第11章 渐开线圆柱齿轮精度及检测

1、第第8 8章章 渐开线圆柱齿轮精度及检测渐开线圆柱齿轮精度及检测学习要求：学习要求：了解渐开线圆柱齿轮传动的精度要求。了解齿轮误差产生的原因及误差特性。了解圆柱齿轮传动精度的评定指标。掌握渐开线圆柱齿轮传动精度的设计的基本方法。重点：齿轮的精度指标难点：各项齿轮精度的术语及定义相关标准：相关标准：GB/T10095.1-2008 GB/T10095.1-2008 圆柱齿轮圆柱齿轮 精度制精度制 第第1 1部部分：轮齿同侧齿面偏差的定义和允许值分：轮齿同侧齿面偏差的定义和允许值GB/T10095.2-2008 GB/T10095.2-2008 圆柱齿轮圆柱齿轮 精度制精度制 第第2 2部部分：径

2、向综合偏差与径向跳动的定义和允许值分：径向综合偏差与径向跳动的定义和允许值 GB/T10096-88 GB/T10096-88 齿条精度齿条精度GB/T13924-2008 GB/T13924-2008 渐开线圆柱齿轮精度渐开线圆柱齿轮精度 检检验细则验细则第一节第一节 齿轮传动使用要求和齿轮加工工艺误差齿轮传动使用要求和齿轮加工工艺误差 对齿轮传动的要求对齿轮传动的要求传递运动的准确性传递运动的准确性: 指齿轮在一转范围指齿轮在一转范围内，速比变化不超过一定的限度内，速比变化不超过一定的限度传动的平稳性传动的平稳性: 指齿轮在转一齿指齿轮在转一齿范围内，瞬时传范围内，瞬时传动比变化不超过动比

3、变化不超过一定的限度一定的限度载荷分布的均匀性载荷分布的均匀性: 指一对齿轮在啮合指一对齿轮在啮合时，工作齿面要保证一定的接触面积时，工作齿面要保证一定的接触面积齿侧间隙：在齿轮传动过程中，非接触齿侧间隙：在齿轮传动过程中，非接触面一定要有合理的间隙。一方面为了贮面一定要有合理的间隙。一方面为了贮存润滑油，一方面为了补偿齿轮的制造存润滑油，一方面为了补偿齿轮的制造和变形误差。和变形误差。对齿轮传动的要求（归纳）对齿轮传动的要求（归纳）传递运动的准确性传递运动的准确性传动的平稳性传动的平稳性载荷分布的均匀性载荷分布的均匀性传动侧隙的合理性传动侧隙的合理性对应的精度要求对应的精度要求运动精度：传递

4、运动的准确性。为了保证齿轮传动运动精度：传递运动的准确性。为了保证齿轮传动的运动精度，应限制齿轮一转中最大转角误差。的运动精度，应限制齿轮一转中最大转角误差。运动平稳性精度：要求齿轮运转平稳，没有冲击、运动平稳性精度：要求齿轮运转平稳，没有冲击、振动和噪声。要限制一齿距角范围内转角误差的最振动和噪声。要限制一齿距角范围内转角误差的最大值。大值。接触精度：要求齿轮在接触过程中，载荷分布要均接触精度：要求齿轮在接触过程中，载荷分布要均匀，接触良好，以免引起应力集中，造成局部磨损，匀，接触良好，以免引起应力集中，造成局部磨损，影响齿轮的使用寿命。影响齿轮的使用寿命。说明：对于不同用途、不同工作条件的

5、齿轮，说明：对于不同用途、不同工作条件的齿轮，对其要求的侧重点也应有所不同。对其要求的侧重点也应有所不同。对于分度机构，仪器仪表中读数机构的齿轮，齿轮一转对于分度机构，仪器仪表中读数机构的齿轮，齿轮一转中的转角误差不超过中的转角误差不超过1122，甚至是几秒，此时，传，甚至是几秒，此时，传递运动准确性是主要的；递运动准确性是主要的；对于高速、大功率传动装置中用的齿轮，如汽轮机减速器对于高速、大功率传动装置中用的齿轮，如汽轮机减速器上的齿轮，圆周速度高，传递功率大，其运动精度、工作上的齿轮，圆周速度高，传递功率大，其运动精度、工作平稳性精度及接触精度要求都很高，特别是瞬时传动比的平稳性精度及接触

