圆柱齿轮传动的互换性a.ppt

2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,第九章 圆柱齿轮传动的互换性,齿轮是机器和仪器的重要零件，齿轮的精度在一定程度上影响着整台机器或仪器的质量。由于齿形比较复杂，参数比较多，所以齿轮精度的评定比较复杂。 了解渐开线圆柱齿轮传动的精度要求。 了解齿轮误差产生的原因及误差特性，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。 了解圆柱齿轮传动精度的评定指标。 掌握渐开线圆柱齿轮传动精度的设计的基本方法：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。,2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,9.4 齿轮副误差的评定指标 9.4.4轮齿副的侧隙,1.圆周侧隙 jwt 是当固定两啮合齿轮中的一个，另一 个齿轮所能转过的节圆弧长的最大值。 2.法向侧隙jbn 是当两个齿轮的工作齿面相互接触时， 其非工作面之间的最短距离，测量需在基圆切线方向，也就 是在啮合线方向上测量，一般可以通过压铅丝方法测量，即 齿轮啮合过程中在齿间放入一块铅丝，啮合后取出压扁了的 铅丝测量其厚度。也可以用塞尺直接测量。 3.径向侧隙jr 是当两个齿轮的中心距缩小，直到两侧 齿面都接触时的中心距缩小量。,2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,齿侧间隙的获得和检验项目,齿轮轮齿的配合是采用基中心距制，在此前提下，齿 侧间隙必须通过减薄齿厚来获得，其检测可采用控制齿厚或 公法线长度等方法来保证侧隙。,2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,9.4 齿轮副误差的评定指标 9.4.4轮齿副的侧隙,4.影响轮齿副的侧隙的偏差 1)齿厚偏差（Esns、Esni） 齿厚偏差是指在分度圆柱面上齿厚的实际值与公称值之 差。齿厚测量可用齿厚游标卡尺，也可用精度更高些的光学 测齿仪测量。齿厚公差Ts是指齿厚偏差的最大允许值。,2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,9.4 齿轮副误差的评定指标 9.4.4轮齿副的侧隙,2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,9.5 渐开线圆柱齿轮精度标准 9.5.1齿轮精度等级和公差值,精度标准 新标准规定： 在文件需叙述齿轮精度要求时，应注明 GB/T 10095.1-2001或GB/T 10095.2-2001。 1.精度等级 标准对单个齿轮规定了13个精度等级，从高到低分别用 阿拉伯数字0，1，2，3，12表示： 02级 未来发展级 35级 高精度等级 68级 中精度等级（最常用） 9级 较低精度等级 1012 低精度等级。,2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,9.5 渐开线圆柱齿轮精度标准 9.5.1齿轮精度等级和公差值,2.偏差的允许值（公差） 见教材表9-1到表9-7。 GB/T 10095.1-2001和 GB/T10095.2-2001规定： 标准中各公差或极限偏差数 值表列出的数值是用标准规定的 公式计算并圆整后得到的。,2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,9.5 渐开线圆柱齿轮精度标准 9.5.2齿轮精度等级的选择,选择原则：在满足使用要求的前提下，尽量选用精度较 低的等级。 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。,2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,表9-8 各精度等级齿轮的适用范围,2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,各种机械采用的齿轮的精度等级,2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,9.5 渐开线圆柱齿轮精度标准 9.5.3齿轮检验项目,根据GB/ T10095.12008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、齿厚偏差。齿距累积偏差用于高速齿 轮的检验。 当检验切向综合偏差时，可不必检验单个齿距和齿距累 积总偏差 。 其他参数不是必检项目而是根据需方要求而确定，充分 体现了用户第一的思想。按照我国的生产实践及现有生产和 检测水平，特推荐五个检验组，以便于设计人员按齿轮使用 要求、生产批量、和检验设备选取其中一个检验组，来评定 齿轮的精度等级。