L,b,L,b,L,b,L,b,L,b,_,+,+,_,_,+,+,+,_,_,_,+,+,_,_,F,F,F,F,F,F,F,i),4,切向综合偏差,（,1,）切向综合总偏差,指被测齿轮与测量齿轮单面啮合检验时，被测齿轮一转内，齿轮分度圆上实际圆周位移与理论圆周位移的最大差值,（,2,）一齿切向综合偏差,在一个齿距内的切向综合偏差，是指被测齿轮与测量齿轮单面啮合时，在被测齿轮一个齿距内，齿轮分度圆上实际圆周位移与理论圆周位移的最大差值,1,25,23 21,7,19 17,15 13,11 9,5,3,1,25,被检验齿轮的一转,F,i,f,i,齿轮编号,1,二、齿轮径向综合偏差,1,径向综合总偏差,指在径向,(,双面,),综合检验时，产品齿轮的左右齿面同时与测量齿轮接触，并转过一整转时，出现的中心距的最大值和最小值之差,2,一齿径向综合偏差,指当产品齿轮啮合一整圈时，对应一个齿距,(360/,z,),的径向综合偏差值，亦即齿轮在一个齿距内双啮中心距的最大变动量,0,f,i,的最大值,F,i,360/,z,360,三、齿轮径向跳动,齿轮径向跳动,F,r,在标准的正文中没有给出，只在,GB/T 10095.22001,的附录中给出,小结,评定指标,公差或极限偏差,评定指标,公差,对传动性能的主要影响,轮,齿,同,侧,齿,面,偏,差,齿距,偏差,单个齿距偏差,f,pt,单个齿距极限偏差,f,pt,径向综合偏差与径向跳动,径向综合偏差,径向综合总偏差,F,i,径向综合总公差,F,i,其中,F,p,、,F,i,、,F,r,、,F,i,是长周期偏差，影响齿轮传递运动的准确性。,F,i,、,F,r,反映几何偏心引起的径向误差，,F,i,、,F,p,反映几何偏心、运动偏心引起切向误差,f,pt,、,、,f,i,、,f,i,及齿廓偏差是短周期偏差，影响齿轮传动的平稳性。,螺旋线偏差主要影响载荷分布的均匀性。,齿距累积偏差,F,p,k,齿距累积极限偏差,F,p,k,齿距累积总偏差,F,p,齿距累积总公差,F,p,齿廓,偏差,齿廓总偏差,F,齿廓总公差,F,齿廓形状偏差,f,f,齿廓形状公差,f,f,一齿径向综合偏差,f,i,一齿径向综合公差,f,i,齿廓倾斜偏差,f,H,齿廓倾斜极限偏差,f,H,切向综合偏差,切向综合总偏差,F,i,切向综合总公差,F,i,一齿切向综合偏差,f,i,一齿切向综合公差,f,i,螺旋线,偏差,螺旋线总偏差,F,螺旋线总公差,F,径向跳动,F,r,径向,跳动,公差,F,r,螺旋线形状偏差,f,f,螺旋线形状公差,f,f,螺旋线倾斜偏差,f,H,螺旋线倾斜极限偏差,f,H,第三节 渐开线圆柱齿轮精度等级及应用一、渐开线圆柱齿轮精度等级,1,轮齿同侧齿面偏差,规定了,0,、,1,12,共,13,个精度等级，其中,0,级最高，,13,级最低。,标准适用范围为：分度圆直径为,5,10000mm,，,法向模数为,0.5,70mm,，,齿宽为,4,1000mm,的渐开线圆柱齿轮。,2,径向综合偏差,规定了,4,、,5,12,共,9,个精度等级，其中,4,级最高，,12,级最低。,标准适用范围为：分度圆直径为,5,1000mm,，,法向模数为,0.2,10mm,的渐开线圆柱齿轮。,3,径向跳动,GB/T10095.22001,在附录,B,中,推荐了,0,、,1,12,共,13,个精度等级,，其中,0,级最高，,13,级最低。,适用于分度圆直径为,5,10000mm,，,法向模数为,0.5,70mm,，,齿宽为,4,1000mm,的渐开线圆柱齿轮。