6、精度要求都很高，特别是瞬时传动比的变化要求小，以减少振动和噪声；变化要求小，以减少振动和噪声；对于轧钢机、起重机、运输机、透平机等低速重载机械，对于轧钢机、起重机、运输机、透平机等低速重载机械，传递动力大，但圆周速度不高，故齿轮接触精度要求较高，传递动力大，但圆周速度不高，故齿轮接触精度要求较高，齿侧间隙也应足够大，而对其运动精度则要求不高。齿侧间隙也应足够大，而对其运动精度则要求不高。影响齿轮使用要求的主要工艺误差影响齿轮使用要求的主要工艺误差 齿轮的加工方法按齿廓的形成原理可分为齿轮的加工方法按齿廓的形成原理可分为仿形法仿形法 成形铣刀在铣床上铣齿成形铣刀在铣床上铣齿范成法范成法 滚刀在滚

7、齿机上滚齿滚刀在滚齿机上滚齿滚齿加工产生加工误差的主要因素有滚齿加工产生加工误差的主要因素有几何偏心：齿坯孔轴线与齿轮加工时的回转中心轴几何偏心：齿坯孔轴线与齿轮加工时的回转中心轴线的偏心。线的偏心。运动偏心：分度涡轮的加工误差及安装偏心所引起。运动偏心：分度涡轮的加工误差及安装偏心所引起。机床传动链高频误差。机床传动链高频误差。滚刀的安装误差和加工误差。滚刀的安装误差和加工误差。1) 1) 影响齿轮传递运动准确性的主要工艺误差影响齿轮传递运动准确性的主要工艺误差n就齿轮特征来说是齿轮轮齿分布不均匀 n而影响齿轮轮齿分布的主要工艺误差是几何偏心和运动偏心 几何偏心是指齿轮坯在机床工作台心轴上的

8、安装偏几何偏心是指齿轮坯在机床工作台心轴上的安装偏心。心。运动偏心是指机床分齿传动链传动误差运动偏心是指机床分齿传动链传动误差 2 2） 影响齿轮传动平稳性的主要工艺误差影响齿轮传动平稳性的主要工艺误差n影响齿轮传动平稳性的主要工艺误差，就齿轮特征来说，是齿轮齿距偏差（特别直接的是基圆齿距偏差）和齿廓偏差（包括齿廓渐开线形状偏差和渐开线压力角偏差） 滚刀齿形角偏差的影响滚刀齿形角偏差的影响 滚刀轴向齿距偏差的影响滚刀轴向齿距偏差的影响 滚刀安装误差的影响滚刀安装误差的影响 机床小周期误差的影响机床小周期误差的影响 3 3） 影响载荷分布均匀性的主要工艺误差影响载荷分布均匀性的主要工艺误差n影响

9、载荷分布均匀性的主要工艺误差，就齿轮特征来说，是指齿轮螺旋线偏差（主要影响齿长方向的接触精度）、基圆齿距偏差和齿廓偏差（主要影响齿高方向的接触精度） 机床导轨相对于工作台回转轴线的平行度误差的影响机床导轨相对于工作台回转轴线的平行度误差的影响齿轮坯安装误差的影响齿轮坯安装误差的影响 齿轮坯自身误差的影响齿轮坯自身误差的影响 4 4） 影响齿侧间隙的主要工艺原因影响齿侧间隙的主要工艺原因n就齿轮特征来说，影响齿侧间隙的主要因素是齿轮齿厚偏差主要因素是齿轮副中心距偏差造成齿轮副中心距偏主要因素是齿轮副中心距偏差造成齿轮副中心距偏差的主要原因是箱体孔的中心距偏差差的主要原因是箱体孔的中心距偏差 第二

10、节第二节 齿轮精度的评定指标齿轮精度的评定指标1. 1. 齿轮精度的评定指标（齿轮精度的评定指标（1010个）个）单个齿距偏差单个齿距偏差f fptptn单个齿距偏差(single pitch deviation)是指在端平面上，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 齿距累积偏差齿距累积偏差F Fpkpk n齿距累积偏差(cumulative pitch deviation)是指任意k个齿距的实际弧长与理论弧长的代数差 齿距累积总偏差齿距累积总偏差F Fp p n齿距累积总偏差(total cumulative pitch deviation)是指齿轮同侧齿面任

