圆柱齿轮的互换性及检测课件

1、第8章 圆柱齿轮的互换性及检测8.1 概 述8.2 齿轮加工误差及齿轮误差项目8.3 齿轮副误差和检验项目8.4 渐开线圆柱齿轮精度标准8.1概 述在机械产品中，齿轮传动的应用是极为广泛的.凡有齿轮传动的机器或仪器，其工作性能，承载能力，使用寿命及工作精度等都与齿轮本身的制造精度有密切关系各种机械上所用的齿轮，对齿轮传动的要求因用途的不同而异，但归纳起来有以下4项(1)传递运动的准确性(运动精度)_即要求齿轮在一转范围内，最大的转角误差限制在一定的范围内，以保证从动件与主动件运动协调一致(2)传递运动的平稳性(工作平稳性)_即要求齿轮传动瞬间传动比变化不大.因为瞬间传动比的突然变化，会引起齿轮

2、冲击，产生噪声和振动下一页返回8.1概 述(3)载荷分布的均匀性(接触精度)_即要求齿轮啮合时，齿面接触良好，以免引起应力集中，造成齿面局部磨损，影响齿轮的使用寿命(4)传动侧隙的合理性_即要求齿轮啮合时，非工作齿面间应具有一定的间隙对齿轮传动的上述4项使用要求，将随齿轮使用场合不同而有所侧重，如表8-1所示上一页返回表8-1 齿轮传动的分类及要求返回8.2 齿轮加工误差及齿轮误差项目8.2.1 齿轮加工误差齿轮的加工误差主要来源于组成工艺系统的机床，刀具，夹具和齿轮坯的误差及其安装误差.由于齿轮的齿形较复杂，故引起齿轮加工误差的因素也较多.下面以滚切直齿圆柱齿轮为例，来分析在切齿过程中所产生

3、的主要加工误差.如图8-1所示为滚齿加工示意，齿轮加工和安装误差的来源和对齿轮传动的影响如表8-2所示下一页返回图8-1 滚齿加工示意返回表8-2 齿轮加工和安装误差返回8.2 齿轮加工误差及齿轮误差项目8.2.2 圆柱齿轮误差项目为了保证齿轮传动工作质量，必须控制单个齿轮的误差.从齿轮各项参数误差对齿轮传动使用性能的主要影响方面考虑，可将齿轮加工误差分为3组第1组：影响传递运动准确性的误差第2组：影响传动平稳性的误差第3组：影响载荷分布均匀性的误差上一页下一页返回8.2 齿轮加工误差及齿轮误差项目1. 影响传递运动准确性的误差及第1公差组影响传递运动准确性的误差及控制这些误差的公差包括以下5

4、项(1)切向综合误差Fi及公差Fi.切向综合误差Fi是指被测齿轮与理想精度的量测齿轮(允许用齿条，蜗杆，测头等量测元件代替)单面啮合转动时，在被测齿轮一转内，量测齿轮每转过一个角度时，被测齿轮实际转角与理论转角的最大差值(2)齿距累积误差Fp及公差Fp，k个齿距累积误差Fpk及公差Fpk.齿距累积误差Fp是指在分度圆上(允许在齿高中部量测)，任意两个同侧齿面的实际弧长与公称弧长之差的最大绝对值上一页下一页返回8.2 齿轮加工误差及齿轮误差项目齿距累积误差Fp反映了分度圆上齿距的不均匀性.Fp越大，则齿廓间的相互位置误差就越大，齿轮一周内的最大转角误差也就越大，传递运动的准确性就越差.用齿距累积

5、公差Fp和k个齿距累积公差Fpk来限制齿距累积误差和k 个齿距累积误差Fpk. 齿距累积公差Fp和k个齿距累积公差Fpk可按表8-3查取上一页下一页返回表8-3齿距累积公差Fp和k个齿距累距公差Fp k值(摘自10095-1988)(1)返回表8-3齿距累积公差Fp和k个齿距累距公差Fp k值(摘自10095-1988)(2)返回8.2 齿轮加工误差及齿轮误差项目(3)齿圈径向跳动Fr及公差Fr.齿圈径向跳动Fr是指齿轮一转范围内，测头在齿槽内与齿高中部双面接触，测头相对于齿轮轴线的最大变动量. Fr只反映径向误差齿圈径向跳动公差Fr可按表8.4查取(4)径向综合误差Fi及公差Fi，.径向综合

6、误差Fi是被量测齿轮与理想精度的量测齿轮双面啮合时，在被测齿轮一转内，双啮中心距的最大变动量径向综合公差Fi值，可按表8-5查取(5)公法线长度变动公差Fw值，可按表8-6查取上一页下一页返回表8.4 齿圈径向跳动公差Fr值(摘自GB10095-1988)返回表8-5径向综合公差Fi值(摘自GB10095-1988)返回表8-6 公法线长度变动公差Fw值(摘自-GB10095-1988)返回8.2 齿轮加工误差及齿轮误差项目2.影响传动平稳性的误差及第2公差组影响传动平稳性的误差以及控制这些误差的公差包括以下6项(1)齿形误差ff及公差ff.齿形误差ff是指在齿轮端截面上，齿形工作部分内(齿顶

