毕业设计 齿轮轴的检测与工序质量分析

1、题目：齿轮轴的检测与工序质量分析摘要本设计是关于齿轮轴的检测与工序质量分析的设计，以设计检测方案为宗旨，质量分析为辅，来提高产品的质量，着重实力，力图做到完整、详实。本设计主要写了关于齿轮轴检测方案设计。包括测量基准的选择、测量方法、测量步骤、测量简图等内容。通过检测，对质量问题进行分析，已提出质量改进方案，来提高产品质量。关键词： 检验计划表 齿轮轴的检测 产品检验记录表 质量分析目录第一章 齿轮轴的概况1.1 齿轮轴的用途第二章 齿轮轴零件图与分析2.1 零件图的绘制与分析2.2 确定齿轮轴的加工工艺，并编制加工工序卡第三章 编制检验计划表 第四章 齿轮轴的检验方案4.1 齿轮轴的测量基准

2、的选择，测量方法，测量步骤及其测量简图4.1.1 长度的检测4.1.2 螺纹的检测4.1.3 圆角的检测4.1.4 表面粗糙度的检测4.1.5 形位公差的检测 4.1.6 齿轮的检测 第五章 案例：某一齿轮轴的检测、数据处理及质量分析 5.1 绘制被测零件图 5.2 编写检验记录表及数据处理 5.2.1 对零件的不合格性进行分析 5.3 分析并提出改进零件质量的意见第六章 毕业设计体会及总结参考文献附表第一章 齿轮轴的概况 1.1 齿轮轴的用途 齿轮轴指支承转动零件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的机械零件。一般为金属圆杆状，各段可以有不同的直径。机器中作回转运动的零件就装在轴上。在设计中

3、，齿轮轴的用途一般无外乎以下几种情况： 1、齿轮轴一般是小齿轮（齿数少的齿轮），因齿轮径向尺寸较小，为便于加工制造，可将其与轴制成一体，很经济。2、齿轮轴一般是在高速级（也就是低扭矩级）3、齿轮轴一般很少作为变速的滑移齿轮，一般都是固定运行的齿轮，一是因为处在高速级，其高速度是不适进行滑移变速的。 4、齿轮轴是轴和齿轮合成一个整体的，但是，在设计时，还是要尽量缩短轴的长度，太长了一是不利于上滚齿机加工，二是轴的支撑太长导致轴要加粗而增加机械强度（如刚性、挠度、抗弯等）齿轮轴多用于汽车制造行业，2010年中国汽车齿轮轴市场分析及发展前景研究报告说明中国汽车齿轮轴市场从小到大、从总量快速扩张到结构

4、明显升级，逐步形成了有中国特色的多样化、多层次的汽车齿轮轴市场。第二章 齿轮轴零件图与分析2.1 零件图的绘制与分析 齿轮轴零件图（2-1）本零件图的作用是支承转动零件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的机械零件，多用于减速内部传动用的，且要求传动平稳。齿轮轴的各段轴径和长度由轴上零件形状、尺寸和相对位置来决定。轴上常有倒角、圆角、轴肩、退刀槽、键槽等结构。这些标准化结构，足以保证零件的作用。2.1.1 零件的图样分析由零件图可知主要加工表面有：（1） 尺寸20+0.020 +0.010圆周面。（2） 尺寸24+0.015 +0.002圆周面。（3） 尺寸30 0 -0.1圆周面。（4） 尺

5、寸64的圆周及齿面。（5） m19.2-5g6g的螺纹。（6） 20x32键槽的加工。（7） ra0.8,ra1.6表面粗糙度的保证。（8） 20+0.020 +0.010mm的轴颈外圆对公共轴线a-b的径向圆跳动公差为0.012mm.。（9） 24+0.015 +0.002mm两处轴颈外圆对公共轴线a-b的同轴度公差为0.01mm。（10） 6.4+ -0.018mm键槽对20+0.020 +0.010mm轴心线的对称度公差为0.01mm.。由上述可知，各加工表面以尺寸20+0.020 +0.010mm圆周面，24+0.015 +0.002mm圆周面及齿面为主，有较高的尺寸精度要求。各表面粗

6、糙度要求较高。因此，拟定以尺寸20+0.020 +0.010mm圆周面，24+0.015 +0.002mm圆周面及齿面为主工艺方案。为了保证各表面的相对位置精度要求，用双顶尖模拟轴线，实现基准重合和基准统一，以保证其他重要尺寸。2.1.2零件毛坯的选择 考虑到零件的经济性和精度要求，综合性能要求，零件材料为40cr. 40cr是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达4552hrc。这种钢经调质后用于制造承受中等负荷及中等速度工作的机械零件。此外，这种钢又适于制造进行碳氮共渗处理的各种传动零件，如直径

