齿轮公差及检测新标

1、齿轮公差及检测新标第1页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五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。基本要求相关标准GB 10095.12001 渐开线圆柱齿轮精度 第1部分：轮齿同侧齿面偏差的定义和允许值GB 10095.22001 渐开线圆柱齿轮精度 第2部分：径向综合偏差与径向跳动的定义和允许值GB/Z 186202002 圆柱齿轮检验实施规范第2页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五第一节 齿轮的应用要求及加工误差分类 一、齿轮传动的使用要求 第3页，

2、共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五1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i 。 2传动的平稳性 即保证齿轮传动的每个瞬间传动比变化小，以减小振动,降低噪声（主要控制齿轮以一齿为周期的短周期转角误差）。3载荷分布的均匀性 即要求齿轮啮合时齿面接触良好，以免引起应力集中，造成齿面局部磨损加剧，影响齿轮的使用寿命。4传动侧隙的合理性 即保证齿轮啮合时，非工作齿面间应留有一定的间隙。它对贮藏润滑油、补偿齿轮传动受力后的弹性变形、热膨胀以及齿轮传动装置制造误差和装配误差等都是必需的。否则，齿轮在传动过程中可能卡死或烧伤。第4页，共67页，2022年，

3、5月20日，2点1分，星期五二齿轮加工误差产生的原因1.几何偏心以滚切直齿圆柱齿轮为例，分析在切齿过程中所产生的主要加工误差 。 齿坯孔与机床心轴的安装偏心（e几），也称几何偏心，是齿坯在机床上安装时，齿坯基准轴线O1O1与工作台回转轴线OO不重合形成的偏心e几。加工时，滚刀轴线与工作台回转轴线OO距离保持不变，但与齿坯基准轴线O1O1的距离不断变化（最大变化量为 2e几）。滚切成如图所示的齿轮，使齿面位置相对于齿轮基准中心在径向发生了变化，故称为径向误差。工作时产生以一转为周期的转角误差，使传动比不断改变。 第5页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五1234e几e运e刀e蜗杆

4、oooooooo机床工作台回转轴线oo 工件孔轴线 oo分度蜗轮几何轴线第6页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五oo齿坯e几oo齿圈孔的同心圆ooe几 几何偏心的影响第7页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五2. 运动偏心 产生：分度蜗轮轴线与工作台中心线的安装偏心（e运） 。O2O2为机床分度蜗轮的轴线，它与机床心轴的轴线OO不重合，形成安装偏心e运。这时尽管蜗杆匀速旋转，蜗杆与蜗轮啮合节点的线速度相同，但由于蜗轮上的半径不断改变，从而使蜗轮和齿坯产生不均匀回转，角速度在（+）和（-）之间，以一转为周期变化。运动偏心并不产生径向误差，而往齿轮产生切向误差。

5、结果：使所切齿在分度圆周上分布不均匀（切向），但无径向位移第8页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五3、机床分度蜗轮的安装偏心（ew）和轴向窜动：此误差使蜗轮（齿坯）转速不均匀，加工出的齿轮有齿距偏差和齿形偏差，如蜗杆为单头，蜗轮为n牙，则在蜗轮（齿坯）一转中产生n次误差。 4、滚刀偏心（ed）、轴线倾斜及轴向窜动：此误差使加工出的齿轮径向和轴向都产生误差，如滚刀单头，齿轮z牙，则在齿坯一转中产生z次误差。 5、滚刀本身的基节、齿形等制造误差：此误差会复映到被加工齿轮的每一齿上，使之产生基节偏差和齿形误差。 以上三项误差在齿坯一转中多次重复出现，为短周期误差。 第9页，共67页

6、，2022年，5月20日，2点1分，星期五三、齿轮加工误差的分类1、 齿轮误差按其表现特征可分为以下4 类。 齿廓误差：指加工出来的齿廓不是理论的渐开线。其原因主要有刀具本身的切削刃轮廓误差及齿形角偏差、滚刀的轴向窜动和径向跳动、齿坯的径向跳动以及在每转一齿距角内转速不均等。 齿距误差：指加工出来的齿廓相对于工件的旋转中心分布不均匀。其原因主要有齿坯安装偏心、机床分度蜗轮齿廓本身分布不均匀及其安装偏心等。 齿向误差：指加工后的齿面沿齿轮轴线方向的形状和位置误差。其原因主要有刀具进给运动的方向偏斜、齿坯安装偏斜等。 齿厚误差：指加工出来的轮齿厚度相对于理论值在整个齿圈上不一致。其原因主要有刀具的