7、倒棱部分除外)，包容实际齿形的两条最近的设计齿形间的法向距离齿形公差ff按表8-7 查取(2)基节偏差fpb及基节齿距极限偏差fpb基节偏差fpb是指实际基节与公称基节之差基节偏差fpb对传动的影响是由啮合的基节不等引起的.基节极限偏差fpb值按表8-8查取上一页下一页返回表8-7齿形公差ff值(摘自GB10095-1988)(1)下一页返回表8-7齿形公差ff值(摘自GB10095-1988)(2)上一页返回表8-8 基节极限偏差fpb 的fpb 值(摘自GB10095-1988)(1)下一页返回表8-8 基节极限偏差fpb 的fpb 值(摘自GB10095-1988)(2)上一页返回8.2

8、 齿轮加工误差及齿轮误差项目(3)齿距偏差fpt及齿距极限偏差 fpt.齿距偏差fpt是指分度圆上(允许在齿高中部量测)，实际齿距与公称齿距之差.公称齿距是指所有实际齿距的平均值.齿距极限偏差fpt值按表8-9查取(4)螺旋线波度误差ff及公差ff.螺旋线波度误差ff是指宽斜齿轮齿高中部实际齿线波纹的最大波幅.沿齿面法线方向计量(5)一齿切向综合误差Fi及公差Fi.(6)一齿径向综合误差fi及公差fi一齿径向综合公差fi值可按表8-10查取上一页下一页返回表8-9齿距极限偏差fpt的fpt 值(摘自GB10095-1988)返回表8-10一齿径向综合公差fi值(摘自GB10095-1988)返

9、回8.2 齿轮加工误差及齿轮误差项目3.影响载荷分布均匀性的误差及第3公差组由于齿轮的制造与安装误差，在齿长与齿高两个方向上都不是全齿面接触，影响了齿面载荷分布的均匀性.由第3公差组检验，共有三项指标：齿向误差F轴向齿距误差Fpx和接触误差Fb(1)齿向误差F及公差F.齿向公差F的值可按表8-11查取(2)轴向齿距偏差Fpx轴向齿距偏差Fpx是指在与齿轮基准轴线平行而大约通过齿高中部的一条直线上，任意两个侧齿面间的实际距离与公称距离之差，沿齿面法线方向计算上一页下一页返回表8-11齿向公差F值(摘自GB10095-1988)返回8.2 齿轮加工误差及齿轮误差项目(3)接触线误差Fb接触线误差F

10、b是指在基圆的切平面内，平行于公称接触线并包容实际接触线的两条直线间的法向距离Fb是用于评定斜齿轮的接触精度，它是窄斜齿轮接触长度和接触高度的综合项目.由刀具制造与安装误差，机床进给链误差所造成的齿轮齿向与齿形误差的综合反映第3公差组选用下列检验组之一来评定齿轮的载荷分布均匀性上一页返回8.3 齿轮副误差和检验项目1.轴线的平行度误差除单个齿轮的加工精度，如ff， fpb， F， Fb. Fpx等影响齿面的接触精度外，齿轮副轴线的平行度误差同样也影响接触精度如图8-2所示f是一对齿轮的轴线在其基准平面上投影的平行度误差； f是一对齿轮的轴线在垂直于基准平面，且平行于基准轴线的平面上投影的平行度

11、误差下一页返回图8-2 轴线平行度误差返回8.3 齿轮副误差和检验项目2.齿轮副的中心距偏差(fa)齿轮副中心距偏差(fa)是指在齿轮副的齿宽中间平面内，实际中心距与设计(公称)中心距之差(1)齿轮副的切向综合误差(2)齿轮副的一齿切向综合误差(3)齿轮副的接触斑点.齿轮副的接触斑点是指装配好的齿轮副，在轻微制动下，运转后齿面上分布的接触擦亮痕迹，如图8-3所示上一页下一页返回图8-3 接触斑点返回8.3 齿轮副误差和检验项目接触斑点是评定齿轮副载荷分布均匀性的综合指标.检验时可使用滚动检验机.它综合了齿轮加工误差和安装误差对载荷分布的影响.齿轮副的接触斑点不小于规定的百分数，则齿轮副的载荷分