7、较大和低温韧性好的齿轮和轴。2.2 确定齿轮轴的加工工艺，并编制加工工序卡零件加工工序卡工序号工序名称工序内容工艺装备1下料棒料尺寸70x220mm锯床2锻锻造尺寸分别为40x70mm, 70x60mm, 35x70mm3热处理正火处理4粗车夹一端，另一端及端面（见平及可），直径与长度均留加工余量5mmc6205粗车倒头装夹，车另一端面及余下外径各部分，直径与长度均留加工余量5mm，保证总长为213mmc6206热处理调至处理28-32hrc7精车夹一端，车端面保证总长尺寸211.5mm,钻中心孔b6.3c6208精车倒头装夹，车端面保证总长尺寸208mm,钻中心孔b6.3c6209精车以两中

8、心孔定位装夹工件，精车右端各部尺寸，其直径方向留磨量0.6mm,倒角2.3x45c62010精车倒头，以两中心孔定位装夹工件，精车余下各部尺寸，其直径方向留磨量0.6mmc62011车螺纹以两中心孔定位装夹工件，车m19.2-5g6g的外螺纹c62012磨以两中心孔定位装夹工件，粗、精磨各部，及圆角r4，表面粗糙度，至图样要求尺寸。m141313磨倒头，以两中心孔定位装夹工件，粗、精磨余下外圆，及圆角r4，表面粗糙度，至图样要求尺寸。m141314划线划键槽线15铣以两20+0.020 +0.010轴颈定位装夹工件，铣6.4+ -0.018键槽至图样尺寸精度要求x53k组合夹具16滚齿以320

9、 -0.1轴颈定位装夹工件，滚齿，其基本参数见零件图（2-1）y318017钳去毛刺18检验检查零件各部尺寸及精度19入库入库2.2.1 工艺分析1） 工序安排热处理，调至处理后，在精车、磨削加工，以保证加工质量稳定。2） 精车、粗磨、精磨工序均以两中心孔定位，装夹工件，其定位基准统一，可以更好保证零件的加工质量。3） 以工件两中心孔为定位基准，在偏摆仪上，检查20+0.020 +0.010mm轴颈外圆对公共轴线a-b的径向圆跳动。用百分表打表，检查24+0.015 +0.002mm两处轴颈外圆对公共轴线a-b的同轴度公差为0.01mm。4） 工序15对组合夹具应要求备自键槽对称度，检查基准，

10、可供加工对刀及加工后检查使用。第三章 编制检验计划表 检测是对机械零件中包括长度、角度、粗糙度、几何形状和相互位置等尺寸的测量。机械零件的检测极为重要，它是把握产品质量的关键环节。所以根据零件图的技术要求以及精度要求而编制检验计划表，同时也有效的防止了检测中的漏检和重检。 检验计划表陕西国防工业职业技术学院零部件检验计划计划编号检验站名称公差实验室零件图号零件名称检验序号检验项目例子重要度检验方法检验手段/工具1长度测量长度尺寸测量2080 -0.2一般直接测量游标卡尺32一般直接测量游标卡尺6.4 0.018重要比较测量万能测长仪轴颈尺寸测量36一般直接测量游标卡尺320 -0.1一般直接测

11、量外径千分尺24+0.015 +0.002重要间接测量立式光学计20+0.020 +0.010重要直接测量外径千分尺退刀槽2.4x18一般直接测量游标卡尺，深度尺2螺纹测量m19.25g6g重要间接测量螺距规，万能工具显微镜3圆角测量r4一般半径规4表面粗糙度的测量ra 0.8重要光切法双管显微镜ra 1.6重要光切法双管显微镜ra 3.2一般比较法粗糙度样块比较ra 12.5一般比较法粗糙度样块比较形位公差的检测&0.012a-b0.01a-bf0.012重要打表法千分表，偏摆仪f0.01重要打表法百分表、v形架0.01cf0.01重要打表法百分表、v形架6齿轮的测量齿厚的测量sf重要直接测

12、量齿厚千分尺齿圈径向跳动测量fr0.036重要打表法齿圈径向跳动测量仪公法线长度变动测量fw0.028重要直接测量公法线千分尺公法线平均长度极限偏差42.168-0.061 -0.105重要直接测量公法线千分尺7第四章 齿轮轴的检验方案4.1 齿轮轴的测量基准的选择，测量方法，测量步骤及其测量简图4.1.1 长度的检测 1） 长度尺寸的测量对于尺寸2080 -0.2 精度要求不高的长度尺寸可采用游标卡尺测量。测量工具：游标卡尺（分度值：0.02mm） 测量步骤如下：1）首先用软布将量爪擦干净，使其并拢，查看游标和主尺身的零刻度线是否对齐。2）如果对齐就可以进行测量，如没有对齐则要记取零误差。游