,2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,表9-9 检验组（推荐）,2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,9.5 渐开线圆柱齿轮精度标准 9.5.4齿轮副侧隙,齿轮副侧隙是在装配后自然形成的，侧隙的大小主要取 决于齿厚和中心距。 1.最小法向侧隙 jbnmin 在设计齿轮传动时，必须保证有足够的最小侧隙以保证 齿轮机构正常工作。对于黑色金属材料齿轮和黑色金属材料 箱体，工作时齿轮节圆线速度小于15m/s，其箱体、轴和轴 承都采用常用的商业制造公差的齿轮传动，可按下式计算： jbnmin=2/3(0.06+0.0005ai+0.03mn) 按上式计算可以得出如表9-10所示的推荐数据。,2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,对于中、大模数齿轮最小侧隙jbnmin的推荐数据 （摘自GB/Z 18620.22008） mm,2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,9.5 渐开线圆柱齿轮精度标准 9.5.4齿轮副侧隙,2.齿厚偏差 为了获得最小侧隙，齿厚应保证有最小减薄量，它是由分度 圆齿厚上偏差形成的 。 当主动轮与被动轮齿厚都做成最大值即做成上偏差时，可获 得最小侧隙。通常取两齿轮的齿厚上偏差相等： Esns1=Esns2=-j bnmin/2cosn 当对最大侧隙也有要求时，齿厚下偏差也需要控制，此时需 进行齿厚公差计算。齿厚公差的选择要适当，公差过小，制造成 本；公差过大，会使侧隙 ，齿轮反转时空行程 。 齿厚公差 br查表9-11 齿厚下偏差 Esni=Esns-Tsn,2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,9.5 渐开线圆柱齿轮精度标准 9.5.4齿轮副侧隙,齿厚偏差的变化必然引起公法线长度的变化。测量公法 线长度同样可以控制齿侧间隙。公法线长度的上偏差和下偏 差与齿厚偏差有如下关系： = =,2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,9.5 渐开线圆柱齿轮精度标准 9.5.5齿轮副精度,1.中心距极限偏差 表9-12 中心距偏差是实际中心距与公称中心距之差。公称中心 距是在考虑了最小侧隙及两齿轮齿顶和其相啮合非渐开线齿 廓齿根部分的干涉后确定的。 在齿轮只单向承载且不经常反转的情况下，最大侧隙的 控制不是一个重要因素，此时中心距允许偏差主要取决于重 合度。 对于要控制运动精度的齿轮副，必须控制其侧隙，中心 距偏差应小；当轮齿上的负载常常反向时，对中心距的公差 应考虑下列因素：轴、箱体孔系和轴承轴线的倾斜、安装误 差、轴承跳动、温度的影响等因素。,2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,9.5 渐开线圆柱齿轮精度标准 9.5.5齿轮副精度,2.轴线平行度偏差 3.接触斑点,2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,轮齿接触斑点,齿轮副的接触斑点 沿齿长方向：（bc1+bc2）/b100% 沿齿高方向：hc/h100%,2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,9.5 渐开线圆柱齿轮精度标准 9.5.6齿轮坯的精度,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。,2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,9.5 渐开线圆柱齿轮精度标准 9.5.6齿轮坯的精度,1.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。,2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,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。,2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,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。,2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,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。,2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,9.5 渐开线圆柱齿轮精度标准 9.5.6齿轮坯的精度,2.齿轮坯公差的给定方法 1）尺寸公差 表9-13 2）形状公差 表9-14、表9-15 3）齿面的表面粗糙度对齿轮的传动精度(噪声和振动)、 表面承载能力(点蚀、胶合和磨损)和弯曲强度(齿根过渡曲面 状况)等都会产生很大的影响，应规定相应的表面粗糙度。齿 面的表面粗糙度推荐值见教材表9-16。