第7章渐开线直齿圆柱齿轮的公差.ppt

7 1滚动轴承的公差与配合 一 轴承的组成 内圈 外圈 滚动体 保持架 二 作用 减摩 承载 零件定位 第7章典型零件的公差配合 三 精度等级 1 旋转精度 内外圈对轴线的径向跳动 端面对滚道的跳动 端面对内孔的跳动 2 制造精度 P0 P6 P 6x P5 P4 P2 G E E x D C B 普通级 高级 四 应用 P0 普通级 应用最广 其他为高级 一般情况下都用该级 如 卧式车床变速箱 进给箱 汽车 拖拉机的变速箱等 一切属于不太重要的场合 P2 精密坐标镗床 很少使用 目前只有生产球轴承 P4 较精密机床主轴 高精度镗床主轴 磨齿机等 P5 普通机床主轴的前轴承 后轴承用P6 P 6x 圆锥滚子轴承 它没有P6 五 滚动轴承内 外径公差及特点 1 内外径尺寸的最大值和最小值所允许的极限偏差 目的 2 任一截面的内外径实际量得的最大直径 最小直径平均值极限偏差 目的 1 尺寸公差 2 形状公差 圆度和圆柱度 控制变形量 3 公差特点 1 内外径尺寸采用单向制 2 外圈和箱体孔的配合 基轴制 控制轴承的配合 轴承的特殊需要 一般情况下 内圈和轴一起转动 要过盈配合 但过盈量又不能过大 因为更换轴承时 会破坏轴的表面 如果内圈的偏差于0线上方 按 极限与配合 的过盈配合 过盈量会过大 选择过渡配合 又怕内孔和轴的配合太松 配合不可靠 所以 内孔偏差于0线下方 六 轴承与轴颈 外壳孔的配合 1 轴颈 外壳孔的公差带 2 选择配合时 应考虑 负荷的类型 负荷的大小 工作温度 其他因素 1 局部负荷 套圈相对于负荷方向固定 2 循环负荷 套圈相对于负荷旋转 3 摆动负荷 大小和方向按一定规律变化的径向负荷作用在套圈的部分滚道上 负荷大小 Fr 当量径向动负荷 Cr 额定动负荷 轴承一般工作在80 以下 轴承的尺寸越大 对于过盈配合 其过盈量更大 间隙配合 间隙量更小 受冲击负荷或重负荷 应比正常或轻负荷更紧的配合量 3 配合公差带 4 形位公差 5 表面粗糙度 7 2渐开线圆柱齿轮的公差与检测 GB T10095 1988 1 传递运动的准确性 要求齿轮转一圈 最大转角误差限制在一定值内 保证主动齿轮和从动齿轮协调 2 传动平稳性 齿轮轮齿啮合时瞬时传动比稳定或变化小 一 齿轮传动的要求 3 载荷分布均匀性 轮齿啮合时齿面接触良好 载荷分布均匀 否则引起应力集中 造成齿面局部磨损 影响使用寿命 4 合理的侧隙 齿轮啮合时非工作面要有一定的间隙 用以储存润滑油或容纳轮齿受热变形及制造和安装产生误差 保证传动中不出现卡死和齿面烧伤 二 不同场合的要求 1 精密机床 仪表的读数齿轮 2 低速重载 起重机 矿山机械 齿轮 3 高速重载 气轮机减速器 4 正反转齿轮 1 传递运动准确性 2 传动平稳性 3 接触精度 1 载荷分布均匀性 2 侧隙要合理 1 传递运动的准确性 2 传动平稳性 3 载荷分布均匀性 要控制齿侧间隙 三 单个齿轮的精度指标 1 误差的产生 1 机床制造误差 2 刀具误差 3 齿坯加工 安装误差 1 几何偏心 2 运动偏心 3 机床传动链的短周期误差 二 影响传递运动准确性的误差参数及测量 1 齿圈径向跳动 Fr 公差Fr 2 误差产生的原因 几何偏心 3 影响 齿轮传递运动不准确 1 定义 在齿轮一转范围内 测头在齿槽内于齿高中部双面接触 测头相对于齿轮轴线的最大变动量 一 影响参数 A 齿坯孔和芯轴间有间隙 B 齿坯端面跳动 C 打表误差 4 齿圈径向跳动 Fr的测量 检测仪器 检测步骤 将被测齿轮安装在仪器上 松紧合适 即轴向不能窜动 转动自如 根据被测齿轮的模数选择测头 将它装在千分表上 再将千分表装入仪器的表架上并锁紧 移动被测齿轮的位置 使测头处于齿宽中部 松开立柱6后的紧定螺钉 转动调节螺母7 使测头处于齿槽内 并压表0 2 0 