13、标的零刻度线在尺身零刻度线右侧的叫正零误差，在尺身零刻度线左侧的叫负零误差（这件规定方法与数轴的规定一致，原点以右为正，原点以左为负）。 3）测量时，右手拿住尺身，大拇指移动游标，左手拿待测外径（或内径）的物体，使待测物位于外测量爪之间，当与量爪紧紧相贴时，即可读数.若对于尺寸6.4 0.018精度要求高的长度尺寸可采用万能测长仪测量。 测量工具：万能测长仪（分度值：0.001mm）1-底座 2-测量座紧固螺钉3-测量轴限位杆4-丝米刻线尺位置调节手轮5-测微目镜6-微米刻度尺旋转手轮7-测量轴固定螺钉8-光源9-测量轴10-重锤拉线挂钩11-测头12-工作台横向移动微分筒13-工作台14-工

14、作台水平回转手轮15-尾座测头调整螺钉16-尾管紧固螺钉17-尾座18-尾座紧固螺钉19-尾管轴向微动手柄20-工作台弹簧力调节手柄21-固定螺钉22-工作台前摆手柄23-工作台升降锁紧螺母24-工作台升降手柄 测量原理：万能测长仪是按照阿贝原则设计制造的，其测量精度较高。在万能测长仪上进行测量，是直接把被测件与精密玻璃尺作比较，然后利用补偿式读数显微镜观察刻度尺，进行读数。玻璃刻度尺被固定在测体上。因其在纵向轴线上，故刻度尺在纵向上的移动量完全与被测件之长度一致，而此移动量可在显微镜中读出。测量方法：（1）测帽的选择和调整测帽的选择与立式光学及测量外尺寸是相同，只是在万能卧室测长仪上测帽是成

15、对使用。 将选好的一对测帽，分别装在测量轴9和尾管16上。挂上侧锤，通过调整量座2，尾座17，测量轴9以及尾管上处于垂直位置的两个微调螺钉15，在读书显微镜5中观察示值得变化，分别在两个方向上都找到仪器示值的折返点，即终止调整。对于两个平面测帽或两个刀口形测帽，示值的折返点既是示值变化中的最小值。当为两个球头测帽时，示值的折返点既是市值的最大值，此时表示测帽的轴线已于测量轴线一致，从读数显微镜中第一次读取示值a，作为测量的起始值。（2）.被测件安装 对于轴累的被测件，可用仪器的顶针架，将被测件安装在两个顶针间，再将顶针架固定在工作台上，对于具有平面的被测件，可用压板将被侧件固定在仪器工作台13

16、上。（3）.安装后的调整保持测量座、尾座和尾管的位置不变的情况下，拉开测量轴，调整工作台使被测件进入测量轴线，然后轻轻让测量轴的测帽与被测件接触，在第二次读书前，与调整被测件尺寸与测量轴线一致，这是通过对仪器工作台几个方向的调整，找到仪器示值的折返点来实现。（4）.被测尺寸的确定 当确认被测尺寸与测量轴线一致且第一次读数a1未有变化时，从读数显微镜中第二次读数示值a2则被测尺寸l=a2-a1式中l-被测尺寸 a1/a2-仪器的第一次、第二次读数 2） 轴颈的测量对于尺寸320 -0.1精度要求不高的轴颈尺寸可采用外径千分尺测量。 测量工具：外径千分尺（分度值：0.01mm）测量步骤如下：（1）

17、测量前将被测物擦干净，松开千分尺的锁紧装置，转动旋钮，使测砧与测微螺杆之间的距离略大于被测物体。（2）一只手拿千分尺的尺架，将待测物置于测砧与测微螺杆的端面之间，另一只手转动旋钮，当螺杆要接近物体时，改旋测力装置直至听到喀喀声。旋紧锁紧装置(防止移动千分尺时螺杆转动)，即可读数。读数时，先以微分筒的端面为准线，读出固定套管下刻度线的分度值(只读出以毫米为单位的整数)，再以固定套管上的水平横线作为读数准线，读出可动刻度上的分度值，读数时应估读到最小刻度的十分之一，即0.001毫米。如果微分筒的端面与固定刻度的下刻度线之间无上刻度线，测量结果即为下刻度线的数值加可动刻度的值如微分筒端面与下刻度线之

18、间有一条上刻度线，测量结果应为下刻度线的数值加上0.5毫米，再加上可动刻度的值。 若对于尺寸24+0.015 +0.002精度要求高的轴颈尺寸可采用立式光学计。 测量工具：立式光学计（分度值：0.001mm）（如图1） 1-底座2-调节螺母3-支臂4-固定螺钉5-支柱6-直角光管7-调节凸轮8-拧紧螺钉9-提升杠杆10-测头11-工作台 （图1）测量原理以及计量器具说明：立式光学计是一种精度较高而结构简单的常用光学量仪。用量块作为长度基准，按比较测量法来测量各种工件的外尺寸。图1为立时光学计的外形图。它由底座1、立柱5、支臂3、直角光管6和工作台11等几部分组成。光学计是利用光学杠杆放大原理进

