第九章渐开线圆柱齿轮的公差和检测PPT课件

-,1,第九章,渐开线圆柱齿轮的公差和检测,-,2,任务9.1对齿轮传动的基本要求,任务9.3圆柱齿轮的误差分析及评定参数,任务9.4齿轮副误差及评定参数,任务9.2齿轮加工误差简介,任务9.5渐开线圆柱齿轮精度标准,-,3,直齿圆柱齿轮各部分名称齿顶圆da:通过齿轮各齿顶的圆齿根圆df:通过齿轮各齿根的圆分度圆d:在齿顶圆与齿根圆之间的一个假象圆,该圆上齿厚s和齿槽宽e相等,任务9.1对齿轮传动的基本要求,-,4,齿顶高:齿顶圆和分度圆的半径之差齿根高:分度圆和齿根圆的半径之差齿高:齿顶高和齿根高之和齿距p:分度圆上相邻两齿对应点之间的弧长,等于齿厚和齿槽宽之和,P=S+e模数:若齿数为z,则分度圆的周长等于齿数乘以齿距,zp=d,所以:d=zp/,因为是无理数,令:p/=m,所以:d=zm,m称为齿轮的模数,单位mm中心距:两圆柱齿轮轴线的距离a=m(z1+z2)/2,-,5,不同用途的齿轮，对传动精度要求也不同，主要要求有：,分度机构和读数机构的齿轮,高速动力齿轮,如减速器、汽轮机等,低速动力齿轮,如轧钢、矿山及起重机械等,保证正常润滑、避免因发热而卡死,对齿轮传动的基本要求,-,6,展成法:利用刀具与被切齿轮的互相啮合运动切出齿形的方法。,插齿加工,任务9.2齿轮加工误差简介,任务9.2.1齿轮加工误差的来源,按照齿廓形成原理，齿轮加工方法主要有仿形法和展成法,-,7,滚齿机工作原理图,-,8,涡轮,蜗杆,滚刀,e几,e运,e刀,e蜗杆,o,o,o,o,o,o,oo机床工作台回转轴线,oo工件孔轴线,oo分度蜗轮几何轴线,齿轮毛坯,-,9,1几何偏心（e几）:,分度传动链,滚齿加工示意图,e几,在加工中就是齿坯的安装偏心。,齿轮加工误差的来源：,-,10,几何偏心造成的结果,如图91a)，齿坯孔轴线oo与其回转轴线oo不重合，产生偏心量。此时，滚刀至oo的距离在切齿过程中保持不变，因而切出的齿圈就以oo为轴线，使得齿圈上各齿到孔轴线距离不相等，造成齿距和齿厚的不均匀，远离轴线oo一边的齿距变长，靠近oo一边的齿距变短（见图91b）。,图,9,1,几何偏心,-,11,2运动偏心（e运）：,是由于机床分度蜗轮加工误差及安装偏心引起的。,分度传动链,滚齿加工示意图,-,12,运动偏心造成的结果,蜗杆匀速旋转时，蜗轮和齿坯将产生不均匀回转，从而使被加工齿坯在切齿中的圆周速度，以一转为周期快慢不均的变化。齿廓被多切或少切，引起齿距分布不均匀。,-,13,3机床传动链误差：,4刀具的制造、安装误差：,由分度链各元件误差尤其是分度蜗杆的径向跳动和轴向窜动影响，还有差动链误差引起的。,刀具径向跳动、轴向窜动及齿形角误差引起的。,-,14,（1）长周期误差：,指齿轮转一转范围内，最大误差值只出现一次。主要是由e几和e运引起的。,主要影响齿轮传递运动的准确性,（2）短周期误差：,指齿轮转一转范围内，误差多次重复出现。主要受分度蜗杆、刀具误差的影响。,主要影响齿轮传递运动的平稳性,2）按误差产生的方向分为：,径向误差、切向误差、轴向误差,根据齿轮误差的性质、规律以及对传动的影响，加工误差可分类如下：1）按照误差出现的频率分为长周期和短周期误差：,任务9.2.2齿轮误差的分类,-,15,圆柱齿轮的误差就是研究齿轮精度,任务9.3圆柱齿轮的误差分析及评定参数,-,16,一、齿距精度它直接反映了一个齿距和一转内任意个齿距的最大变化即转角误差;可较全面反映齿轮传递运动的准确性和平稳性,是综合性的评定项目齿距精度的分类单个齿距偏差齿距累计偏差齿距累计总偏差,-,17,1、单个齿距偏差,指在分度圆上（允许在齿高中部测量）实际齿距与理论齿距之差。