第十章 渐开线圆柱齿轮公差与检测上

第十章渐开线圆柱齿轮公差与检测,齿轮是机器和仪器中使用较多的传动件，尤其是渐开线圆柱齿轮。为保证齿轮传动的精度和互换性，必需规定齿轮公差和齿轮坯公差以及齿轮箱体公差，并按精度要求进行检测。本章阐述了渐开线圆柱齿轮的主要加工误差、精度评定参数、齿轮坯精度要求、齿轮副精度要求及检测方法。,10-1概述,一、齿轮传动的使用要求1.传递运动准确性是指要求齿轮在一转范围内传动比变化尽量小，以保证主、从动齿轮运动协调。即：在齿轮一转中，转角误差的最大值(绝对值)不得超过一定的限度。如分度齿轮传动、读数齿轮等。传递运动准确性用于传递精确的位移，如分度、读数、车床主轴与丝杠间的交换齿轮，若其传递运动准确性的精度低，会产生较大的运动偏差。,2.齿轮传动平稳性指要求齿轮回转过程中瞬时传动比变化尽量小，即要求齿轮在一个较小角度范围内(如一个齿距角范围内)转角误差变化不得超过一定限度。如高速动力齿轮，要求传动平稳，若瞬时传动比频繁地变化，会产生撞击、振动和噪声。齿轮传递运动不准确和不平稳，都是齿轮传动比变化引起的。前者以齿轮一转为周期，波幅大；后者是单齿误差，波幅小。,3.载荷分布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而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。如重载传动齿轮。4.齿侧侧隙指两相互啮合齿轮工作齿面接触时，相邻两非工作齿面间形成的间隙。侧隙是自然形成的。适当的侧隙用来储存润滑油，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，以使齿轮副能正常工作。对于经常正反转的齿轮，为减小回程误差，应适当减小侧隙或用消隙齿轮传动。,二、齿轮加工误差产生的原因齿轮加工方法按齿廓形成原理，分仿形法和范成法。以滚齿为例，滚刀每转过一转，工作台转过一个齿距角，连续回转，切出轮齿的齿廓。,产生加工误差的主要因素为：1.几何偏心指由于齿轮坯在机床工作台心轴上的安装偏心，使齿轮坯基准孔轴线与工作台回转轴线不重合而产生偏心。这使得滚刀切出的轮齿不均匀分布，影响齿轮传递运动的准确性。,2运动偏心主要由机床分度蜗轮安装偏心引起，使工作台回转时快时慢，使轮齿的齿距在分度圆上分布不均匀(各个齿距的大小呈正弦规律变化)，影响传递准确性。,齿轮几何偏心和运动偏心同时存在，都造成齿距分布不均，它们可能叠加，也可能抵消。在评定齿轮传递运动准确性精度时，应以两者的综合结果来评定。3机床传动链的高频误差机床传动链有误差时，造成齿面产生波纹，使齿轮啮合时产生瞬时波动，影响传动平稳性。4滚刀的安装误差和制造误差如滚刀的径向跳动、轴向窜动及齿形角误差等。,10-2渐开线圆柱齿轮精度的评定参数GB对圆柱齿轮精度的评定参数规定为轮齿同侧齿面偏差、径向偏差和径向跳动三个方面。一、轮齿同侧齿面偏差1齿距偏差单个齿距偏差fpt：齿轮同侧相邻齿廓间的齿距偏差，是实际齿距与理论齿距的代数差。齿距累积偏差Fpk：任意k个齿距的实际弧长与理论弧长的代数差，如图。k为从2到z/8整数，通常取k=z/8就即可。,齿距累积总偏差Fp：在齿轮同侧齿面任意弧段内的最大齿距累积偏差，表现为齿距累积偏差曲线的总幅值。齿距偏差反映一齿和一转内任意个齿距的最大变化，直接反映齿轮的转角误差，较全面反映了齿轮传递的准确性和平稳性，是几何偏心、运动偏心综合影响的结果。齿距偏差可以用绝对法测量。测量时，把实际齿距直接与理论齿距比较，以获得齿距偏差的角度值或线值。还可以用相对法测量。一般使用双测头式齿距比较仪或万能测齿仪。2齿廓偏差齿轮齿廓的形状误差，指在齿轮端平面内垂直于渐开线齿廓方向上的实际齿廓形状偏离设计齿廓的量。它将导致齿轮工作时，瞬时传动比不断变化，影响齿轮传动平稳性。,齿廓总偏差F：包容实际齿廓迹线的且距离为最小的两条设计齿廓迹线之间的法向距离。齿廓形状偏差ffa：包容实际齿廓迹线的且距离为最小的两条平均齿廓迹线之间的法向距离。齿廓倾斜偏差fHa：与平均齿廓迹线相交的两条设计齿廓迹线之间的距离。齿廓偏差是刀具制造误差和安装误差及机床传动链中短周期误差等综合因素造成的。齿廓偏差常用渐开线测量仪来测量。,3.螺旋线偏差端面基圆切线方向上测得的实际螺旋线对理想螺旋线的偏离量。(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，如图。,(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相同曲线间的距离。(3)螺旋线倾斜偏差fH：在计值范围内，与平均螺旋线迹线相交的设计螺旋线迹线间的距离。螺旋线偏差影响齿轮的承载能力和传动质量，测量法有展成法和坐标法。4.切向综合偏差(1)切向综合总偏差Fi：指单面啮合检测时，被测齿轮一转内，分度圆上实际圆周位移与理论圆周位移的最大差值。(2)一齿切向综合偏差fi：指被测齿轮一个齿距范围内实际圆周位移与理论圆周位移之差的最大值。切向综合偏差可用于综合评定齿轮传递运动的准确性和平稳性，用齿轮单面啮合综合测量仪(单啮仪)来测量。,二、齿轮径向综合偏差1.径向综合总偏差Fi：指被测齿轮与测量齿轮双面啮合检测时(前者左、右齿面同时与后者齿面接触)，在被测齿轮一转内双啮中心距的最大值与最小值之差。2.一齿径向综合偏差fi：指在被测齿轮一转中对应一个齿距角(360/z)范围内的双啮中心距变动量。径向综合偏差主要反映几何偏心引起的误差，但受左右齿面共同影响，不适应验收高精度齿轮。常用齿轮双面啮合综合测量仪(双啮仪)测量。,三