19、行测量的仪器，其光学系统如图2b所示。照明光线经反射镜1照射到刻度尺8上，再经直角棱镜2、物镜3，照射到反射镜4上。由于刻度尺8位于物镜3的焦平面上，故从刻度尺8上发出的光线经物镜3后成为一平行光束，若反射镜4与物镜3之间相互平行，则反射光线折回到焦平面，刻度尺象7与刻度尺8对称。若被测尺寸变动使测杆5推动反射镜4饶支点转动某一角度（图2a），则反射光线相对于入射光线偏转2角度，从而使刻度尺象7产生位移t（图2c），它代表被测尺寸的变动量。物镜至刻度尺8间的距离为物镜焦距f，设b为测杆中心至反射镜支点间的距离，s为测杆移动的距离，则仪器的放大比k为： 当很小时， ，因此： 光学计的目镜放大倍数

20、为12，故仪器的总放大倍数n为： 由此说明，当测杆移动0.001mm时，在目镜中可见到0.96mm的位移量。 图3测量步骤：1. 测头的选择：测头有球形、平面形和刀口形三种，根据被测零件表面的几何形状来选择，使测头与被测表面尽量满足点接触。所以，测量平面或圆柱面工件时，选用球形测头。测量球面工件时，选用平面形测头。测量小于10mm的圆柱面工件时，选用刀口形测头。2. 按被测塞规的基本尺寸组合量块。3. 调整仪器零位（1）参看图1，选好量块组后，将下测量面置于工作台11的中央，并使测头10对准上测量面中央。（2）粗调节：松开支臂紧固螺钉4，转动调节螺母2，使支臂3缓慢下降，直到测头与量块上测量面

21、轻微接触，并能在视场中看到刻度尺象时，将螺钉4锁紧。（3）细调节：松开紧固螺钉8，转动调节凸轮7，直至在目镜中观察到刻度尺象与指示线接近为止（图3a）。然后拧紧螺钉8。（4）微调节：转动刻度尺寸微调螺钉6（图2b），使刻度尺的零线影象与指示线重合（图3b）。然后压下测头提升杠杆9数次，使零位稳定。（5）将测头抬起，取下量块。4. 测量轴颈：按零件图纸规定的部位（在三个横截面上两个相互垂直的径向位置上）进行测量，把测量结果进行记录。5.判断轴颈的合格性。3） 退刀槽的测量（如图4） 测量工具：游标卡尺、深度尺（分度值：0.02mm）测量步骤：用游标卡尺测量轴颈尺寸，然后用深度尺测量长度尺寸。详细

22、内容见游标卡尺的使用步骤. （图4） 4.1.2 螺纹的检测 常用于测量螺纹的中径、螺距和牙形半角等参数。测量工具：万能工具显微镜（分度值：0.001mm）测量原理:以影像法和轴切法按直角坐标与极坐标精确地测量各种零件。测量步骤：中径测量 测量前，先将立柱倾斜一个等于被测螺纹升角的角度，并利用测量显微镜中的分划板上的米字线中线和其中点使与被测螺纹牙形轮廓影象的一边和其中点重合后进行读数，移动横向滑架（或坐标工作台）再使米字线中线和其中点与对面牙形轮廓线影象相应边和其中点重合后进行第二次读数。二次读数值之差即是被测螺纹中径的量值。为了减小因牙形半角误差和安装误差等引起的测量误差，常沿左右牙形轮廓

23、各测一次，取其算术平均值作为中径的量值。中径:d2=d-0.6495p螺距和牙形半角的测量常在工具显微镜上采用影象法或轴切法测量（图5）。用影象法测量普通螺纹牙形半角时，先使测角目镜（图中未表示）对准零位，并使米字线中点与牙形轮廓影象一边的中点重合，然后转动测角目镜的手轮使米字线的中心虚线与此边重合，即可从测角目镜中读出牙形半角的量值。（图5）所示是用轴切法测量螺距。（图5 影像法测量螺纹）4.1.3 圆角的检测测量工具：半径规（r规） 测量步骤：r规是利用光隙法测量圆弧半径的工具。测量时必须使r规的测量面与工件的圆弧完全的紧密的接触，当测量面与工件的圆弧中间没有间隙是，工件的圆弧度数则为此时

24、候应的r规上所表示的数字。由于是目测，故准确度不是很高，只能作定性测量。4.1.4 表面粗糙度的检测 表面粗糙度的检测方法主要有比较检测法、针描法、光切法、干涉法和印模法等方法。 对于本零件齿轮轴需要的表面粗糙度：ra0.8、 ra 1.6、ra3.2、ra 12.5 表面粗糙度为ra3.2、ra 12.5的精度要求不太高，所以可以采用表面粗糙度样块比较法。 表面粗糙度样块 比较检测法是指被测表面与已知ra值的表面粗糙度轮廓比较样块进行触觉和视觉比较的方法。所选用的样块和被测零件的加工方法必须相同，并且样块的材料、形状、表面色泽等应尽可能与被测零件一致。 判断准则：根据被测表面加工痕迹的深浅来

