齿轮基本知识和检测仪器

齿轮基本知识和检测设备、目录一、齿轮传动分类二、渐开线圆柱齿轮的基本参数三、其他类型的齿轮四、齿轮精度评价标准五、齿轮精度项目的定义和评价六、齿轮精度公差组检测设备七、常用齿轮设备制造商八、齿轮测量设备的发展沿革九、有关计量设备管理的知识十、齿轮一、齿轮传动的分类1 .两齿轮轴线的相对位置和齿轮的形状(1) 平行轴齿轮传动平齿圆筒齿轮传动平齿圆锥齿轮传动平齿圆锥齿轮传动平齿圆筒齿轮传动平齿圆筒齿轮传动平齿圆筒齿轮传动平齿圆锥齿轮传动平齿轮传动平齿轮传动平齿轮传动平齿轮传动平齿圆筒齿轮传动平齿轮传动平齿轮传动平齿轮传动平齿轮传动平齿轮传动平齿轮传动正齿轮传动正齿轮传动正齿轮传动正齿轮传动2 .齿轮啮合方式3，齿轮的齿形曲线的形状渐开线齿轮传动摆线齿轮传动圆弧齿轮传动外接齿轮传动内接齿轮传动齿轮齿条啮合传动外接齿轮，内渐开线圆柱齿轮的基本参数1 .几何参数(1)齿数z(5)齿宽b(2)法线模块m(mn)(6)齿顶高系数han*(3)法线压力角(n)(7)齿顶间隙系数cn*(4)螺旋升程角(8)高位移系数xn2、几何尺寸基圆直径db=Mn * z/cos* cos (atan (tann/cos) ) (3)齿顶高度ha=(han* xn)*mn(4)齿根高度hf=(han* cn*-xn)*mn(5)分度圆齿厚s=*mn/2(6)齿顶圆直径da=。 齿根圆直径df=Mn * z/cos-2* (Han * cn *-xn ) * Mn (8)全齿高h=ha hf、三、其他类型的齿轮1、两圆弧齿轮2、伞齿轮(1)直线齿A.GB/T12369-1990B .直齿轮伞齿轮-gleeaston 洛卡氏制b .零度圆弧伞齿轮-gleeaston制c .摆线伞齿轮1)Oerlikon制2)Klingelnberg制(3)能收纳各种齿线的伞齿轮：非零分伞综合位移3，蜗杆(1) 普通圆筒蜗杆a .阿基米德圆筒蜗杆ZAB .渐开线圆筒蜗杆ZIC .法线直轮廓蜗杆ZND .锥形包络圆筒蜗杆ZKE .圆弧圆筒蜗杆ZC(2)环面蜗杆a .直轮廓环面蜗杆TSLB .平面包络环面蜗杆，等ISO标准： ISO/TC60/WG2，齿轮技术委员会第二工作组制定的，第二部分： A.ISO1328-1:1995； B.ISO1328-2:1997。 (2)德国标准： DIN3962-1978、德国标准化学会制定、DIN39603967-1978； (3)美国标准： ANSI/AGMA2015和AGMA915、美国齿轮制造商协会制定的A.ANSI/AGMA2015-1-A01； B.ANSI/AGMA2015-2-A06。 c .资料图表： 3个： a.AGMA915-1-A02； b.AGMA915-2-A05； c.AGMA915-3-A99； (4)日本规格： JISB1702-1998、日本工业调查会制定的A.JISB1702-1-1998； B.JISB1702-2-1998。 (5)中国标准： GB/T10095-2008、全国齿轮标准化技术委员会制定的A.GB/T10095-1-2008； B.GB/T10095-2-2008。 2、国标GB/T10095-2008规定的齿轮精度检查项目： 3、国标GB/T10095-2008中规定的齿轮精度等级： (1)GB/T10095-1-2008齿轮同侧齿面公差：合计13级、0级最高、12级最低(2)GB/T10095-2-2008径向综合公差：合计9级、4级(2)Fpt、Fpk、Fp、F、F、Fr。 说明：上述两个检查组不能同时使用。 6、齿轮精度检查项目(推荐):(1)个别检查项目： A.fpt、Fpk、FpB.FC.FD.EsnE.Fr(2)综合检查项目： a .单面啮合综合检查； 一) PS； 2 ) PS。 -切线综合偏差b .双面啮合综合检查； 1 ) PS； 2 ) PK。 -径向综合偏差说明：以上两种检查形式不能同时使用。 五、齿轮精度项目的定义和评定，1、螺距和螺距偏差： (1)螺距：齿轮分度圆上同侧齿面间的弧长。(2)节距偏差： a .单一节距偏差fpt齿轮端平面上，在与接近齿高中央部的齿轮基准轴同心的圆上，实际的节距和理论节距的代数差取绝对值最大的值(图1-1 ) :图1-1B .