互换性与测量技术基础 第3版 教学课件 ppt 作者 周兆元 第十章渐开线圆柱齿轮传动公差与检测

1、第十章 渐开线圆柱齿轮传动公差与检测,齿轮传动是一种重要的传动方式。 影响齿轮传动质量的因素很多，主要是：,齿轮加工精度,齿轮副的安装精度, 必须规定：,齿轮几何参数的加工精度,齿轮副的安装精度,第一节 对齿轮传动的基本要求,1、传递运动的准确性（运动精度） 要求齿轮在一转范围内，传动比要恒 定，即最大转角误差控制在一定范围。,2、传动的平稳性（工作平稳性） 要求齿轮在一齿或瞬时内传动比变化限制在一定范围。即限制瞬时传动比的变化量，以保证传动平稳，减少冲击、振动和噪声。,3、载荷分布的均匀性（接触精度） 要求齿轮在啮合时接触良好，载荷分布均匀，避免应力集中,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（配合精度）,要求齿轮在啮合时非工作面有一定的间隙。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。,根据使用要求的不同，齿轮可分为：,低速动力齿轮,中高速动力齿轮,读数分度齿轮,齿轮传动的分类,圆柱齿轮传动,直齿,斜齿,外啮合,内啮合,人字齿轮,齿轮齿条,第二节影响渐开线圆柱齿轮

2、精度的因素,（1）几何偏心，引起了齿轮径向误差 （2）运动偏心，引起了齿轮切向误差 （3）机床分度蜗杆有安装偏心和轴向窜动两种，使 蜗轮（齿坯）转速不均匀，加工出的齿轮有齿 距偏差和齿廓偏差两种。 （4）滚道本身的基节、齿形等制造误差也会反映到 被加工齿轮的每一齿上，使其产生基节偏差和 齿廓偏差。,滚齿加工示意图,几何偏心,齿坯定位孔与机床心轴之间的间隙等原因，会造成齿坯孔基准轴线与机床工作台回转轴线不重合，产生几何偏心，引起了齿轮径向误差。,运动偏心,滚齿加工时机床分度蜗轮与工作台中心线有安装偏心时，就会使齿轮在加工过程中出现蜗轮蜗杆中心距周期性的变化，产生运动偏心，引起了齿轮切向误差。,一、齿轮轮齿同侧面偏差与检测 1、齿距偏差 单个齿距偏差fpt,第三节 渐开线圆柱齿轮精度的评定参数与检测,指在端平面上接近齿高中部与齿轮轴线同心的圆上，实际齿距与理论齿距的代数差 。, 齿距累积偏差FpK 齿距累积总偏差Fp;,任意k个齿距的实际弧长与理论弧长的代数差, 理论上它等于这k个齿距的单个齿距偏差的代数和。,指齿轮同侧齿面任意圆弧段（k=1至k=z）内的 最大齿距累积偏差。它表现为齿距累

3、积偏差曲线的 总幅值。,1-支架 2-定位支脚 3-指示表 4-主体 5-固定螺母 6-固定螺钉 7-活动量爪 8-固定量爪 9-定位支脚,齿距仪,比较式测距仪,万能测齿仪测齿距,齿顶圆定位,齿根圆定位,装配孔定位,齿距仪测量示意图,齿距累积总偏差Fp和齿距累积偏差Fpk通常在万能测齿仪和比较齿距仪上测量。,2、齿廓偏差 齿廓总偏差F; 齿廓形状偏差ff; 齿廓倾斜偏差fH。,3a为设计轮廓迹线 3b为实际轮廓迹线 3c为平均轮廓迹线,一般情况被测齿轮只需检测齿廓总偏差F即可。 F通常用万能渐开线检查仪或单圆盘渐开线检查仪进行测量。,螺旋线偏差是指在端面基圆切线方向上，实际螺旋线对设计螺旋线的偏离量。 国标规定用螺旋线偏差来评定载荷分布均匀性。 一般情况被测齿轮只 需检测螺旋线总偏差F。,3、螺旋线偏差,直齿轮的设计螺旋线为直线， 斜齿轮的设计螺旋线为螺旋线, 螺旋线总偏差F; 螺旋线形状偏差ff; 螺旋线倾斜偏差fH。,实际螺线迹线,设计螺线迹线,平均螺线迹线,齿宽,螺旋线计 值范围,4、切向综合偏差 切向综合总偏差FI 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

4、圆上实际圆周位移与理论圆周位移的最大差值, 一齿切向综合偏差fI 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,二、齿轮径向综合偏差与检测 1、径向综合偏差 径向综合总偏差Fi 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, 一齿径向综合偏差fi 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齿轮中心距的最 大变动量,径向综合总偏差的检测 用齿轮双面啮合检查仪进行测量 。,三、齿轮径向圆跳动与检测 指在齿轮一转范围内，将测头（球形、圆柱形、砧形） 逐个放置在被测齿轮的齿槽内，在齿高中部双面接触， 测头相对于齿轮轴线的最大和最小径向距离之差。,轮齿的径向跳动测量原理,四、其他常见评定参数,1、基圆齿距偏差fpb(又称基节偏差) 指实际基圆齿距与公称基圆齿距之差,单个齿距偏差,压力角,2、齿厚上、下偏差 Esns、 Esni;,齿厚游标卡尺,在分度圆柱上测得,3、公法线长度 公法线长度变动Fw： Fw=Wm