3mm左右 锁紧螺钉 将表针调为0 开始记录数据 扳动抬升器9 转过一齿 放下抬升器9 记下千分表读数 逐齿测量 记下所有齿的读数 数据中最大值减去最小值即为 Fr 判断 若 Fr Fr 该项目合格 否者不合格 齿圈径向跳动检查仪 2 公法线长度变动 Fw 1 定义 齿轮一转范围内实际公法线长度最大值与最小值之差 公差Fw 2 误差产生的原因 机床分度蜗轮偏心 使齿坯转速不均匀 引起齿面左右切削不均匀所造成的齿轮切向长周期误差 3 影响 齿轮传递运动不准确 4 公法线长度测量 Fw Wmax Wmin 公法线千分尺 公法线是指k个齿的异侧齿廓间的公共法线长度 3 齿距累积误差 Fp 公差Fp 和K个齿距累积误差 Fkp 1 定义 在分度圆上任意两个同侧齿面间的实际弧长与公称弧长的最大差值 绝对值 即最大齿距累积偏差和最小齿距累积偏差的代数差 Fp L L Fpmax Fpmin Fkp是K个齿的齿距累积误差 取2 Z 2个 2 误差产生的原因 几何偏心和运动偏心 3 影响 齿轮传递运动不准确 4 测量 相对法和绝对法 万能测齿仪 周节仪 1 2 定位支脚 3 活动量爪 4 固定量爪 5 指示表 周节仪 1 活动测头 2 固定测头 3 被测齿轮 4 重锤 5 指示表 A相对测量法 利用圆周封闭原理 以齿轮上任意一个齿距作基准 调整指示表到零位 然后逐齿依次测量各齿对基准齿的相对齿距偏差 fpt相对 经数据处理可求出 Fp 例 用万能测齿仪 周节仪 测一齿轮 fpt相对的读数后 求齿距累积误差 Fp 齿距误差测量结果 齿距误差测量结果 齿距误差测量结果 0 1 1 2 5 2 6 13 19 22 27 35 43 48 45 44 41 36 2 3 2 3 5 5 2 5 4 1 3 6 6 3 5 3 5 7 35 35 2 5 7 10 15 10 8 3 1 2 5 11 17 20 15 12 7 0 Fp Fpmax Fpmin 15 20 35 m B绝对测量法 用读数显微镜及分度圆盘进行读数 两相邻齿面定位后读出数值之差即为齿距偏差 4 切向综合误差 F i 公差F i 1 定义 被测齿轮与理想精确的测量齿轮单面啮合时 在被测齿轮一转内实际转角与公称转角之差的总幅度值 以分度圆弧长计 2 误差产生的原因 齿轮安装偏心 运动偏心 3 影响 齿轮传递运动不准确 4 测量 单啮仪 5 数据处理 切向综合误差 5 径向综合误差 F i 公差 F 1 定义 被测齿轮与理想精确的测量齿轮双面啮合时 在被测齿轮一转内 双啮中心距的最大变动量 2 误差产生的原因 齿坯偏心 刀具安装和调整造成的齿形误差 3 影响 齿轮传递运动不准确 4 测量 双啮仪 1 固定拖扳 2 被测齿轮 3 测量齿轮 4 浮动滑扳 5 误差曲线 6 记录纸 7 滑针 8 传送带 9 指示表 径向综合误差 二 检验方法 在评定传递运动准确性时 根据齿轮传动的用途 生产及检验条件 在下列方案中任选之一即可 1 切向综合误差 F i 2 齿距累积误差 F 3 径向综合误差 F i与公法线长度变动 Fw 4 齿圈径向跳动 Fr与公法线长度变动 Fw 5 齿圈径向跳动 Fr 用于 级精度 三 影响传动平稳性的误差及测量 一 影响因素 1 一齿切向综合误差 fi 公差fi 1 定义 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总幅度值 以分度圆弧长计 2 误差产生的原因 刀具制造和安装无耻及机床分度蜗杆安装 制造误差 3 测量仪器 单啮仪 2 一齿径向综合误差 fi 公差fi 1 定义 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 2 误差产生的原因 刀具制造和安装误差 3 测量仪器 双啮仪 3 齿形误差 ff 