节距累积偏差Fpk； 任意k间距的实际弧长与理论弧长的代数差、K=2z/8的整数(图1-2):C .间距累计总偏差Fp； 在齿轮端平面上，在与齿高中央部附近的齿轮基准轴线同心的圆上，任意两个同侧齿面间的实际弧长和理论弧长代数差为最大的绝对值(图1-3 )。 图1-2图1-3，fPt，FPk，fPt，2，齿形及齿形偏差： (1)齿形：关于渐开线齿轮，齿形形状为渐开线曲线。 (2)齿形偏差： a .齿形总偏差F； 在测量值的范围内，包含实际的齿形的工作部分，距离最小的两个设计齿形(理论齿形)之间的法线距离。 参照图2-1、图2-2 :图2-1图2-2B .齿形形状偏差ff； 在测量值的范围内，与包含实际齿形线的两条平均齿形线完全相同的曲线之间的距离。 图2-3:C .参照齿形倾斜偏差fH在计值范围内，两端和平均螺旋痕迹线相交的两个设计齿形线间的距离为图2-4 :图2-3图2-4注： L-齿形计值范围，lae-齿形有效长度，LAF-齿形有效长度，3，螺旋偏差： (2)螺旋偏差： a .螺旋总偏差F； 在测量值范围L内，包含实际的螺旋线迹，且距离最小的2条设计螺旋线迹之间的距离。 图3-1 :图3-1B .把螺旋形状偏差ff在参照测量值的范围内，与包含实际的螺旋线迹线的两条平均螺旋线迹线完全相同的曲线间的距离。 图3-2:C .螺旋倾斜偏差fH在参照测量值的范围内，两端与平均螺旋曲线相交的2条设计螺旋曲线间的距离。 图3-3 :图3-3图3-4注： L-螺旋测量值范围、b-齿宽、4、切线综合偏差： (1)切线综合偏差fi :检测到被测量齿轮和测量齿轮的单面啮合时，参照被测量齿轮一周内的圆上的实际圆周位移和理论圆周位移的最大差。 (2)一齿切线综合偏差fi :被检测齿轮旋转一周中一齿间距范围内的实际圆周位移和理论圆周位移的最大差。 图4、5、径向综合偏差： (1)径向综合偏差Fi:被检齿轮与测定齿轮的双面啮合检测时，在被检齿轮一周内中心距离的最大值与最小值之差。 参照图5-1:(2)一齿径向综合偏差fi:检测出被检测齿轮与测定齿轮的双面啮合时，被检测齿轮的一齿节角范围内的中心距离的最大变动量。 图5-2:(3)齿轮的径向振动Fr :将测量头依次插入被测量齿轮的各齿槽中，在靠近齿高度中央部的位置与左右齿面接触时，请参照从测量头到齿轮的基准轴的最大距离和最小距离的差。 图5-3 :图5-1图5-3参照图5-2，fi ，fi ，6，齿厚和齿厚偏差(1)齿厚Sn :在圆的圆周上，齿轮的齿两侧的齿形间的弧长。 (2)齿厚偏差ESn :在分度圆上，实际的齿厚与公称齿厚sn (齿厚理论值)的差。 图6:7，公法线长(1)公法线长wk :参照与两个非对应齿面相接的两个平行平面之间的距离。 (2)公共线的长度变动Fw :在齿轮一周的范围内，所有位置的公共线的最大值和最小值之差。 (3)公法线平均长度偏差Ew :在齿轮一周的范围内，实际公法长度的平均值与标称值之差。图7 :图6的图7、6， 参照齿轮精度公差群检测器1，影响运动准确性的误差： (1)切线综合误差(fi)-齿轮单面啮合检查机(2)间距累积误差(FP ):- -万能渐开线检查机(3)间距累积误差(Fpk):-万能渐开线检查机(4)切线综合误差(fi ) 齿轮双面啮合检测仪(5)齿圈径向振动(Fr):-齿轮径向振动检测仪(6)公法线长变动(Fw):-公法线千分尺、齿圈径向振动计、单程仪、公法线千分尺2、传动稳定性(噪声、振动切齿综合误差(fi)-齿轮单面啮合检查机(2)齿形形状误差(ff):-万能渐开线检查机(3)单一节距误差(fpt):-万能渐开线检查机(4)基本节距偏差(fpb):-万能渐开线检查机/齿轮基节一齿径向综合误差(fi)-齿轮双面啮合检查器(6)螺旋形状误差(ff):-万能渐开线检查器、单啮合器、齿圈径跳器、公法线微计、万能渐开线检查器3、影响载荷分布均匀性的误差： (1)螺旋总误差(齿轮单面啮合检查机(3)接触线误差(Fb):-齿形齿向检查机(3)轴向节距偏差(fpx ):- -渐开线检查机、单啮合计、齿圈径跳器、公法线微计、万能渐开线计、七、常用齿轮设备表齿轮单独误差的检测(1)齿圈的径向跳动： (2)间距：(3)公法线： a .公法线微尺度d .带仪表的游标卡尺b .公法线杆微尺度e .万能渐开线齿形齿向检测器c .公法线为游标卡尺f .