25、决定其表面粗糙度轮廓是否符合零件图上所规定的技术要求。 若被测工件表面加工痕迹的深度相当于或小于样块加工痕迹的深度，则表示该被测表面粗糙度轮廓幅度参数ra的数值不大于样块所标记的ra值。这种方法简单易行，但测量精度不高。对于表面粗糙度为ra1.6、ra 0.8的精度要求高，所以采用光切法测量。 测量工具：双管显微镜（仪器如下图4-6） 1-底座2-工作台3-观察光管4-物镜测微器5-螺钉6-光源7-支臂 8-立柱9-松紧螺钉10-升降螺母11-图射光管12-调焦环13-调节螺钉 图4-6 测量原理：1.利用光切法测量表面粗糙度的原理如图4-7所示。光线经狭缝形成一条扁平的带状光束，以45的角度

26、投射到被测表面上，有如一平面以45方向与被测表面相截一样图4-7（b）。由于被测表面并非理想平面，因此截面与被测表面的交线就出现凹凸不平的轮廓线，在另一45方向观察，就可以见到该轮廓线的影象，此凹凸不平即反映被测表面的不平度，其高度由图4-7（a）h=n 或 h=式中h为45方向上的影象高度。影象高度h是用目镜测微器来测量的，由于测微器中的十字刻线与测微器读数方向成45，所以，当用十字线中的任一直线与影象峰、谷相切来测量波高时，波高h= hcos45。h为刻线移过的实际距离，即测微器两次读数差，如图4-6（c），所以被测表面凹凸不平的高度为h=h（a）图4-7测微器刻度套筒每转一格，十字线在目

27、镜视场内沿移动方向移动的距离为0.0175m或17.5um.。相应于被测表面上的h值，即仪器的分度值e为：当n=7时，? e=17.5=17.5=1.25um当n=14时， e=0.63um当n=30时， e=0.294um当n=60时， e=0.145um 由此可见，分度值随物镜的放大倍数不同而不同。测量时，根据所选用的物镜放大倍数由表4-1查。应该指出，由于物镜放大倍数及测量千分尺，在制造与调整中有误差，所以新置仪器或较长时间为用过的仪器，其分度值应该进行检定（检定方法略）。由上述可知，零件表面不平度的高度h等于测微器两次读数差（套筒实际转过的格数）k乘以分度值e。即h=ke式中 k十字刻

28、线分别与影象峰、谷相切时，测微套筒转过的格数。2.微观不平高度rz的测量方法：1）根据估计的表面粗糙度按表4-1选取合适的物镜，分别安装在两镜管的下端。2)零件檫干净后放在仪器工作台上，接通电源。3）松开螺钉5，转动支臂7，使物镜大致对准工作台上的被测表面。松开螺钉9，转动工作台，使工作台纵向移动方向与光带平行，移动零件使加工痕迹（刀纹方向）与光带垂直。转动手轮10，使两镜管处于较低位置，转动调整环12，使两物镜接近被测表面（注意，镜头不得与零件表面接触以免被损坏），拧紧螺钉9。4）取下照光源；用以直接照亮零件表面，缓缓转动手轮10，使两镜管上升（离开零件表面方向）同时注意观察目镜视场，直到出

29、现最明亮的光影，并处于视场中央为止。5）装上照明光源，拧动螺钉9，使照明光管摆动，至目镜视场中央出现绿色光带影象时为止。6）转动光源物镜调节环12，使影象形成最窄最清晰的光带。图4-87）进行测量：按取样长度移动工作台纵向千分尺，从目镜中数出取样长度大约含的波纹数目。松开螺钉5，转动目镜测微器，使目镜中十字线的水平线，平行于光带轮廓中线（估计方向），拧紧螺钉5，转动目镜测微器刻度套筒，使十字线的水平线在光带最清晰的一边的取样长度l范围内，找5个最高峰和5个最低谷点并与之相切，读出10个读数a1,a2,a10(如图4-8)。读数时要注意视场内刻度的变化，视场内每变化一格，套筒即转过一周（即100

30、格）以套筒格数为读数单位，所以，每次读书应为视场内读数与套筒上读数之和，如图3-6之读数为a=339。于是有rz =e式中，e为仪器的分度值。8）在评定长度范围内，测出n个取样长度的rz值，取其平均值作为测量结果：rz = 物镜放大倍数n7x14x30x60x视场直径（mm）2.51.30.60.3测量范围rz（um）80-1020-3.26.3-1.63.2-0.8目镜套筒分度值（um）1.260.630.2940.145 表4-14.1.5 形位公差的检测 1）径向圆跳动的检测 测量工具：偏摆仪、百分表（分度值：0.01mm） 测量步骤： 将测量器具和被测工件擦干净，然后把被测零件支撑在偏

