齿轮精度设计自我总结幻灯片.ppt

渐开线圆柱齿轮传动的精度设计 一齿轮传动的使用要求 1 传递运动的准确性 2 传动的平稳性 3 载荷分布的均匀性 4 传动侧隙 1 齿轮传递运动的准确性 运动精度 要求齿轮在一转范围内传动比要恒定 即最大转角误差限制在一定范围内 以保证传递运动准确 这要求齿轮在一转范围内传动比变化尽量小 以保证主 从动齿轮的运动协调 在齿轮转动一周过程中 它的转角误差的最大值 绝对值 不得超过一定的限度 齿轮转角误差曲线形状的变化一般呈正弦变化规律 即齿轮一转中最大的转角误差只出现一次 且出现转角误差正 负极值的两个轮齿相隔约180度 2 齿轮传动平稳性 工作平稳性 传递运动的平稳性 工作平稳性 要求齿轮一齿距或瞬时内传动比的变化限制在一定范围内 以减少齿轮传动中的冲击 振动和噪声 齿轮传递运动的平稳性是指要求齿轮在回转过程中瞬时传动比变化尽量小 也就是要求齿轮在一个较小角度范围内 如一个齿距角范围内 转角误差的变化不得超过一定限度 齿轮回转过程中 特别是高速传动的齿轮 瞬时传动比频繁变化 产生撞击 振动和噪声 因而影响其传动平稳性 引起传递运动不准确的传动比最大变化量以齿轮一转为周期 且波幅大 而瞬时传动比的变化是由齿轮每个齿距角范围内的单齿误差引起的 在齿轮一转内单齿误差频繁出现 且波幅小 影响齿轮传动平稳性 一般情况下 两者同时存在 3 齿轮载荷分布的均匀性 接触精度 齿轮载荷分布的均匀性要求齿轮啮合时 工作齿面接触良好 载荷分布均匀 避免载荷集中于局部齿面造成齿面磨损或折断 以保证齿轮传动有较大的承载能力和较长的使用寿命 4 侧隙侧隙即齿侧间隙 是指两个相互啮合齿轮工作齿面接触时 相邻两个非工作齿面之间形成的间隙 侧隙是在齿轮 轴 轴承 箱体和其他零部件装配成减速器 变速箱或其他传动装置后自然形成的 齿轮副有适当间隙 用来储存润滑油 补偿热变形和弹性变形 防止齿轮在工作中发生齿面烧蚀或卡死 以保证齿轮副正常工作 小结 前三项使用要求是对齿轮的精度要求 不同用途 不同工作条件的齿轮其侧重点也应有所不同 侧隙是独立与前三项精度要求外的另一类要求 重载 高速齿轮传动 由于受力 受热变形大 侧隙应大些 以补偿大的变形和保证润滑通畅 经常正转 逆转的齿轮 为减少回程误差 侧隙应小些 齿轮传动的使用要求举例 对于分度机构 仪器仪表中读数机构的齿轮 齿轮一转中的转角误差不超过1 2 甚至是几秒 此时 传递运动准确性是主要的 机床 汽车变速箱 要求传动平稳性和载荷分布均匀性 降低振动和噪音 保证承载能力 对于轧钢机 起重机 运输机 透平机等低速重载机械 传递动力大 但圆周速度不高 主要考虑载荷分布均匀性 保证承载能力 对于高速 大功率传动装置中用的齿轮 如汽轮机减速器上的齿轮 圆周速度高 传递功率大 其运动精度 工作平稳性精度及接触精度要求都很高 特别是瞬时传动比的变化要求小 以减少振动和噪声 二渐开线圆柱齿轮偏差 单个齿轮偏差 径向偏差 径向跳动 单个齿轮偏差包括 1 齿距偏差 单个齿距偏差 fpt 齿距累积偏差 Fpk 齿距累积总偏差 Fp 基圆齿距偏差 fpb 基圆齿距偏差与单个齿距偏差之间有如下关系 齿距偏差反映了一个齿距和一转内任意个齿距的最大变化 它直接反映齿轮的转角误差 是几何偏心和运动偏心的综合结果 单个齿轮偏差包括 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 3 切向综合偏差 一齿切向综合偏差 f i 切向综合总偏差 F i 4 螺旋线偏差 螺旋线总偏差 F 螺旋线形状偏差 ff 螺旋线倾斜偏差 fH 径向偏差与径向跳动 径向偏差 径向综合总偏差 F i 一齿径向综合偏差 f i 径向跳动 Fr 3 渐开线圆柱齿轮精度标准 