,三、齿轮精度等级的选择,1,计算法,依据齿轮传动用途的主要要求，计算确定出其中一种使用要求的精度等级，再按其他方面要求，作适当协调，来确定其它使用要求的精度等级,2,类比法,类比法是依据以往产品设计、性能试验以及使用过程中所积累的经验，以及较可靠的各种齿轮精度等级选择的技术资料，经过与所设计的齿轮在用途、工作条件及技术性能上作对比后，选定其精度等级。,二、偏差的计算公式及允许值（自学,）,圆柱齿轮精度的适用范围,精度等级,4,5,6,7,8,9,圆周速度,(m/s),直齿轮,35,斜齿轮,70,直齿轮,20,斜齿轮,40,直齿轮至,15,斜齿轮至,30,直齿轮至,10,斜齿轮至,15,直齿轮至,6,斜齿轮至,10,直齿轮至,2,斜齿轮至,4,工作条件,与,适用范围,特别精密分度机构中或在最平稳、且无噪声的极高速情况下工作的齿轮；特别精密分度机构中的齿轮；高速汽轮机齿轮；检测,6,7,级齿轮用的测量齿轮,精密分度机中或要求极平稳且无噪声的高速工作的齿轮；精密分度机构用齿轮；高速汽轮机齿轮；检测,8,9,级齿轮用测量齿轮,要求最高效率且无噪声的高速平稳工作的齿轮；分度机构的齿轮；特别重要的航空、汽车齿轮；读数装置中特别精密传动的齿轮,增速和减速用齿轮传动；金属切削机床进刀机构用齿轮；高速减速器用齿轮；航空、汽车用齿轮；读数装置用齿轮,无需特别精密的一般机械制造用齿轮；分度链以外的机床传动齿轮；航空、汽车制造业中不重要齿轮；起重机构用齿轮；农业机械中的小齿轮；通用减速器齿轮,用于粗糙工作的齿轮,各种机械采用的齿轮的精度等级,应用范围,精度等级,应用范围,精度等级,测量齿轮,35,拖拉机,610,汽轮减速器,36,一般用途的减速器,69,金属切削机床,38,轧钢设备的小齿轮,610,内燃机车与电气机车,67,矿用绞车,810,轻型汽车,58,起重机机构,710,重型汽车,69,农业机械,811,航空发动机,47,四、齿轮检验项目的确定,根据,GB/T10095.12001,的规定，对于单个齿轮的加工精度，应检验单个齿距偏差、齿距累积总偏差、齿廓总偏差、螺旋线总偏差。齿距累积偏差用于高速齿轮的检验。,当检验切向综合偏差和时，可不必检验单个齿距和齿距累积总偏差,。,五、齿轮精度等级在图样上的标注,7 GB/T10095.12001,或,7 GB/T10095.22001,6(),、,7(,、,)GB/T10095.12001,第四节 齿轮坯的精度和齿面粗糙度,第四节 齿轮坯的精度和齿面粗糙度一、基准轴线与工作轴线,基准轴线,是由基准面中心确定的，是加工或检验人员对单个齿轮确定轮齿几何形状的轴线。齿轮依此轴线来确定各项参数及检测项目，确定齿距、齿廓和螺旋线的偏差更是如此。,工作轴线,是齿轮在工作时绕其旋转的轴线，它由工作安装面的中心确定的。,设计者应力保基准轴线足够清楚和正确，从而满足轮齿相对于工作轴线的技术要求。理想状况是基准轴线与工作轴线相重合。,二、基准轴线的确定,1,用,两个“短的”圆柱,或,圆锥形基准面上设定的两个圆的圆心,来确定轴线上的两个点。,2,用,一个“长的”圆柱,或,圆锥形面,来同时确定轴线的方向和位置。,3,轴线的,位置,用,一个“短的”圆柱形基准面上的一个圆的圆心,来确定,而其,方向,用垂直于此轴线的一个基准端面来确定。,三、齿轮坯精度,1,基准面与安装面的形状公差,2,工作安装面的跳动公差,3,齿顶圆柱面的尺寸和跳动公差,选择直径的公差应考虑保证最小限度的设计重合度，同时还应考虑齿轮副具有足够的顶隙。如果把齿顶圆柱面作为齿坯安装的找正基准或齿厚检验的测量基准，其形位公差不应大于教材表,10-12,的适当数值