31、摆仪上,如图所示: 安装好百分表、表座、表架，调节百分表，使测头与工件外表面接触并保持垂直，并将指针调零，且有一定的压缩量。 缓慢而均匀的转动工件一周，记录百分表的最大读数mmax与最小读数mmin. 按上述方法，测量四个不同横截面（截面a、b、c、d），取个截面测得的最大读数mimax与最小读数mimin的差值的最大值作为该零件的径向圆跳动误差。 完成检测报告。2）同轴度的检测：一、v形架法本方方法只是用于各种规格的零件进行同轴度误差的测量。测量见图（4-9）测量步骤： 1） 将被测零件放在v形架上；2） 按选定的基准轴线体现方法确定基准轴线的位置；3） 测量实际被测要素各正截面轮廓的半径差

32、值，计算轮廓中心点的坐标；4） 根据中心轴线的位置及实际被测轴线上各点的测量值，确定被测要素的同轴度误差。 1-被测工件 2-指示器 3-v形架 （ 图4-9）二、顶尖法 本方法只适用于轴类零件及盘套类零件（加配带中心孔的心轴）的同轴度误差的测量。测量图见（4-10）. 测量步骤：5） 将被测零件装夹在测量仪器的两顶尖上；6） 按选定的基准轴线体现方法确定基准轴线的位置；7） 测量实际被测要素各正截面轮廓的半径差值，计算轮廓中心点的坐标；8） 根据中心轴线的位置及实际被测轴线上各点的测量值，确定被测要素的同轴度误差。 1-分度拨盘 2-指示器 3-被测工件 （图4-10） 3）对称度的检测 普

33、通键槽的对称度检测 1）键槽尺寸的检测 键槽尺寸的检测比较简单，可用千分尺、游标卡尺等普通计量器具来测量。大批量生产时键槽宽度可以用量块或光滑极限量规来检验。 2 ）轴键槽对称度误差的测量 参看图（2-1），轴键槽中心平面对基准轴线的对称度公差采用独立原则。可采用如图（4-11）所示的方法来测量。 1-v形支承座 2-被测轴 3-定位块 4-平板（图4-11） 测量步骤： 该方法是以平板4为测量基准，用v形支承座1体现被测轴2的基准轴线，它平行于平板。用定位块3（或量块）模拟体现键槽中心平面。将置于平板4上的指示表的测头与定位块3的顶面接触，沿定位块的一个横截面移动，并稍微转动被测轴来调整定位

34、块的位置，使指示表沿定位块这个横截面移动时示值始终不变为止，从而确定定位块的这个横截面的素线平行于这个平板。然后用指示表对定位块长度两端的1和2的部位的测点分别进行测量，测得的示值分别为m1和m2. 将被测轴2在v形支承座1上翻转180，然后按上述方法进行调整并测量定位块另一顶面（前一轮测量时的底面）长度两端的1和2的部位的测点，测得的示值分别为m1和m2. 图（4-11）所示的直角坐标系中，x坐标轴为被测轴的基准轴线，y坐标平行于平板，z坐标为指示表的测量方向。因此键槽实际被测中心平面的两端相对于通过基准轴线平行于平板的平面oxy的偏移量1和2（z坐标值）分别为： 1=（m1- m1）2 2

35、=（m2- m2）2 轴键槽对称度误差值f由1和2值以及被测轴的直径d和键槽深度t1按下式计算： 4.1.6 齿轮的检测 1）齿厚的检测齿厚游标卡尺齿厚的测量原理： 齿厚偏差测量用齿厚游标卡尺测量，其原理和读数方法与普通游标卡尺相同。齿厚游标卡尺有两套互相 垂直的游标卡尺组成。垂直游标卡尺用于控制测量部位（分度元的弦齿高）hf. 水平游标卡尺用于测量分度圆弦齿厚sf的实际值，其原理和读数方法与普通游标卡尺相同。仪器的测量范围为126mm(以齿轮模数表示)，分度为0.02mm。测量的计算调整： 齿厚偏差ese指在分度圆柱面上，法向齿厚的实际值与公称值之差。按照定义，齿厚是分度圆齿厚，但是为了方便

