互换性与技术测量 7.3.1圆柱齿轮传动精度与检测

1、7.3 圆柱齿轮传动的精度与检测一、概述1、齿轮传动的使用要求：（1）传递运动的准确性一转范围传递运动、分度可靠、准确，应限制最大转角偏差。（2）传动的平稳性转过一齿瞬时传动比变化小，噪音、冲击、振动小 ，运转平稳。齿轮传动的使用要求（3）载荷分布的均匀性啮合时齿面接触良好，全齿面接触，以免应力集中。（4）齿侧间隙机械原理，理论无侧隙啮合。实际齿轮啮合时，非工作面间留有一定的间隙。齿轮的分类和作用n齿轮的分类： 圆柱齿轮（直齿、斜齿）、圆锥齿轮、齿轮齿条、蜗轮蜗杆。n齿轮的作用： 传递运动、动力、扭矩，分度。齿轮的加工方法滚齿齿条滚刀插齿齿轮插刀铣齿模数铣刀磨齿盘形砂轮精度高蜗杆砂轮生产率高剃

2、齿啮合滑移粗糙度珩齿非金属珩轮光滑拉齿扇形齿轮挤齿小模数齿轮2、齿轮偏差的来源滚齿加工的偏差主要来源于机床刀具齿坯系统的周期性误差，见图7.18。（1）几何偏心ej齿坯基准孔轴线O1与工作台旋转轴线O不重合引起安装偏心，见图7.18。造成齿圈径向跳动、齿距和齿厚偏差。图7.18 滚齿加工示意图1分度蜗轮；2工件（齿坯）；3滚刀；4蜗杆齿坯安装偏心引起齿轮加工偏差a)齿坯安装偏心 b)切出齿轮形状1齿坯 2滚刀齿轮的偏差来源.1（2）运动偏心ey分度蜗轮加工偏差和分度蜗轮轴线O2与工作台旋转轴线O有安装偏心ek引起，见图7.18。齿轮产生切向周期性变化的偏差。 机床分度蜗轮安装偏心引起的齿轮切向

3、偏差机床分度蜗轮安装偏心引起的齿轮切向偏差 齿轮的偏差来源.2（3）机床传动链的周期误差传动元件的误差尤其分度蜗杆的安装偏心和轴向窜动，产生齿距偏差和齿廓形状偏差。（4）滚刀的制造和安装误差滚刀的齿距、齿形等误差，使加工齿轮产生齿距偏差和齿廓形状偏差。3、齿轮加工偏差的分类Fi360O图7.19(a) 齿轮的周期性偏差（1）按偏差出现的频率分为长周期偏差和短周期偏差。齿轮加工偏差的分类.1短周期偏差：传动链、滚刀的加工和安装误差，是以蜗杆一转或齿轮一齿为周期，频率较高，齿轮一转中多次重复出现，也称高频偏差。360Ofi360O齿轮加工偏差的分类.2（2）按偏差相对于齿轮的方向：径向偏差、切向偏

4、差和轴向偏差。（3）按对齿轮传动性能的影响：第组 影响运动准确性的偏差；第组 影响传动平稳性的偏差；第组 影响载荷分布均匀性的偏差。二、单个齿轮的评定指标及检测 n国标GB/T10095-2008将齿轮的误差和偏差统称为齿轮偏差，将偏差和偏差的公差（或极限偏差）用同一个符号表示。n如齿距累积总偏差FP （公差FP）、齿廓倾斜偏差fH（齿廓倾斜极限偏差fH）。n单项要素偏差符号用小写字母表示，而多项要素偏差组成的“总”偏差用大写字母表示。 1、轮齿同侧齿面偏差的定义和允许值GB/T10095.1-2008圆柱齿轮 精度制 第1部分：轮齿同侧齿面的偏差和允许值（1）齿距偏差图7.20 齿距偏差 单

5、个齿距偏差（fPt）在端平面上，在接近齿高中部的一个与齿轮轴线同心的圆上，实际齿距与理论齿距的代数差。当齿轮存在齿距偏差，都会在一对齿啮合完了而另一对齿进入啮合时，由于齿距的偏差造成主动齿和被动齿发生冲撞，从而影响齿轮传动的平稳性。 图图7.37 用齿距仪测量齿距偏差用齿距仪测量齿距偏差 齿距偏差对传动平稳性的影响主动轮齿距NNa) pb1 pb2 齿距偏差对传动平稳性的影响1A1B1A2B22从动轮齿距fpbA2B22b) pb1 pb2 齿距偏差对传动平稳性的影响A1B11NN 齿距累积偏差（FPk）在端平面上，在接近齿高中部的一个与齿轮轴线同心的圆上，任意k个齿距的实际弧长与理论弧长的代

