互换性与测量技术基础 教学课件 ppt 作者 同长虹 第9章　渐开线直齿圆柱齿轮的公差与检测

1、互换性与测量技术基础,主编,第9章 渐开线直齿圆柱齿轮的公差与检测,9.1 概述 9.2 齿轮的误差及其评定指标与检测 9.3 齿轮副的精度及侧隙评定指标 9.4 渐开线圆柱齿轮精度标准及其应用,9.1 概述,(1)传递运动的准确性 要求齿轮在转一周范围内，传动比的变化要小，其最大转角误差应限制在一定的范围内。 (2)传动的平稳性 齿轮任一瞬时传动比的变化，将会使从动轮转速不断变化，从而引起齿轮传动中的冲击、振动和噪声。 (3)载荷分布的均匀性 载荷分布的均匀性就是要求齿轮相互啮合的齿面有良好的接触，使轮齿在齿面上承载均匀，从而提高齿轮的承载能力和使用寿命。 (4)适当的传动侧隙 侧隙是指齿轮单面啮合时，非工作齿面沿圆周方向的间隙。,9.2 齿轮的误差及其评定指标与检测,9.2.1 影响传递运动准确性的误差及其评定指标 影响齿轮传递运动准确性的误差是以齿轮一转为周期的径向误差和切向误差。 1.径向误差及其评定指标,图9-1 齿轮的径向误差,9.2 齿轮的误差及其评定指标与检测,(1)齿圈径向跳动Fr 齿圈径向跳动是指在齿轮一转范围内，测头在齿槽内的齿高中部双面接触，测头相对于齿轮轴线的

2、最大变动量，如图9-2所示。,图9-2 齿圈径向跳动,9.2 齿轮的误差及其评定指标与检测,图9-3 双面啮合综合测量 1指示表 2弹簧 3测量齿轮 4滑动溜板 5被测齿轮 6固定溜板,9.2 齿轮的误差及其评定指标与检测,(2)径向综合总偏差Fi(公差Fi) 径向综合总偏差是指被测齿轮与标准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，如图9-3所示。,图9-4 径向综合总偏差曲线,9.2 齿轮的误差及其评定指标与检测,2.切向误差及其评定指标,图9-5 齿轮的切向误差及公法线长度变动,9.2 齿轮的误差及其评定指标与检测,图9-6 公法线长度测量,3.传递运动准确性的综合评定指标,9.2 齿轮的误差及其评定指标与检测,(1)切向综合总偏差F(公差F) 切向综合总偏差是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮单面啮合时，在被测齿轮一周内，实际转角与公称转角之差的最大差值，以分度圆弧长计值。,图9-7 单面啮合综合测量 a)双圆盘摩擦式单啮仪测量原理 b)切向综合误差曲线 1被测齿轮 2理想精确测量齿轮 3、4精密摩擦盘 5辅助装置 6传动轴 7传感器,9.2 齿轮的误差及其评定

3、指标与检测,(2)齿距累积总偏差Fp(公差Fp)齿距累积总偏差是指在分度圆上附近，任意两个同侧齿面的实际弧长与公称弧长之差的最大绝对值。,图9-8 齿距累积总偏差,9.2 齿轮的误差及其评定指标与检测,1)切向综合总偏差F。 2)齿距累积总偏差Fp(必要时加检Fpk)。 3)齿圈径向跳动Fr与公法线长度变动Fw。 4)径向综合总偏差F与公法线长度变动量Fw。 5)齿圈径向跳动Fr(仅用于1012级精度的齿轮)。 9.2.2 影响传动平稳性的误差及其评定指标 齿轮传动的平稳性是由任一瞬时传动比的变化来体现的，而主要影响瞬时传动比变化的误差是以齿轮一个齿距角为周期的基节(基圆上的齿距)偏差和齿形误差。 1. 基节偏差及其评定指标,9.2 齿轮的误差及其评定指标与检测,图9-9 有基节偏差时齿轮的啮合,9.2 齿轮的误差及其评定指标与检测,图9-10 基节偏差,2.齿形误差及其评定指标,9.2 齿轮的误差及其评定指标与检测,图9-11 齿形误差,3.单个齿距偏差fpt(极限偏差fpt),9.2 齿轮的误差及其评定指标与检测,图9-12 齿距偏差,4.传动平稳性的综合评定指标,9.2 齿轮的误