实际理论为正，实际理论为负。,-,18,2、齿距累积偏差,实际弧长,分度圆,任意k个齿距的实际弧长与理论弧长的代数差,除另有规定，被限定在不大于1/8的圆周上评定。因此，的允许值适用于齿距数k为2到小于z/8的弧段内。,-,19,3、齿距累积总偏差,是指齿轮同侧齿面任意弧段(k=1至k=z)内的最大齿距累积偏差。它表现为齿距累积偏差曲线的总幅值。,理论齿廓位置,实际齿廓位置,-,20,齿距累计总偏差,齿距累计偏差能较全面的反映齿轮一转内传动比的变化是评价齿轮运动精度的综合指标单个齿距偏差fpt,齿距累计总偏差Fpfpt:短周期偏差(以一齿为周期)影响传动平稳性Fp:长周期偏差(以2为周期)影响传动准确性,-,21,设计齿廓设计齿廓可为渐开线齿廓或修形齿廓实际齿廓,二、齿廓精度,齿廓偏差:实际齿廓偏离设计齿廓的量，用于控制实际齿廓对设计齿廓的变动.齿廓偏差包括：齿廓总偏差、齿廓形状偏差、齿廓倾斜偏差,-,22,1、齿廓总偏差,在计值范围内，包容实际齿廓迹线的两条设计齿廓线间的距离.,齿廓总偏差,设计齿形,-,23,2、齿廓形状偏差,在计值范围内，包容实际齿廓迹线的两条与平均齿廓迹线完全相同的曲线间的距离，且两条曲线与平均齿廓迹线的距离为常数。,-,24,3、齿廓倾斜偏差,在计值范围的两端与平均齿廓迹线相交的两条设计齿廓迹线间的距离。,齿顶,齿根,-,25,三、齿向精度,齿向精度用于控制齿轮实际齿面方向的变动。齿向由齿面与分度圆柱面的交线，即齿线(亦称齿向线)表示。不修形的直齿轮的齿线为直线，不修形的斜齿轮的齿线为螺旋线。,-,26,1、螺旋线总偏差,3、螺旋线倾斜偏差,2、螺旋线形状偏差,齿向精度：,-,27,四、综合精度,1、切向综合总偏差,切向综合总偏差，是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮单面啮合时，被测齿轮一转内，齿轮分度圆上实际圆周位移与理论圆周位移的最大差值。,-,28,2、一齿切向综合偏差,一齿切向综合偏差，就是一个齿距内的切向综合偏差。,-,29,3、径向综合总偏差,径向综合总偏差是在径向(双面)综合检验时，实际齿轮的左右齿面同时与测量齿轮接触，并转过一整圈时出现的中心距最大值和最小值之差。,-,30,一齿径向综合偏差是当实际齿轮啮合一整圈时，对应一个齿距(360/z)的径向综合偏差值。,360/z,的最大值,4、一齿径向综合偏差,-,31,5、径向跳动,指齿轮在一转范围内，测头（球形、圆柱形、砧形）在齿槽内与齿高中部的轮齿双面接触，测头相对于齿轮轴线的最大变动量。,-,32,一、齿轮副的安装精度,1、轴线平行度误差、,齿轮副轴线的平行度误差应在互相垂直的两个方向测量。,任务9.4齿轮副误差及其评定参数,齿轮副是指相互啮合的一对齿轮组成的传动机构,-,33,“轴线平面内的平行度误差”是在两轴线的公共平面上测量的，这公共平面是用两轴跨距中较长的一个L和另一根轴上的一个轴承来确定的“垂直平面上的平行度误差”是在与轴线公共平面相垂直的“交错轴平面”上测量的。,-,34,2、中心距偏差,中心距偏差是指在齿轮副的齿宽中间平面内，实际中心距与公称中心距之差。它会影响齿轮副的侧隙。,-,35,二、齿轮副的配合,1、齿轮副侧隙,1)圆周侧隙是指装配好的齿轮副，当一个齿轮固定时，另一个齿轮的圆周晃动量，以分度圆弧长计值。