公差ff 1 定义 齿轮端截面上 齿形工作部分内 齿顶倒棱部分除外 包容实际齿形的两条设计齿形间的法向距离 2 误差产生的原因 刀具制造和安装误差及机床传动链误差 3 测量仪器 渐开线检查仪 4 基节偏差 fpb 基节极限偏差 fpb 1 定义 实际基节和公称基节之差 2 误差产生的原因 刀具的基节和齿形误差 3 测量仪器 基节仪 实际基节 切于基圆柱的平面与相邻同侧齿面交线间的距离 公称基节Pb mCos 基节仪 5 齿距偏差 fpt 齿距极限偏差 fpt 1 定义 分度圆上实际齿距与公称齿距之差 齿距Pt m 公称齿距为实际齿距的平均值 2 误差产生的原因 分度蜗杆跳动及轴向窜动造成 即机床传动链误差 3 测量仪器 周节仪 齿距偏差 6 螺旋线波度误差 ff 公差ff 1 定义 宽斜齿轮齿高中部实际齿线波纹的最大波幅 齿线 齿面与分度圆柱面的交线 2 误差产生的原因 分度蜗杆和进给机构的跳动引起的短周期误差 3 测量仪器 螺旋线检查仪 齿线 二 检验方法 在评定传动平稳时 根据齿轮传动的用途 生产及检验条件 在下列方案中任选之一即可 1 一齿切向综合误差 fi 需要时 加检基节偏差 fpb 2 一齿径向综合误差 fi 需保证齿形精度 3 齿形误差 ff与齿距偏差 fpt 4 齿形误差 ff与基节偏差 fpb 5 齿距偏差 fpt与基节偏差 fpb 用于9 12级精度 6 齿距偏差 fpt或基节偏差 fpb 用于10 12级精度 7 螺旋线波度误差 ff 用于轴向重合度 1 25 6级及以上精度斜齿轮和人字齿轮 四 影响载荷分布均匀性的误差及测量 1 齿向误差 F 公差F 1 定义 分度圆柱面上 齿宽有效部分范围内 端部倒角部分除外 包容实际齿线且距离为最小的两条设计齿线之间的端面距离 2 误差产生原因 机床导轨倾斜 夹具和齿坯安装误差引起 3 测量仪器 齿向误差 齿向误差测量 2 轴向齿距偏差 Fpx 公差Fpx 1 定义 在与齿轮基准轴线平行而大约通过齿高中部的一条直线上 任意两个同侧齿面间的实际距离与公称距离之差 沿齿面法线方向计值 2 误差产生原因及测量仪器同齿向误差 轴向齿距偏差 3 接触线误差 Fb 公差Fb 1 定义 在基圆柱的切平面内 平行于公称接触线并包容实际接触线的两条直线间的法向距离 2 误差产生的原因 刀具制造与安装误差 机床进给链误差 五 影响齿轮副侧隙的偏差及测量 1 齿厚偏差 Es 上偏差Ess 下偏差Esi 1 定义 分度圆柱面上 齿厚的实际值和公称值之差 对于斜齿轮 指法向齿厚 按定义 齿厚是以分度圆弧长计算 而测量时则以弦长 弦齿厚 计值 2 测量仪器 齿厚卡尺 2 公法线平均长度偏差 上偏差Ewms 下偏差Ewmi 1 定义 在齿轮一周内 公法线平均长度和公称值之差 Ewm W1 W2 WZ Z W公称 EsCos 2 误差产生的原因 运动偏心 但运动偏心会影响公法线长度 使公法线长度不相等 为避免此 故取平均值 3 测量仪器 公法线千分尺 由于用千分尺测量 不以齿顶圆定位 测量精度高 4 极限偏差 外齿轮 上偏差Ewms EssCos n 0 72FrSin n 下偏差Ewmi EsiCos n 0 72FrSin n 内齿轮 上偏差Ewms EsiCos n 0 72FrSin n 下偏差Ewmi EssCos n 0 72FrSin n 六 轮副的误差项目与检测 1 齿轮副的切向综合误差 Fic 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间的总幅度值 2 齿轮副的一齿切向综合误差 fic 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 一个齿距内的实际转角与公称转角之间的幅度值 3 齿轮副的接触斑点 装配好的齿轮副 在轻微的制动下 