4、差及其评定指标与检测,(1)一齿切向综合偏差f 一齿切向综合偏差f是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮单面啮合时，在被测齿轮一齿距角内，实际转角与公称转角之差的最大幅度值。 (2)一齿径向综合偏差f 一齿径向综合偏差f是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮双面啮合时，在被测齿轮一齿距角内，双啮中心距的最大变动量。 1)一齿切向综合偏差f。 2)一齿径向综合偏差f。 3)基节偏差fpb与齿廓形状偏差ff。 4)单个齿距偏差fpt与齿廓形状偏差ff。 5)单个齿距偏差fpt与基圆齿距偏差fpb(用于912级精度)。 6)单个齿距偏差fpt或基圆齿距偏差fpb(用于1012级精度)。,9.2 齿轮的误差及其评定指标与检测,9.2.3 影响载荷分布均匀性的误差及其评定指标 影响齿轮载荷分布均匀性的主要因素是相啮合轮齿齿面接触的均匀性。,图9-13 齿向误差 1实际齿线 2设计齿线 鼓形量 齿端修薄量 b齿宽,9.2.4 传动侧隙合理性的评定指标 1.齿厚偏差Es(极限偏差：上偏差Ess、下偏差Esi),9.2 齿轮的误差及其评定指标与检测,图9-14 齿厚偏差,9.2 齿轮的误差及其评定指标与检测,图9

5、-15 侧隙的形成,2.公法线平均长度偏差Ewm(上偏差Ewms、下偏差Ewmi),9.3 齿轮副的精度及侧隙评定指标,9.3.1 齿轮副的切向综合总偏差F(公差F) 齿轮副的切向综合总偏差F是指安装好的齿轮副，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。 9.3.2 齿轮副的一齿切向综合偏差f(公差f) 齿轮副的一齿切向综合偏差f是指安装好的齿轮副，在啮合转动足够多的转数内，一个齿轮相对于另一个齿轮，在一个齿距内实际转角与公称转角之差的最大幅度值。 9.3.3 齿轮副的接触斑点 齿轮副的接触斑点是指安装好后的齿轮副，在轻微制动下运转后齿面上分布的接触擦亮痕迹。,9.3 齿轮副的精度及侧隙评定指标,图9-16 接触斑点,9.3.4 齿轮副的侧隙及其评定指标,9.3 齿轮副的精度及侧隙评定指标,齿轮副的侧隙分为圆周侧隙和法向侧隙，如图917所示。 (1)圆周侧隙jt (圆周最大极限侧隙jtmax、圆周最小极限侧隙jtmin)圆周侧隙jt是指装配好后的齿轮副，当一个齿轮固定，另一个齿轮的圆周晃动量，如图9-17a所示。,图9-17 齿轮幅的侧隙 a

6、) 圆周侧隙 b)法向侧隙,9.3 齿轮副的精度及侧隙评定指标,(2)法向侧隙jn(法向最大极限侧隙jnmax、法向最小极限侧隙jnmin)法向侧隙jn是指装配好后的齿轮副，当工作齿面接触时，非工作齿面之间的最短距离，如图9-17b所示。 9.3.5 齿轮副的安装误差及其评定 1.齿轮副中心距偏差fa(极限偏差fa),图9-18 齿轮副的安装误差 a)中心距偏差 b)x方向轴线平行度误差 c)y方向轴线平行度误差,9.3 齿轮副的精度及侧隙评定指标,2.齿轮副的轴线平行度误差fx、fy(公差fx、fy),9.4 渐开线圆柱齿轮精度标准及其应用,9.4.1 精度等级及其选择 1.精度等级,表9-1 齿距累积公差及(摘自GB/T 10095.12001)(单位：m),2.一般对于Fpk，k值规定取为小于z6 (或z8) 的最大整数。,9.4 渐开线圆柱齿轮精度标准及其应用,表9-2 齿圈径向跳动公差、公法线长度变动公差、径向综合公差F、齿形公差、,9.4 渐开线圆柱齿轮精度标准及其应用,表9-2 齿圈径向跳动公差、公法线长度变动公差、径向综合公差F、齿形公差、,9.4 渐开线圆柱齿轮精度标