万能工具显微镜(4)齿形(5)基节： (6)齿向(螺旋):(7)齿厚： a .光学厚度规b .齿厚规c .万能渐开线检查机，2 .齿轮误差的综合检查： (1)单面啮合综合检查：(2)双面啮合综合检查：八、齿轮测定器的发展沿革，1、齿轮测定器的德国Zeiss是世界上第一个成功的“TooothSurfaceTester”机械展开式万能渐开线检测仪，1925年实用化，在我国广泛使用的VG450是其改良产品。 (2)50年代初，出现了机械展开式万能螺旋标准器，全面控制齿轮质量成为了现实。 (3)1965年，英国RMunro博士开发了光栅式单齿轮，标志着齿轮动态的高精度测量时代的到来。 (4)1970年，以黄埔年为代表的中国技术人员开发了齿轮整体的误差测量技术，标志着运动几何学齿轮测量的开始。 (5)1970年，美国Fellow在芝加哥博览会上展示了Microlog50，表示数控齿轮测量中心开始使用。 (6)80年代末，日本大坂精机Osaka发售了基于光学全息原理的非接触齿面分析机PS-35，表示开始使用齿轮非接触测定法。 2、齿轮测量仪发展的技术沿革： (1)测量原理从“比较测量”到“啮合运动测量”。 (2)实现测量原理的技术手段有：从“以机械为主”到“机电耦合”，到“光-机械-电气”和信息技术整合的发展。 (3)测量结果的表现和利用面： (a )从“目视阅读指示表”到“人工调查记录机器记录”，到“计算机自动分析并将测量结果反馈给制造系统”。 (b )从单品种、单参数的设备(如单盘渐开线检查机)、单品种、多参数的设备(如齿形、齿向检查机)到多品种、多参数的设备(如齿轮测量中心)。 3 .现代齿轮前端测量技术(整体误差测量技术和齿轮测量中心)在技术路线上的差异： (1)齿轮整体误差测量技术从综合测量中提取单一误差和其他有用信息。经过30年的完善和推进，发展为传统零件的运动几何测量法。 基本思想是，将被测量对象和标准部件咬合运动，根据咬合运动误差反向求出测量误差。 特征形象地反映了齿轮啮合传动过程，准确地阐明了齿轮个别误差变化规律和误差之间的关系，适用于齿轮技术误差分析和动态性能预报。 仪表测量效率高，适合大量检查。 (2)齿轮测量中心采用圆柱(极)坐标测量原理，即“建模测量”。 以几个被测量齿轮为几个，测量实际齿轮的坐标值(直角坐标、柱坐标、极坐标等)，与理想体的数模进行比较，求出了测量偏差。 具有通用性高、主体结构简单、测量精度高的特点。 现代光电技术、微电子技术、计算机技术、软件工程、精密机械等技术的发展充分发挥了齿轮座坐标测量法的优势。 4、齿轮测量中心实现方式的差异： (1)在测量传感器等上，角度基准采用高精度的圆光栅，长度基准，高精度的齿轮和标准器(渐开线和螺旋模板等)，采用双频(或单频带)激光干涉仪，一般为高精度的直线光栅(2)在机械系统中，无例外地采用高精度的轴承，线性导轨的精度取决于机械精度，也有采用动态误差修正技术的。 (3)在数控系统中，70年代，NC开环控制80年代，CNC控制多采用直流伺服电动机，交流伺服系统和直线电动机也开始应用。 (4)测头有单维的电感测头，也有三维的数字测头，连刚性测头都被使用。 5、齿轮测量中心的构成和特征(1)构成：一般由主机、cncNC单元、数据采集单元、机械间通信接口、计算机和外围测量软件和数据处理软件等部分组成。 (2)特征： a .性能上高效、高精度、容易操作。 采用精密机械优化设计、32位CNC4-5轴数控系统、直线电机、三维测头和误差补偿技术。 b .从功能上来说，a .齿轮(内、外)、齿轮刀具(滚刀、插刀、剃须)、伞齿轮、蜗轮、蜗杆、螺杆、凸齿轮、拉刀等旋转系零件的主要误差项目测定； b .轴类零件的几何公差测量c .强大的分析功能，如接触分析、工艺误差分析、齿根形状分析、参数反求等d .能与加工系统连接，实时数据通信。 c .在维护性方面，具有故障自诊断、网络远程故障诊断能力。 d .可升级性。 包括软件的可升级性和硬件的可升级性。 6、齿轮测量技术发展的新趋势： (1)齿轮整体误差测量技术与齿轮座坐标测量技术融为一体。 成都工具研究所推出了标准蜗杆带测头的齿轮测量机CZN450，海外的CNC齿轮测量中心也能产生“虚拟整体误差”。 (2)齿轮测量中心和三坐标测量机的合体为一个，如美国TSK公司的Rdaiance和Proces