6、数差。理论上它等于这k个齿距各单个齿距偏差的代数和。齿距累积偏差控制了在局部圆周上（2z/8个齿距）的齿距累积偏差，如果此项偏差过大，将会产生振动和噪声，影响传动的平稳性。 齿距累积偏差图7.21 齿距累积偏差n齿轮同侧齿面任意弧段（k=1z）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。n齿距累积总偏差FP反映了齿轮一转中传动比的变化，故可作为评定齿轮运动准确性的偏差项目。图7.21 齿距累积偏差 齿距累积总偏差（FP） （2）齿廓偏差 齿廓偏差是指实际齿廓与设计齿廓的偏离量，该偏离量在端平面内且垂直于渐开线齿廓的方向计值。 图7.38 单盘式渐开线检查仪(a) 单盘式渐开线检查仪

7、工作原理图；(b) 单盘式渐开线检查仪结构图 图7.22 齿廓偏差 （）设计齿廓，未修形的渐开线；实际齿廓，在减薄区偏向体内 （）设计齿廓，修形的渐开线；实际齿廓，在减薄区偏向体内 （）设计齿廓，修形的渐开线；实际齿廓，在减薄区偏向体外（a）齿廓总偏差；（b）齿廓形状偏差；（c）齿廓倾斜偏差齿廓偏差 齿廓总偏差（F）在计值范围L内，包容实际齿廓迹线的两条设计齿廓迹线间的距离。即过齿廓迹线最高、最低点所作的设计齿廓迹线的两条平行线间的距离为F 。如果齿轮存在F ，瞬时传动比不是常数，容易产生振动与噪音， F是影响齿轮传动平稳性的主要因素。 n齿廓总偏差F ：在计值范围L内，包容实际齿廓迹线的两条

8、设计齿廓迹线间的距离。齿轮存在F，瞬时传动比不是常数，影响传动平稳性。 齿廓形状偏差ff 在计值范围L内，包容实际齿廓迹线的两条平均齿廓迹线间的距离，且两条曲线与平均齿廓迹线的距离为常数。 齿廓倾斜偏差fH 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。 （3）螺旋线偏差n螺旋线偏差是指在端面基圆切线方向上测得的，实际螺旋线与设计螺旋线的偏离量。图7.23 螺旋线偏差 （）设计螺旋线，不修形的螺旋线；实际螺旋线，在减薄区偏向体内 （）设计螺旋线，修形的螺旋线；实际螺旋线，在减薄区偏向体内 （）设计螺旋线，修形的螺旋线；实际螺旋线，在减薄区偏向体外（a）螺旋线总偏差；（ b）螺

9、旋线形状偏差；（c）螺旋线倾斜偏差 螺旋线总偏差（F）在计值范围L内，包容实际螺旋线迹线的两条设计螺旋线迹线间的距离，见图7.23（a）。有时为了进一步分析F产生的原因，又将F细分为螺旋线形状偏差ff和螺旋线倾斜偏差fH。n螺旋线总偏差F 螺旋线形状偏差（ff）在计值范围L内，包容实际螺旋线迹线的两条与平均螺旋线迹线完全相同的曲线间的距离，且两条曲线与平均螺旋线迹线的距离为常数，见图7.23（b）。n螺旋线形状偏差ff 螺旋线倾斜偏差fH在计值范围的两端与平均螺旋线迹线相交的设计螺旋线迹线间的距离（4）切向综合偏差 切向综合总偏差（Fi）“产品齿轮”与“测量齿轮”单面啮合检验时， “产品齿轮”

10、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。反映齿轮运动的不均匀性，在一转过程中，转速时快时慢，作周期性变化。是评定齿轮运动准确性的良好参数。 图图7.44 光栅式单啮仪工作原理图光栅式单啮仪工作原理图切向综合偏差图7.24 切向综合偏差 一齿切向综合偏差（f i）“产品齿轮”与“测量齿轮”单面啮合检验时，“产品齿轮”一齿距角内，齿轮分度圆上实际圆周位移与理论圆周位移的最大差值。主要反映刀具制造和安装误差，及机床传动链的短周期误差影响。齿轮一转中多次重复出现齿距角的变化，将会影响到齿轮传动的平稳性。 2. 径向综合偏差与径向跳动国家标准GB/T10095.2-2008 （1）径向

11、综合偏差“产品齿轮”与“测量齿轮”双面啮合综合检验时，齿轮中心距的变化量。图图7.45 齿轮双面啮合综合测量齿轮双面啮合综合测量 径向综合总偏差（F”i）是在双面啮合综合检验时，“产品齿轮”的左右齿面同时与“测量齿轮”接触，并转过一整圈时中心距最大值和最小值之差。F”i主要反映机床、刀具或齿轮安装产生的径向长、短周期偏差的综合影响，测量效率高，常用作大批量齿轮生产的检测。图图7.25 径向综合偏差径向综合偏差 一齿径向综合偏差（f ”i）一齿径向综合偏差f ”i是当齿轮啮合一整圈时，对应一个齿距（360/z）的径向综合偏差值。被测齿轮的所有轮齿的f ”i最大值不应超过规定的允许值。 图图7.25 径向综合偏差径向综合偏差（2）齿轮径向跳动（Fr）nFr是指在齿轮一转范围内，测头在齿槽内于齿高中部双面接触，测头相对于齿轮孔轴心线的最大变动量。43251671