9圆柱齿轮公差与检测.ppt

第七章圆柱齿轮公差与配合应用 基本要求 目的 了解圆柱齿轮的公差标准初步掌握 1 应用要求 加工误差2 评定指标3 图样标注4 齿轮精度设计操作技能 评定指标的检验 特点1结构紧凑2恒定的传动比3传动效率高4可实现平行轴 相交轴和交错轴之间的传动5使用寿命长6维护保养简单 作用 传递空间任意两轴 平行 相交 交错 的旋转运动 或将转动转换为移动 缺点 要求较高的制造和安装精度 加工成本高 不适宜远距离传动 齿轮传动的类型 传动齿轮 转速较高 功率较大 汽车飞机等变速装置 动力齿轮 转速不高 传递扭矩 矿山机械起重机械 分度齿轮 精确回转 精密机床仪表中的分度装置 齿轮传动机构组成 齿轮副 轴 轴承 箱体 失效形式 轮齿折断 轮齿折断轮齿折断通常有两种情况 一种是由于多次重复的弯曲应力和应力集中造成的疲劳折断 另一种是由于突然严重过载或冲击载荷作用引起的过载折断 这两种折断都起始于轮齿相部受拉的一侧 齿宽较小的直齿轮往往发生全齿折断 因宽较大的直齿轮或斜齿轮则容易发生局部折断 一 轮齿的失效形式 失效形式 齿面点蚀 齿面点蚀轮齿工作时 由于在齿面啮合处脉动循环变接触应力长期作用下 当应力峰值超过材料的接触疲劳极限 经过一定应力循环次数后 先在节线附近的齿廓表面产生细微的疲劳裂纹 随着裂纹的扩展 将导致小块金属剥落 产生齿面点蚀 点蚀影响轮齿正常啮合 引起冲击和噪声 造成传动的不平稳 一 轮齿的失效形式 失效形式 齿面胶合 高速重载传动中 常因啮合区温度升高而引起润滑失效 致使齿面金属直接接触而相互粘连 当齿面向对滑动时 较软的齿面沿滑动方向被撕下而形成沟纹 传动精度齿侧间隙 齿轮副合理性 1 1 齿轮的应用要求 7 1应用要求及加工误差 传递运动的准确性传递运动的平稳性载荷分布的均匀性 要求从动轮与主动轮运动协调 应限制齿轮一转内传动比的不均匀性 1 传递运动的准确性 要求 齿轮在转过一个齿距角的范围内 其最大转角误差应限制在一定的范围内 一个齿距角内瞬时传动比 冲击 振动和噪声 2 传动的平稳性 3 载荷分布的均匀性 轮齿啮合过程中 工作齿面沿全齿高和全齿长上保持均匀接触 并且接触面积尽可能的大 引起应力集中 造成局部磨损 轮齿折断 影响齿轮的使用寿命 齿轮传动过程中 非接触面之间一定要有合理的间隙 4 齿轮副侧隙的合理性 1 贮存润滑油2 补偿齿轮的变形3 制造和安装误差所引起的尺寸变动 不同齿轮的传动精度要求 加工方法 按齿廓形成原理 仿形法展成法 7 2加工误差的来源与分类 滚齿机 误差来源 工艺系统 机床 夹具 刀具 齿坯本身 安装 调整 1 几何偏心ej 1齿轮加工误差来源 2 运动偏心ey ek 分度蜗轮加工误差 1分度蜗轮2蜗杆3滚刀4齿坯 3 机床传动链的高频误差 原因 分度蜗杆的安装偏心和轴向蹿动导致蜗轮 齿坯 转速不均匀 结果 加工出的齿轮有齿距偏差和齿形偏差 4 滚刀的安装误差和加工误差 滚刀偏心 ed 2 齿轮加工误差的分类 按表现特征可分为4类 齿廓误差齿距误差齿向误差齿厚偏差 齿廓相对于工件的旋转中心分布不均匀 齿廓不是理论的渐开线 齿面沿齿轮轴线方向的形状和位置误差 齿厚相对于理论值在整个齿圈上不一致 按方向特征可分为3类 径向误差切向误差轴向误差 齿高方向齿厚方向齿向方向 按周期或频率特征可分 长周期误差 短周期误差 传递运动的准确性 工作平稳性 以齿轮一转为周期 以齿轮一齿为周期 圆柱齿轮传动公差 GB T10095 1 2001GB T10095 2 2001 传递运动准确性的评定指标传递运动平稳性的评定指标载荷分布均匀性的评定指标影响侧隙的单个齿轮因素 7 3单个齿轮的评定指标 1传递运动准确性的检测项目 切向综合总偏差 Fi 齿距累积总偏差 Fp 径向跳动 Fr 径向综合总偏差 Fi 公法线长度变动 Fw 单项评定指标 齿轮一转范围内 测头在齿槽内与齿高中部双面接触 测头相对于齿轮轴线的最大变动量称齿圈径向跳动 