11、意弧段内的最大齿距累计偏差 齿廓总偏差齿廓总偏差n齿廓总偏差(total profiler deviation)是指在计值范围内，包容实际齿廓迹线的两条设计齿廓迹线间的距离 nLAF称为可用长度(useable length）n有效长度LAE（active length） n计值范围则是从E点开始延伸至有效长度92%处F螺旋线总偏差螺旋线总偏差n螺旋线总偏差(total helix deviation)是指在齿廓计值范围La (profiler evaluation range)内，包容实际螺旋线迹线的两条设计螺旋线间的距离 F切向综合总偏差切向综合总偏差 n切向综合总偏差 (total ta

12、ngential composite deviation) 是指被测齿轮与测量齿轮单面啮合检验时，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，以分度圆弧长计 一齿切向综合偏差一齿切向综合偏差n一齿切向综合偏差(tooth-to-tooth total tangential composite deviation)是指切向综合偏差记录曲线上小波纹的幅度值，以分度圆弧长计。即一个齿距内的切向综合偏差 if径向综合总偏差径向综合总偏差n径向综合总偏差(total radial composite deviation)是指在径向（双面）综合检验时，被测齿轮的左右齿面同时与测量齿轮

13、接触并转过一整圈时出现的中心距最大值与最小值之差 iF一齿径向综合偏差一齿径向综合偏差 n一齿径向综合偏差(tooth-to-tooth total radial composite deviation)是指径向综合偏差记录曲线上小波纹的幅度值 if径向跳动径向跳动F Fr r n径向跳动(run-out)是指测头在每个齿槽内近似齿高中部与左右齿面接触，测头到齿轮轴线的最大和最小距离之差 齿轮精度的评定指标小结齿轮精度的评定指标小结2.2.齿轮精度的结构齿轮精度的结构nGB/T10095.1-2008和GB/T10095.2-2008分别对上述的10个指标规定了精度等级，0级或4级最高，12级

14、最低；还分别给出了这些指标的5级精度偏差允许值计算式 3.3.齿轮精度的检验齿轮精度的检验1 1） 单个齿距和齿距累积偏差的检验单个齿距和齿距累积偏差的检验(1)用齿距比较仪检测齿距偏差(2）用角度转位法（一个触头）检测齿距 2 2） 齿廓偏差的检验齿廓偏差的检验3 3） 径向综合偏差的检验径向综合偏差的检验第三节 齿轮副精度的评定及检测 1. 1. 齿轮副的切向综合误差及检测齿轮副的切向综合误差及检测n齿轮副的切向综合误差是指安装好的齿轮副，在啮合转动足够多的转数内，一个齿轮（齿数为z2的大齿轮）相对另一个齿轮（齿数为z1的小齿轮）的实际转角与公称转角之差的总幅度值 检测仪器检测仪器2. 2

15、. 齿轮副的一齿切向综合误差及检测齿轮副的一齿切向综合误差及检测n齿轮副的一齿切向综合误差是指安装好的齿轮副，在啮合转动足够多的转数内，一个齿轮（齿数为z2的大齿轮）相对另一个齿轮（齿数为z1的小齿轮）在一个齿距内的实际转角与公称转角之差的最大幅度值 3. 3. 齿轮副的接触斑点齿轮副的接触斑点1 1）接触斑点及其与齿轮精度等级的一般关系）接触斑点及其与齿轮精度等级的一般关系 n接触斑点是指装配（在箱体内或啮合实验台上）好的齿轮副，在轻微制动下运转后齿面的接触痕迹。接触斑点用接触痕迹占齿宽b和有效齿面高度h的百分比表示 2 2） 齿轮副轴线平行度偏差齿轮副轴线平行度偏差4. 4. 齿轮副的侧隙齿轮副的侧隙1 1） 齿轮副侧隙和侧隙配合体制齿轮副侧隙和侧隙配合体制n圆周侧隙 n法向侧隙 n径向侧隙 2 2） 齿轮副中心距偏差齿轮副中心距偏差n齿轮副的中心距偏差fa（中心距极限偏差fa）是指在箱体两侧轴承孔跨距L的范围内，实际中心距与公称中心距之差 3 3） 齿厚偏差及检测齿厚偏差及检测几个术语几个术语n公称齿厚 n