,2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,9.5 渐开线圆柱齿轮精度标准 9.5.6齿轮坯的精度,表9-15 安装面的跳动公差 （摘自GB/Z18620.3-2002）,2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,9.5 渐开线圆柱齿轮精度标准 9.5.6齿轮精度的标注,齿轮精度等级在图样上的标注各检验项目为同一精度等 级，直接标注精度等级和标准号。 7 GB/ T10095.12008 或 7 GB/ T10095.22008 各检验项目精度等级不同，分别标注精度等级和标准号。 6(Fa )、7(Fp、F) GB/ T10095.12008 齿厚偏差标注 按照GB/T 6443-1986渐开线圆柱齿轮图样上应注明的尺 寸数据的规定，应将齿厚（或公法线长度）及其极限偏差数 值注写在图样右上角的参数表中。,2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,9.5 渐开线圆柱齿轮精度标准 9.5.8齿轮精度设计,1. 齿轮精度设计的方法与步骤： 1) 确定齿轮的精度等级； 2）选择齿轮的检验组及其确定公差值； 3）计算齿轮副侧隙和齿厚偏差； 4）确定齿轮坯公差和表面粗糙度； 5）公法线极限平均长度极限偏差的换算； 6）绘制齿轮零件图,2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,9.5 渐开线圆柱齿轮精度标准 9.5.8齿轮精度设计,齿轮精度设计举例 例： 某通用减速器齿轮中有一对直齿齿轮副，模数m = 3 ，齿形角= 20，齿数 Z= 32，Z= 96，齿宽 b = 20 ，轴承跨度为85，传递最大功率为5 kw，转 速n= 1280 r/min，齿轮箱用喷油润滑，生产条件为小批 量生产。试设计小齿轮精度，并画出小齿轮零件图。,2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,齿轮零件图,2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,旧国标的公差组和单个齿轮的评定指标,2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,齿轮传动使用要求的评定指标(单个齿轮),2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,小齿轮工作图及标注,B,B,A,2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,齿轮的设计步骤,确定齿轮设计参数 （传递功率、转速、传动比、寿命、载荷特征),齿轮传动结构形式和布置形式 （开式、闭式、对称）,确定材料及热处理 （齿面、硬度）,确定齿轮基本参数 （模 数 、齿数、齿宽、压力角等）,接触疲劳强度校核,确定齿轮精度等级 （公差组、检验组、粗糙度等）,弯曲疲劳强度校核,2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,齿轮检验,一、齿圈径向跳动Fr测量,被测齿轮参数：模数：m=1-6mm齿顶圆直径：d240mm. 仪器技术参数：两顶尖距：0-340mm, 两顶尖中心高：120mm,滑板左右移动距离：0-160mm,测量装置可转动：45。,2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,齿轮检验 公法线平均长度偏差 W公称测量,公法线指示卡规,2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,齿轮检验 齿距偏差 fpt 和齿距累积偏差FP 的测量,1.相对测量法: 2.绝对测量法,齿距仪,仪器性能: 可测模数315mm的齿轮，指示表读数值为0.005mm,2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,齿轮检验 基节偏差 Fpb 测量,齿轮基节检查仪,仪器性能:可测量模数为116mm的齿轮，指示表的刻度值为0.001mm,2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,齿轮检验 单面啮合综合测量,齿轮整体误差测量仪用特殊测量蝸杆与被测齿轮作单面啮合传动，在齿轮连续回转过程中快速测得齿轮的切向综合误差,2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,齿轮检验 双面啮合综合测量,齿轮整体误差测量仪可测量齿轮的径向综合总偏差Fi，一齿径向综合偏差fi，齿轮副的中心距偏差Fa，以及接触斑点。,2019/8/8,中国地质大学机械与电子信息学院,思考题,1. 齿轮传动的四项使用要求是什么？ 2. 评定齿轮传递运动准确性的指标有哪些？ 3. 评定齿轮传动平稳性的指标有哪些？ 4. 齿轮精度等级分几级？ 如何表示？ 5. 规定齿侧间隙的目的是什么？