7、准及其应用,表9-3 齿向公差(摘自GB/T 10095.12001)(单位：m),9.4 渐开线圆柱齿轮精度标准及其应用,表9-4 齿轮副接触斑点(摘自GB/T 10095.12001),2.公差组,表9-5 齿轮公差组,3.精度等级的选择,9.4 渐开线圆柱齿轮精度标准及其应用,表9-6 各类机械中的齿轮精度等级,9.4 渐开线圆柱齿轮精度标准及其应用,表9-7 常用齿轮精度等级的适用范围,9.4 渐开线圆柱齿轮精度标准及其应用,表9-8 齿轮第公差组精度等级的推荐应用,9.4 渐开线圆柱齿轮精度标准及其应用,表9-8 齿轮第公差组精度等级的推荐应用,9.4.2 公差组的检验组及其选择,9.4 渐开线圆柱齿轮精度标准及其应用,齿轮精度的评定指标有很多，在检查和验收齿轮精度时，没有必要对所有的评定指标都进行检测。,表9-9 公差组的检验组,9.4 渐开线圆柱齿轮精度标准及其应用,(1)齿轮的精度等级和用途 对高精度齿轮，应选择最能直接反映齿轮一转和一齿转角误差的综合性指标，如F、Fp、f等。,表9-10 各公差组的检验组的组合及其适用范围,9.4 渐开线圆柱齿轮精度标准及其应用,(2

8、)检验的目的 齿轮检验可分为验收检验和工艺检验。 (3)生产的规模及工厂的具体条件 生产批量大，宜选用综合性指标的检验组，以提高验收效率。 (4)切齿的工艺 不同的切齿方法可能产生的主要误差是有区别的，因此应根据切齿工艺的特点选择检验项目，以便对齿轮的精度进行有效的控制。 (5)被测齿轮几何尺寸的大小 直径不是很大的齿轮(d400mm)可以在固定式的仪器上检测，进行综合测量也比较容易。 (6)检验组之间的协调 为减少所使用的检测仪器种类，提高检测的效率及保证各公差组之间测量精度的一致性，应注意检验组中被测误差项目的协调。,9.4 渐开线圆柱齿轮精度标准及其应用,9.4.3 齿轮副侧隙及齿厚极限偏差、公法线平均长度极限偏差的确定 齿轮副的合理侧隙要求与齿的精度等级基本无关，它应根据齿轮副的工作条件和侧隙的作用来确定。 1.最小极限侧隙jnmin(或jtmin)的确定,表9-11 的推荐值,2.齿厚上偏差Ess的确定,9.4 渐开线圆柱齿轮精度标准及其应用,表9-12 齿厚极限偏差(摘自GB/T 10095.12001),表9-13 C级齿厚上偏差,3.齿厚下偏差的确定,9.4 渐开线圆柱

9、齿轮精度标准及其应用,表9-14 齿厚公差(单位：m),9.4 渐开线圆柱齿轮精度标准及其应用,表9-15 切齿径向进刀公差,4.公法线平均长度极限偏差的计算 9.4.4 齿坯公差及齿轮的主要表面的粗糙度 齿坯公差是指齿轮的设计基准面、工艺基准面和测量基准面的尺寸公差和形位公差。,9.4 渐开线圆柱齿轮精度标准及其应用,表9-16 齿坯公差(摘自GB/T 10095.12001),9.4 渐开线圆柱齿轮精度标准及其应用,表9-16 齿坯公差(摘自GB/T 10095.12001), 当三个公差组的精度等级不同时，按最高的精度等级确定公差值。 当顶圆不作测量齿厚的基准时，尺寸公差按IT11给定，但不大于0.1mn。 当以顶圆作基面时，基准面径向圆跳动就指顶圆的径向跳动。,9.4 渐开线圆柱齿轮精度标准及其应用,表9-17 齿面及齿坯基准面的表面粗糙度参数值(单位：m),9.4.5 箱体公差 箱体公差是指齿轮箱体支承孔轴心线间的孔心距极限偏差f和平行度公差f和f。,9.4 渐开线圆柱齿轮精度标准及其应用,表9-18 中心距极限偏差(摘自GB/T 10095.12001),9.4.6 应用举例,9.4 渐开线圆柱齿轮精度标准及其应用,例9-1 某直齿圆柱齿轮减速器，其传递的功率为5kW，高速轴转速n700rmin，齿轮的模数m3mm，齿形角 =20，小齿轮为齿轮轴，齿数z120，齿宽b60mm，大齿轮齿数z279。该减速器为小批量生产，试确定小齿轮的精度等级、检验组、齿厚极限偏差代号、侧隙及其评定指标、齿坯公差及主要表面粗糙度。设齿轮的材料为钢，线胀系数；箱体的材料为铸铁，线胀系数210.510-6/。在传动工作时，齿轮的温度t145，箱体的温度t230。 解：由题目条件得 1.确定齿轮精度等级 2.确定各齿轮公差组的检验组 3.确定最小极限侧隙及齿厚极限偏差代号,9.4 渐开线圆柱齿轮精度标准及其应用,(1)确定最小极限侧隙 (2)选择齿厚上偏差代号 (3)选择齿厚下偏差代号

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