1 轮齿同侧齿面偏差规定了0 1 12共13个精度等级 其中0级最高 13级最低 标准适用范围为 分度圆直径为5 10000mm 法向模数为0 5 70mm 齿宽为4 1000mm的渐开线圆柱齿轮 2 径向综合偏差规定了4 5 12共9个精度等级 其中4级最高 12级最低 标准适用范围为 分度圆直径为5 1000mm 法向模数为0 2 10mm的渐开线圆柱齿轮 3 径向跳动GB T10095 2 2001在附录B中推荐了0 1 12共13个精度等级 其中0级最高 13级最低 适用于分度圆直径为5 10000mm 法向模数为0 5 70mm 齿宽为4 1000mm的渐开线圆柱齿轮 齿轮精度等级的确定 设计时 径向综合偏差和径向跳动不一定与GB T10095 1中的要素偏差 如齿距 齿廓 螺旋线等 选用相同的等级 当文件需叙述齿轮精度要求时 应注明GB T10095 1或GB T10095 2 可以用计算法或经验法 表格法 确定齿轮的精度等级 齿轮精度等级的选择 0 2级要求非常高 有待发展3 5级为高精度6 9级为中等精度10 12级为低进度 齿轮精度等级的选择 最小法向侧隙和齿厚极限偏差的确定 1 经验法参考国内外同类产品中齿轮副的侧隙值来确定最小侧隙 2 计算法根据齿轮副的工作条件 如工作速度 温度 负载 润滑等条件来设计计算齿轮副最小侧隙jbnmin侧隙 jbnmin1 1000a 1 t1 2 t2 2sin n温度需要 jbnmin2 润滑需要 jbnmin jbnmin1 jbnmin2实际应用时用下面的公式 出处 机械设计手册 第3卷14 120 注意 a必须是一个绝对值 齿厚偏差与基中心距制 H 齿轮传动同孔 轴配合一样 也有基准制问题 即基齿厚制 h 和基中心距制 H 标准规定采用后者 即改变齿厚达到所需侧隙 齿厚上偏差取决于分度圆直径和允许差 其选择与齿轮精度无关 齿厚上偏差Esns与实际法向最小侧隙Jbn的关系是Jbn Esns1 Esns2 cos n计算齿厚下偏EsniEsni Esns TsnTsn Tstcos Esns的计算 Esni的计算 br 为切齿径向进刀公差 表10 7 齿轮副中心距极限偏差和轴线平行度公差 齿轮副中心距极限偏差 fa fa fa 轴线平行度公差 公法线长度极限偏差的确定 轴线平行度偏差允许值为 轴线平面上的平行度最大推荐值见式 10 10 垂直平面上的平行度最大推荐值见式 10 11 式中b 齿宽 L 箱体上的轴承跨距 F 螺旋线总公差 标注示例 例 7GB T10095 1表示齿轮的精度分别同为7级如果三个公差组的精度等级相同 则只需标注的一个数字 例 7F 10095 88表示齿轮的精度同为7级 齿厚上 下偏差代号分别为F L 例 10095 88表示齿轮的精度同为4级 齿厚上 下偏差值分别为 330mm 0 495mm 8 Fp Fpt Fa 7 FB GB T10095 1或887GB T10095 2001 0 330 0 495 国标规定了14种齿厚极限偏差的数值 并用14个大写的英文字母表示 分别是C D E F G H J K L M N P R S级 C级间隙最大 S级间隙最小 共14级 每一种代号代表的齿厚极限偏差的数值均是齿距极限偏差 fpt 的倍数 齿厚偏差等级 齿坯精度 1 孔和顶圆 2 径向Sr基准面 3 轴向Si基准面 图10 13带孔齿轮的齿坯公差 齿轮轴的齿坯精度 1 轴颈和顶圆 2 径向Sr基准面 3 轴向Si基准面 齿坯技术要求 1 内孔尺寸偏差2 齿顶圆直径偏差 Tda 2 0 05mn3 基准面的形位公差4 内孔圆柱度公差5 小齿轮端面圆跳动公差6 大齿轮端面 径向圆跳动公差7 齿坯表面粗糙度 齿面 内孔