36、，一般测量分度圆弦齿厚。 对于标准直齿圆柱齿轮，分度圆处的弦齿高和弦齿厚应为： 分度圆弦齿高： 分度圆弦齿厚： 齿厚游标卡尺测量齿轮是以齿顶圆作为测量基准的。因此测量结果受齿顶圆误差的影响。为了消除此影响，在调整垂直游标卡尺前应先测出齿顶圆的误差值de. 垂直游标卡尺的调整高度应在公称弦齿高hf数值加上一个齿顶圆半径的误差de2。 将垂直游标卡尺按h值调整定位，并紧固。将齿厚游标尺置于被测齿轮上，使齿厚游标卡尺的垂直齿与齿顶圆正中相接处（用光隙法找正），然后用水平游标尺测出分度圆齿厚实际值hf(实际)。齿厚实际值与公称值之差即为齿厚偏差。 测量步骤：1） 用游标卡尺测量齿顶圆的实际直径。2）

37、计算分度圆处弦齿高hf和弦齿厚sf的公称值（也可以从有关表格查处如附表1）。3） 求出垂直游标卡尺的实际调整值h，并将垂直游标卡尺按此值调整好。4） 将齿厚游标卡尺置于齿轮上，使齿厚游标卡尺的垂直齿与齿顶圆正中相接处（用光隙法找正），然后用水平游标尺测出分度圆齿厚实际值hf(实际)。5） 分别在齿圈上每隔90，测量一个齿，将结果记录。6） 按齿轮图样标注的公差要求，做出被测齿轮的合格性结论。2） 齿轮径向跳动的检测 （图4-12）测量原理及计量器具说明：齿圈径向跳动误差fr是指在齿轮一转范围内，测头在齿槽内或在轮齿上，于齿高中部双面接触，测头相对齿轮轴线的最大变动量。齿圈径向跳动误差可在万能测

38、齿仪上测量，也可在齿圈径向跳动检查仪上测量，本设计用后者测量。：测量基准的选择：用双顶尖装夹工件来模拟公共轴线.测量步骤：1、 根据被测齿轮的模数，选择合适的球形则头，一般测头的形式有两种：圆锥形侧头，与齿槽固定弦接触进行测量；球形侧头，它与齿槽在固定弦或在分度圆处接触进行测量。 考虑到齿圈径向跳动的测量，是在齿槽或齿轮中进行的，因此测量头的形状应符合公差要求，即在测量结果中不受齿轮切向运动误差的影响，应选择2a=40的圆锥形侧头或与齿槽固定弦或在分度圆处相接触的球形侧头，这类侧头不受模数和齿数的影响。选择圆锥形侧头，装入指示表测量杆的下端（如图412）。2、将被测齿轮和心轴装在仪器的顶尖上，

39、拧紧顶尖锁紧螺母1。3、调整滑板的位置，使指示表，测量头位于齿宽的中部，调节提升手柄7，使测头位于齿槽内，调整指示表9的零位，并使其指针压缩12圈。4、每测一齿，须抬起提升手柄7，让测头从齿槽中抬起退出，转动被测齿轮一齿，再将测头放入新的齿槽中，依次逐齿重复操作一周，记下每次指示表的读数值。一周中指示表指针最大变动范围，即为齿卷径向跳动fr。合格条件：frfr 3）公法线长度变动测量 测量工具：公法线千分尺（分度值:0.001mm） 如图4-13，它与普通千分尺相似，只是改用了一对直径为30mm的盘形平面侧头 其读数方法与普通千分尺相同。 图4-13公法线长度测量 测量原理：公法线长度变动fw

40、是指在齿轮一周范围内，实际公法线长度最大值与最小值之差。公法线平均长度偏差ew是指在齿轮一周范围内，公法线实际长度的平均值与公称值之差。 测量时，要求测头的测量平面在齿轮分度圆附近与左、右齿廓相切，因此跨齿数k不是任取得。当齿形角a=20，齿数为z时，取的整数（四舍五入） 对于直齿圆柱齿轮，公法线长度的公称值w可按下式就算： 式中： m被测齿轮模数 a齿形角 z齿数 k跨齿数 x变位系数 当a=20，变位系数x=0时 , w和k值也可以从附表2中查出。 测量步骤： 根据被测齿轮的a、m、z值，按上述公式计算或查附表2，确定被测齿轮的跨齿数k和公法线公称长度w。 用标准校对棒或量块校对所用千分尺

41、的零位。 用左手捏住公法线千分尺，将两测头深入齿槽，夹住齿侧测量公法线长度。齿轮不动，左右摆动千分尺，同时用右手旋动千分尺套筒，使两测头合拢，直到手感觉到测头加紧齿侧后，从千分尺的标尺上读数，此数即为公法线长度。 依次测量齿轮上均布的六处公法线长度，记下各读数。 计算公法线长度变动fw。取六个测得值中的最大值（wmax）与最小值（wmin）之差,即 fw=wmax- wmin 计算公法线平均长度偏差ew。取六个测得值的平均值 与公称值w之差,即 ew=-w 根据齿轮的技术要求，查出公法线长度变动公差fw，齿圈径向跳动公差fr，齿厚上偏差ess和齿厚下偏差esi，按公式计算公法线平均长度的上偏差