Fr主要反映由于齿坯偏心引起的齿轮径向长周期误差 可用齿圈径向跳动检查仪测量 测头可以用球形或锥形 2传动工作平稳性的检测项目 一齿切向综合偏差fi 一齿径向综合偏差fi 齿廓偏差基圆齿距偏差fpb单个齿距偏差fpt 3载荷分布均匀性的检测项目 螺旋线偏差 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F 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ff 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fh 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 4影响侧隙的单个齿轮因素 1齿厚偏差fSn齿厚的上偏差 ESnS 下偏差 ESni 一般都为负值 2公法线长度偏差 7 4齿轮副评定指标 1轴线的平行度误差2中心距偏差接触斑点齿轮副的侧隙 齿轮副的接触斑点 在轻微制动下运转后 齿面上分布的接触擦亮痕迹沿齿长方向 影响承载能力沿齿高方向 影响工作的平稳性 摘自GB T10095 1988 齿轮副侧隙 齿轮副的最小极限侧隙应根据齿轮工作时的温度和润滑条件确定 与齿轮的精度等级无关 高温工作的传动齿轮 为保证正常润滑 避免发热卡死 要求有较大的侧隙 而需正反转或读数机构的齿轮 为避免空程 则要求较小的侧隙 侧隙获得方法 1 基齿厚制 即固定齿厚的极限偏差 通过改变中心距的基本偏差来获得不同的最小极限侧隙 此方法用于中心距可调的机构 2 基中心距制 即固定中心距的极限偏差 通过改变齿厚的上下偏差来得到不同的最小极限侧隙 国标采用后一种 jbnmin jbnmin jbn1 jbn2 工作温度润滑方式圆周速度 补偿温升引起的变形 保证齿轮工作面的正常润滑 最小法向极限侧隙 Jbn2取决于润滑方式和齿轮工作的圆周速度 7 6渐开线圆柱齿轮精度设计 齿轮精度等级的确定齿轮副侧隙的确定齿坯精度和齿轮表面粗糙度图样标注 GB T10095 1 2001 渐开线圆柱齿轮精度第1部分轮齿同侧齿面偏差的定义和允许值 GB T10095 2 2001 渐开线圆柱齿轮精度第2部分径向综合偏差与径向跳动的定义和允许值 GB Z18620 1 4指导性技术文件 分度圆直径 5 10000mm法向模数 0 5 70mm齿宽 4 1000mm 标准适用范围 一 渐开线圆柱齿轮精度等级 13个精度等级0 1 23 56 89 12 待用 高精度等级 中等精度等级 最低精度等级 7GB T10095 2 1 2001 二 齿轮精度等级的选择 根据用途 使用要求 传递功率 圆周速度及其它技术要求而定 同时考虑切齿工艺及经济性 选择原则 选择方法 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 当对传递运动准确性没有特别要求时 第 公差组的精度常比第 公差组低一个等级 当所传递的功率不特别大时 第 公差组一般采用和第 公差组相同的精度等级 齿轮副中两齿轮对应公差组的精度采用同级 也允许不同级 齿轮圆周线速度 第 公差组的精度等级 2 类比法依据以往产品设计 性能试验以及使用过程中所积累的经验 可靠的技术资料 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 各种机械采用齿轮的精度等级 圆柱齿轮精度的适用范围 三 齿轮精度等级标注 0 330 0 495 GB T10095 2 2001 例 7 6 6GMGB T10095 2 2001 7FLGB T10095 2 2001 表示齿轮第 公差组的精度分别为7级 6级 6级 齿厚上 下偏差代号分别为 齿厚极限偏差代号 齿厚极限偏差的数值 齿距极限偏差 fpt 的倍数 国标规定 14种齿厚极限偏差的数值 大写的英文字母表示 齿厚极限偏差的确定 最小