5、ax-Wmin 在齿轮一周范围内，实际公法线长度最大值与最小值之差。 公法线平均长度上、下偏差Ewms、 Ewmi：,公法线平均长度偏差是指在齿轮一周范围内，公法线长度平均值与公称值之差,公法线千分尺,五、齿轮安装精度评定参数,1、齿轮副的中心距偏差fa 2、轴线的平行度公差 轴线平面内的偏差f; 垂直平面上的偏差f。,指实际中心距与理论 中心距的差值。,3、齿轮接触斑点,接触斑点是指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。 接触痕迹的大小由齿高方向和齿长方向的百分数表示。,齿长方向,齿高方向,4、侧隙： 圆周侧隙jt 法向侧隙jn,装配好的齿轮副，一个齿轮固定，测得另一个齿轮的圆周晃动量，以分度圆弧长计。,第四节 渐开线圆柱齿轮精度等级及其应用结构,一、渐开线圆柱齿轮精度等级 1、轮齿同侧齿面偏差规定了13个精度等级 0，1，2，3，12表示 2、径向综合公差的精度等级共9级,高,低,4，5，6，7，12表示,高,低,3、径向跳动规定了13个精度等级 0，1，2，3，12表示,高,低,二、偏差的计算公式及允许值 GB/T10095.12008对渐开线圆柱齿轮轮齿同

6、侧齿面偏差规定了极限允许值（表10-2至表10-5） GB/T10095.22008对渐开线圆柱齿轮径向偏差规定了极限允许值（表10-6至表10-8）,GB/Z18620.42008中推荐了轮齿表面粗糙度上限值和接触斑点百分比（表10-10至表10-11） GB/Z18620.32008中推荐了轴线平行度的最大值公式（P210） 表10-12为资料推荐的中心距的偏差极限允许值）,齿轮的精度设计应用 一、齿轮精度等级和评定参数选择应用 1、精度等级, 轮齿同侧齿面偏差13个等级； 径向综合偏差9个精度等级； 径向跳动公差13个精度等级。,02级为待发展级； 35级为高精度级； 69级为中等精度级，使用最广； 1012级为低精度级。,2、齿轮检验要求,GB/T10095.1规定 必检项目：齿距累积总偏差Fp、齿距累积偏差Fpk、单个齿距偏差fpt、齿廓总偏差F 、螺旋线总偏差F、齿厚偏差Esn或公法线长度极限偏差Ebn 非必检项目：其余的由采购方和供货方协商确定。, 对齿轮加工误差的分类 按齿轮各项误差对齿轮传动性能的主要影响及检 验要求，分为三组： 1、影响传递运动准确性的误差 齿距累积

7、总偏差Fp; 齿距累积偏差FpK; 径向综合总偏差Fi; 径向跳动公差Fr; 切向综合总偏差Fj 。,2、影响传动平稳性的误差 单个齿距偏差fpt; 一齿径向综合偏差fi; 一齿切向综合偏差fi; 齿廓总偏差F; 螺旋线总偏差f； 齿廓形状偏差ff。 螺旋线形状偏差ff。,3、影响载荷分布均匀性的误差 齿廓总偏差F; 螺旋线总偏差f； 齿廓倾斜偏差 fH； 螺旋线倾斜偏差 fH。,二、齿轮精度设计 1、齿轮精度等级的确定 计算法 类比法,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,根据生产实践中总结出来的同类产品的经验资料，经过对比选择精度等级。 在生产实际中类比法较为常用。 参阅表10-16、17、18,圆柱齿轮精度的适用范围,各种机械采用的齿轮的精度等级,2、齿侧间隙的确定 最小法向侧隙的确定,齿轮副极限侧隙的大小按齿轮工作条件而定， 与齿轮的精度等级无关，表10-19、20。,如：汽轮机的齿轮传动机构： 工作温升高，为了保证正常润滑，避免发热卡死，要求较大的保证侧隙。,如：正反转或读数机构的传动齿轮

8、： 为了避免空程影响，要求较小的保证侧隙。,影响齿轮副侧隙的因素, 中心距, 齿厚偏差,为了获得所需侧隙，可把其中一个因素固定下来，改变另一个因素。GB规定采用“基中心距制”。,基中心距制固定中心距极限偏差，通过改变齿厚 偏差的大小而获得不同的最小侧隙。, 齿厚极限偏差及齿厚公差的确定,为了满足不同的使用要求，齿轮副间隙以齿厚极限偏差不同代号分为14种。图中C、D、E、S这14种代号的齿厚极限偏差值的大小是以齿距极限偏差的不同倍数来区分的。 选取其中两个字母组成侧隙代号，前一个字母表示齿厚上偏差，后一个字母表示齿厚下偏差。,齿厚极限偏差代号,3、齿轮精度的标注 在齿轮工作图上应标注齿轮的精度等级和齿厚极限偏差的代号。,7 F L GB10095.1-2008,齿厚下偏差,齿厚上偏差,精度等级,GB/T 10095.1适用于法向模数0.570mm、分度圆直径5 10000mm、齿宽41 000mm 的单个渐开线圆柱齿轮； GB/T 10095.2适用于法向模数0.210mm，分度圆直径5 1000mm的单个渐开线圆柱齿轮。,若齿轮的检验项目同为某一精度等级时，可标注 精度等级和标准号。如，齿轮检验项目都为8级，则 标注为： 8 GB/T 10095.1 或 8 GB/T 10095.2 若齿轮检验项目的精度等级不同时，如齿廓总偏 差F为7级，而单个齿距偏差fpt、齿距累积总偏差 Fp和螺旋线总偏差F均为8级时，则标注为： 7（F）、8（fpt、Fp、F） GB/T 10095.1,

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