42、ews和下偏差ewi。 按和判断合格性。 第五章 案例：某一齿轮轴的检测、数据处理及质量分析5.1 绘制被测零件图5.2 编写检验记录表及数据处理产品检验记录表零件名称齿轮轴数量单件产品图号生产日期送检部门/人送检日期检验部门/人检验日期检验序号检验项目要求检测数据检验结论合格性1长度尺寸：1030 -0.2102.82102.98103102.98102.9102.98102.96102.98合格2轴颈尺寸：18+0.015 +0.00218.003318.013718.0418.00618.00618.00418.00218.004合格3退刀槽2x161.98x162x162.02x161

43、.98x162x162x16合格4齿圈径向跳动fr0.0360.003-0.002-0.0020.001-0.002-0.001合格5齿厚5.955.965.985.945.985.965.98不合格6公法线长度fw37.536136.34936.32436.22936.31536.32636.31合格7键槽对称度f0.010.010.01000.01-0.01合格8同轴度f0.010.020.020.030.010.020.01不合格9径向圆跳动f0.0120.0060.0080.0120.0060.0040.008合格10粗糙度ra1.61.6合格11测量的数据处理： 我们在数据处理中，应

44、正确处理测量和实验数据，合理计算所得结果，以便在一定条件下得到更接近真值的数据。（1）键槽对称度误差的测量：键槽测得数据上表面：a10.010.020.010.020.010.01下表面：a200.010.010.020.00.02a1-a20.010.01000.01-0.01对称度误差0.01（2）齿厚误差计算： 被测齿轮齿数z=28，所测齿顶圆直径df=105.02mm，公称直径：df=105 mm de=df-df=0.02mm 计算模数m： ， =3.5 计算齿厚sf：齿轮弦齿高：查附表1得：m=1,的齿轮的弦齿高h= 1.022mm 所以hf=1.022m=1.022x3.5=3.

45、577mm =3.577+0.01=3.578mm齿轮弦齿厚： 查附表1得：m=1,的齿轮的弦齿厚s=1.5699 所以 所测弦齿厚数据：s1= 5.96 mm s2= 5.98 mm s3= 5.94mm s4= 5.98 mm s5= 5.96 mm s6=5.98mm(3) 公法线长度变动误差的计算： 被测齿轮齿数z=28，当压力角a=20时，m=3.5,对于直齿圆柱齿轮，公法线长度的公称值w和跨齿数k可查附表2查出。 查附表2：m=1时，公法线长度w=10.7246mm 所以公法线长度的公称值w=10.7246m=37.5361mm，跨齿数k=4 测得公法线长度：w1=36.349mm

46、 w2= 36.324mm w3= 36.292mm w4=36.315mm w5= 36.326mm w6= 36.31mm5.2.1 对零件的不合格性进行分析 根据产品检验记录表所判断：齿轮的不合格性最为重要，然后是齿轮轴上的同轴度，不合格。 由于测量器具与测量方法，测量条件的限制或其他因素的影响，任何测量过程都存在着测量误差。所以排除测量所带来的误差。对于齿轮轴上不合格的因素分析如下：造成齿轮的不合格性：滚齿加工精度分析 轴齿精度主要和运动精度、平稳性精度、接触精度有关。滚齿加工中用控制公法线长度和齿圈径向跳动来保证运动精度，用控制齿形误差和基节偏差来保证工作平稳性精度，用控制齿向误差来

47、保证接触精度。下面对滚齿加工中易出现的几种误差原因进行分析： 1）齿圈径向跳动误差(即几何偏心) 齿圈径向跳动是指在齿轮一转范围内，测头在齿槽内或轮齿上，与齿高中部双面接触，测头相对于轮齿轴线的最大变动量。也是轮齿齿圈相对于轴中心线的偏心，这种偏心是由于在安装零件时，零件的两中心孔与工作台的回转中心安装不重合或偏差太大而引起。或因顶尖和顶尖孔制造不良，使定位面接触不好造成偏心，所以齿圈径跳主要应从以上原因分析解决。 2）公法线长度误差（即运动偏心）滚齿是用展成法原理加工齿轮的，从刀具到齿坯间的分齿传动链要按一定的传动比关系保持运动的精确性。但是这些传动链是由一系列传动元件组成的。它们的制造和装配误差在传递运动过程中必然要集中反映到传动链的末端零件上，产生相对运动的不均匀性，影响轮齿的加工精度。公法线长度变动是反映齿轮牙齿分布不均匀的最大误差，这个误差主要是滚齿机工作台蜗轮副回转精度不均匀造成的，还有滚齿机工作台圆形导轨磨损、分度蜗轮与工作台圆形导轨不同轴造成，再者分齿挂轮齿面有严重磕碰或挂轮时咬合太松或太紧也