可以用指示表测量。,千分表垂直在分度圆切线方向测量。最大的晃动量即为,-,36,2)法向侧隙是指装配好的齿轮副，当工作齿面接触时，非工作齿面之间的最小距离。可以用塞尺测量。,用塞尺测量,-,37,3)径向侧隙是互啮齿轮双面啮合（无侧隙啮合）时的中心距与公称中心距之差。,法向侧隙与圆周侧隙两者的关系为：,径向侧隙与圆周侧隙两者的关系为：,-,38,2、齿厚,为了保证获得合理的侧隙，主要应控制齿轮的齿厚尺寸。,在设计时规定齿厚的极限偏差(上偏差、下偏差)作为齿厚偏差允许变化的界限值。,齿厚上偏差,齿厚下偏差,齿厚公差,则齿厚公差,-,39,齿厚偏差是实际齿厚与公称齿厚之差。,实际齿厚,公称齿厚,则齿厚偏差:,齿厚偏差,-,40,由于齿轮传动通常须保证有侧隙，因此实际齿厚必须小于公称齿厚，即齿厚上、下偏差均应为负值，并满足,公称齿厚,齿厚公差带,上偏差,下偏差,-,41,3、公法线长度偏差,公法线长度偏差是公法线的实际长度与其公称长度之差即,跨k个齿的公法线公称长度可按照下式计算,跨齿数k的选择应使公法线与两侧齿面在分度圆附近相交。,齿轮公法线是齿轮上几个轮齿之间的距离。,-,42,公法线长度极限偏差可由齿厚极限偏差计算得到,显然，公法线长度极限偏差也是负值，并应满足,公法线长度公差可按下式计算,-,43,公法线长度偏差与公差如图,-,44,渐开线圆柱齿轮的精度标准,a)圆柱齿轮精度制第1部分：轮齿同侧齿面偏差的定义和允许值(GB/T10095.12008)。,b)圆柱齿轮精度制第2部分：径向综合偏差与径向跳动的定义和允许值(GB/T10095.22008)。,c)渐开线圆柱齿轮精度检验细则(GB/T139242008)。,d)圆柱齿轮检验实施规范第1部分：轮齿同侧齿面的检验(GB/Z18620.12002)。,e)圆柱齿轮检验实施规范第2部分：径向综合偏差、径向跳动、齿厚和侧隙的检验(GB/Z18620.22002)。,f)圆柱齿轮检验实施规范第3部分：齿轮坯、轴中心距和轴线平行度(GB/Z18620.32002)。,g)圆柱齿轮检验实施规范第4部分：表面结构和轮齿接触斑点的检验(GB/Z18620.42002)。,任务9.5渐开线圆柱齿轮精度标准,-,45,1)齿轮的精度等级,GB/T10095.12008对轮齿同侧齿面偏差规定了13个精度等级，用0、1、2、3、12表示，其中0级精度最高，12级精度最低。,GB/T10095.22008对径向综合总偏差和一齿径向综合偏差只规定了412共9个精度等级。其中4级精度最高，12级精度最低。,任务9.5.1齿轮精度等级及其应用,-,46,2)齿轮的公差,齿轮精度5级为齿轮偏差的基本精度等级，是计算其它精度等级偏差允许值的基础。,齿廓总偏差,螺旋线总偏差,序号,1,2,3,4,5,-,47,齿轮精度指标任意精度的公差值，可以根据5级精度的公差值按下式确定：,齿轮各级精度指标的公差值分别如表9-5-29-5-4。,式中：,级精度的阿拉伯数字。,5级精度的公差计算值；,级精度的公差计算值；,-,48,表9-5-5齿轮公差组,关于齿轮的精度等级（如下表），在设计和制造齿轮时，以最高公差等级来考虑齿轮的精度；在检查和验收时，以最低精度等级来评定齿轮的精度等级。,-,49,3)齿坯的精度,齿坯是指切齿工序前的工件（毛坯），齿坯的精度对切齿工序的精度有很大影响，适当提高齿坯的精度，可以获得较高的齿轮精度，而且比提高切齿工序的精度更为经济。