运转后的齿面上分布的接触擦亮痕迹 齿长 齿高 4 齿轮副的侧隙 圆周侧隙 当一个齿轮固定时 另一个齿轮圆周晃动量 以分度弧长计 法向侧隙 当工作齿面接触时 非工作齿面之间的最小距离 二者等效 法向侧隙可用塞尺或压铅丝后测其厚度值 5 齿轮副的中心距偏差 实际中心距和设计中心距之差 6 轴线的平行度误差 X方向轴线的平行度误差 Y方向轴线的平行度误差 七 齿轮精度标准及应用 1 适用范围 mn 1 40 分度圆直径4000 齿宽 630 2 精度等级 1 2 12共12个等级1级最高12级最低 3 5级为高精度 6 8级属于中等精度 9 12为低精度级 3 精度等级的选择 按国家标准分 公差组 控制传递运动的准确性 控制传动的平稳性 噪声 振动等 控制载荷分布均匀性 1 计算法 2 表格法 下表 3 类比法 4 齿坯公差与箱体公差的确定 1 齿坯精度 齿轮加工时 常以内孔 端面作为基准 见表9 17 18 齿轮传动的精度不仅和齿轮本身加工精度有关 而且与齿坯及箱体精度有关 2 箱体公差 主要是箱体孔的平行度 同轴度 中心距偏差和孔的圆度 5 齿轮副侧隙的确定 1 最小侧隙的确定 考虑润滑最小侧隙jn1 0 005 0 01 mn jn1 0 01mn v 10m s 10 v 25m s jn1 0 02mn 25 v 60m s jn1 0 03mn V 60m s jn1 0 03 0 05 mn 温度变化 最小侧隙jn2 A 1 t1 2 t2 2Sin 齿轮副的最小侧隙jnmin jn1 jn2 2 齿厚极限偏差的确定 齿厚上偏差Ess fatg n K 基节极限偏差P198表9 10 F 齿向公差P198表9 12 fa 齿轮副中心距极限偏差P199表9 14 齿厚公差T Fr 齿圈径向跳动公差P196表9 6 br 切向径向进刀公差 齿厚下偏差Esi Ess T 计算后按P202图9 25圆整即fpt的倍数 6 公法线平均长度极限偏差 7 精度标注 外齿轮 上偏差Ewms EssCos n 0 72FrSin n 下偏差Ewmi EsiCos n 0 72FrSin n 内齿轮 上偏差Ewms EsiCos n 0 72FrSin n 下偏差Ewmi EssCos n 0 72FrSin n 7FLGB T10095 1988 齿轮的三个公差组精度同为7级 齿厚上 下偏差分别为F L 7 6 6GMGB T10095 1988 齿轮的第一公差组精度为7级 第二 三公差组精度为6级 齿厚上 下偏差分别为G M 例 某铣床主轴箱内连接电动机的一队直齿圆柱齿轮 m 3mm 20 z1 26 z2 54 齿宽b1 28 b2 23 小 小齿轮材料分别为20CrG58 40CrG52 箱体材料为铸铁 电动机转速1450r min 功率P 7 5kw 齿轮工作温度60 C 箱体工作温度40 C 试确定小齿轮的精度等级 齿厚偏差 公法线平均长度偏差 齿坯公差 一 确定齿轮的精度等级 V d1n 60 1000 3 26 1450 60 1000 5 92m s 按补充表查取第 公差组为7级精度 第 公差组因速度高 可取同级7级精度 第 公差组不低于第 公差组也取7级精度 二 选择检验项目及公差 第 公差组精度7级 查表得到Fp Fr Fw的值 Fp1 45 mFr1 36 mFw1 28 m 由于第一对齿轮转速较高 对平稳性要求高 故按齿轮的圆周速度首先确定第 公差组的精度等级 第 公差组7级精度 查表ff 齿形公差 和fpb 齿距极限偏差 ff1 11 mff2 13 mfpb1 13 mfpb2 14 mfpt1 14 m 第 公差组7级 查齿向公差F 表 得到 F 11 m 三 确定齿厚偏差 1 最小极限侧隙jnmin 因圆周速度v 10m s故取jn1min 0 01 3 0 03mm 由材料