12、布均匀性满足要求.此时，齿轮副中单个齿轮的第3公差组项目可不考核.一般齿轮副接触斑点的分布位置及大小如表8-12所示规定(4)齿轮副的法向侧隙(jn)齿轮副的法向侧隙 (jn) 是装配好的齿轮副，当工作齿面接触时，非工作齿面之间的最小距离，如图8.4所示上一页返回表8-12接触斑点(摘自10095-1988)返回图8.4 法向侧隙jn返回8.4 渐开线圆柱齿轮精度标准8.4.1精度等级GB10095-1988中规定齿轮及齿轮副共有12个精度等级，1级最高，12级最低，12级目前工艺力法和量测条件还很难达到，所以很少采用；35级为高精度等级；68级为中等精度等级；912级为低精度等级8.4.2精

13、度等级的选择根据对误差来源的分析，按照加工误差特性及其对传动性能的主要影响标准将齿轮的各项公差分成， ， 3个公差组，如表8-13所示下一页返回表8-13 圆柱齿轮公差组返回8.4 渐开线圆柱齿轮精度标准1.计算法考虑对齿轮传动的主要技术要求，计算确定一个公差组的精度等级，然后再按其他方面要求确定其他两公差组的精度等级.如运动精度要求为主要要求时，可按传动链允许的最大转角误差，计算确定某一齿轮的回转误差，确定第公差组的精度等级；若振动和噪声为主要要求时，可按传递的动力计算，确定第公差组的精度等级；低速重载的传动可根据承载能力和使用寿命的计算，确定第公差组的精度等级.齿轮的使用要求与精度等级的选

14、择关系如表8-14所示上一页下一页返回表8-14 齿轮的使用要求与精度等级选择返回8.4 渐开线圆柱齿轮精度标准2.类比法类比法是指对新设计的齿轮可参照同类或相似的齿轮传动来确定精度等级.根据使用要求的不同，允许各公差组选用不同的等级.但在同一公差组内，各项公差与极限偏差应保持相同的精度等级.齿轮副中两个齿轮的精度等级一般取同级，也允许取成不同级别.此时按精度较低者确定齿轮副等级对承载齿轮要求载荷在齿宽上均匀分布，可按强度和寿命要求确定第公差组的精度等级，第，公差组精度可稍低，低速重载时第公差组可稍低于第公差组，中速轻载时则采用同级精度.各公差组选用不同精度时以不超过一级为宜，精度等级选用如表

15、8-15和表8-16所示上一页下一页返回表8-15 齿轮精度等级的应用范围返回表8-16 圆柱齿轮第公差组精度等级与圆周速度的关系返回8.4 渐开线圆柱齿轮精度标准8.4.3 齿轮副的侧隙1. 最小侧隙jnmin(jtmin)最小侧隙是根据齿轮传动时的工作温度，润滑方式和齿轮的圆周速度来确定的.最小法向侧隙jnmin应能保证齿轮正常储油润滑和补偿材料变形(1)保证正常储油润滑所需最小侧隙jn1min的推荐值，如表8-17所示(2)补偿热度变形所需的最小侧隙jn2min(3)通常也可根据传动的要求参考表8-18选取最小侧隙jnmin(4)另外在实际工作中，在不具备上述某一计算条件而不能确定jnm

16、in时，可参考机床行业圆柱齿轮副侧隙企业标准JB/GQ1070-1985.C级为常用级，如表8-19所示上一页下一页返回表8-17 jn1min的推荐值返回表8-18 最小侧隙jnmin参考值返回表8-19 机床用圆柱齿轮副jnmin(JB/GQ1070-1985)返回8.4 渐开线圆柱齿轮精度标准2.齿厚极限偏差的确定(1)齿厚上偏差Ess.是保证获得最小极限侧隙jnmin的齿厚最小减薄量，计算时考虑加工误差与安装误差.fpb可按表8-8查取，F可按表8-11查取将计算得到到的Ess除以fpb，并圆整成整数，再按表8-20选取适当的齿厚极限偏差代号.也可按图8-5查取相应的齿厚极限偏差代号(

17、2)齿厚公差TsTs主要取决于齿圈径向跳动Fr和切齿加工时的径向进刀公差br按随机误差合成后，将径向误差换算成齿厚方向(3)齿厚下偏差Esi上一页下一页返回表8-20 齿厚极限偏差返回图8-5 齿厚极限偏差代号(CS共14种代号)返回8.4 渐开线圆柱齿轮精度标准8.4.4 公法线平均长度极限偏差若使用控制公法线平均长度偏差Ew的办法来保证侧隙，可用下列公式换算一般大模数齿轮采用量测齿厚偏差，中，小模数和高精度齿轮采用量测公法线长度偏差来控制齿轮副的侧隙8.4.5 公差组的检验组及其选择检验组的选择要综合考虑齿轮及齿轮副的功能要求，生产批量，齿轮规格，计量条件和经济效益，具体选择项目如表8-22，表8-23所示上一页下一页返回表8-22 各种机器常用齿轮的精度等级和检验指标返回表8-23 齿轮检验组适用的精度等级和计量器具返回8.4 渐开线圆柱齿轮精度标