齿坯的尺寸公差如表9-5-6.,表9-5-6齿坯尺寸公差.,-,50,齿坯的形位公差如表9-5-7.,表9-5-7齿坯形位公差推荐值,-,51,要使齿轮传动具有所必需的侧隙，通常在加工中是采取减薄齿厚或加深吃刀深度来获得齿侧间隙。,1）齿厚极限偏差的确定:,(1)首先确定齿轮副所需的最小法向侧隙,齿轮副的侧隙由齿轮的工作条件决定，与齿轮的精度等级无关。如汽轮机中的齿轮传动工作温升高，为保证正常润滑，避免因发热而卡死，要求有大的保证侧隙。而对于有正反转或读数机构中的传动齿轮，为避免空程影响，则要求较小的保证侧隙。,任务9.5.2齿轮副侧隙,齿轮副侧隙是指在装配好的齿轮副中，相互啮合齿轮间的间隙，是齿轮在节圆上齿槽宽度超过相啮合齿轮齿厚的量。,-,52,齿轮副的最小法向侧隙可参考教材表9-5-9给出的推荐值,表中的数值，也可用下列公式进行计算：,-,53,（2）确定齿厚的上偏差,确定齿轮副中两个齿轮齿厚的上偏差和时，应考虑除保证形成齿轮副所需的最小侧隙外，还要补偿由于齿轮的制造误差和安装误差所引起的侧隙减少量。在齿轮副中，两齿轮的齿厚上偏差一般采用等值分配，即：,如果采用不等值分配，一般大齿轮的齿厚减薄量略大于小齿轮的齿厚减薄量，以尽量保证小齿轮的齿轮强度。,-,54,（3）确定齿厚公差和齿厚下偏差,齿厚公差也反映齿厚的允许变范围，应按齿轮加工的技术水平或由实践经验确定。齿厚公差有齿圈径向跳动公差和切齿时径向进刀公差组成，如下式：,式中：,齿轮径向跳动公差,切齿时径向进刀公差,齿厚下偏差可按照下式确定（书中修改）：,注：IT值根据齿轮分度元直径由GB/T1800查得。,表9-5-10切齿径向进刀公差br,（4）确定齿厚极限偏差代号(根据教材图9-5-4确定齿厚极限偏差代号),2）计算公法线平均长度上偏差、下偏差和公差,-,55,任务9.5.3齿轮精度的标注与设计,1）齿轮精度的标注,齿轮精度指标在图样上的标注按照GB/T10095.1-2008标准执行。,2）齿轮精度设计,（1）确定齿轮的精度等级,选择齿轮精度等级的依据：齿轮传动的用途、使用条件以及对它的技术要求，具体地说，要考虑齿轮的圆周速度、运动精度、传递的功率、振动和噪声、工作持续时间和使用寿命等方面的要求，同时还要考虑工艺的可能性和经济性。确定齿轮精度等级的方法有计算法和类比法两种，由于影响齿轮传动精度的因素较多且复杂，按计算法确定齿轮精度比较困难。类比法是根据以往产品设计、性能试验、使用过程中所积累的经验以及较可靠的技术资料进行对比，进而确定齿轮的精度等级。,-,56,齿轮质量检验项目主要是单项指标，即齿距偏差、齿廓总偏差、螺旋线总偏差和齿厚极限偏差。,（2）确定检验项目,（3）确定最小侧隙和计算齿厚偏差,由齿轮副的中心距合理地确定最小侧隙值和齿厚极限偏差。,（4）确定齿坯公差和表面粗糙度,根据齿轮工作条件和使用要求，参考GB/Z18620.3-2008、GB/Z18620.4-2008来确定齿坯的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度。,（5）绘制齿轮工作图,-,57,渐开线圆柱齿轮的图样标注举例,例9.1已知某通用减速器中有一对直齿圆柱齿轮副，模数m=4mm，小齿轮齿数=30，大齿轮齿数=96，齿形角=20，两齿轮宽度=40mm，小齿轮内孔直径为40mm，主动齿轮小齿轮转速1000r/min，小批生产。试确定小齿轮的精度等级、精度项目、列出其各偏差的允许值以及齿厚偏差和齿坯精度要求。,-,58,解：(1)确定精度等级通用减速