7、铲形面相对于被加工齿轮中心的位置误差、刀具齿廓的分布不均匀等。2、齿轮误差按其方向特征可分为以下3 类。 径向误差：沿被加工齿轮直径方向(齿高方向)的误差。由切齿刀具与被加工齿轮之间径向距离的变化引起。 切向误差：沿被加工齿轮圆周方向(齿厚方向)的误差。由切齿刀具与被加工齿轮之间分齿滚切运动误差引起。 轴向误差：沿被加工齿轮轴线方向(齿向方向)的误差。由切齿刀具沿被加工齿轮轴线移动的误差引起。第10页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五3、 齿轮误差按其周期或频率特征可分为以下2 类： 长周期误差：在被加工齿轮转过一周的范围内，误差出现一次最大和最小值，如由偏心引起的误差。长周

8、期误差也称低频误差。 短周期误差：在被加工齿轮转过一周的范围内，误差曲线上的峰、谷多次出现，如由滚刀的径向跳动引起的误差。短周期误差也称高频误差。当齿轮只有长周期误差时，其误差曲线如图(a)所示，将产生运动不均匀，是影响齿轮运动准确性的主要误差；但在低速情况下，其传动还是比较平稳的。当齿轮只有短周期误差时，其误差曲线如图(b)所示，这种在齿轮一转中多次重复出现的高频误差将引起齿轮瞬时传动比的变化，使齿轮传动不平稳，在高速运转中，将产生冲击、振动和噪声，对这类误差必须加以控制。实际上，齿轮运动误差是一条复杂的周期函数曲线，如图(c)所示，它既包含有短周期误差也包含有长周期误差。第11页，共67页

9、，2022年，5月20日，2点1分，星期五小结 齿轮传动的使用要求 影响使用要求的误差（或因素） 传递运动的准确性 长周期误差：包括几何偏心和运动偏心分别引起的径向和切向长周期（一转）误差。两种偏心同时存在，可能叠加，也可能抵消。这类误差用齿轮上的长周期偏差作为评定指标 传动的平稳性 短周期（一齿）误差：包括齿轮加工过程中的刀具误差、机床传动链的短周期误差。这类误差用齿轮上的短周期偏差作为评定指标 载荷分布的均匀性 齿坯轴线歪斜、机床刀架导轨的误差等。种类误差用轮齿同侧齿面轴向偏差来评定侧隙的合理性 影响侧隙的主要因素是齿轮副的中心距偏差和齿厚偏差 第12页，共67页，2022年，5月20日，

10、2点1分，星期五第二节 渐开线圆柱齿轮精度的评定参数根据齿轮精度要求，把齿轮的误差分成影响运动准确性误差、影响运动平稳性误差、影响载荷分布均匀性误差和影响侧隙的误差。并相应提出精度评定指标。 运动精度的评定指标 平稳性的评定指标 接触精度的评定指标 侧隙的评定指标 齿轮副精度的评定指标第13页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五一、影响传递运动准确性的检测项目 1. 切向综合总偏差 (tangential composite deviation)：切向综合总偏差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。切向综合总偏差

11、是反映齿轮运动精度的检查项目，但不是必检项目。反映齿轮一转中的转角误差，说明齿轮运动的不均匀性，既反映切向误差，又反映径向误差，是评定齿轮运动准确性较为完善的综合性的指标。第14页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五切向综合总偏差可用单啮仪测量单啮仪具有一种比较装置，能实现或模拟均匀的运动传递。测量基准为被测齿轮的轴线，如图，被测齿轮与测量齿轮在设计中心距a上作单面啮合，它们分别与直径等于齿轮分度圆直径的两个摩擦圆盘 b和 c同轴安装，被测齿轮和圆盘b可在同一轴上作相对转动。如果圆盘制造精确，并能将圆盘b相对于被测齿轮的角位移测量出来，则测得的就是被测齿轮的转角误差。比较装置可

12、以采用机械传动、光栅、电子、磁分度等。 第15页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五单个齿距偏差（fpt ） 是指在端平面上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。k个齿距累积偏差 Fpk 是指任意k个齿距的实际弧长与理论弧长的代数差。理论上它等于这k个齿距的各单个齿距偏差的代数和，如图所示。 2齿距累积总偏差 Fp (total accumulative pitch deviation)齿距累积总偏差Fp是指齿轮同侧齿面任意弧段（k=1至k=z）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，可反映齿轮转一转过程中传动比的变化，因此它影响齿

13、轮的运动精度 第16页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五Fp和Fpk的测量有绝对法和相对（比较）法绝对测量法是利用分度装置，按照公称齿距角（360/z）精确分度，将指示装置的测头与齿面在分度圆上或齿高中部接触来进行测量，在切向进行读数。相对法测量可以用万能测齿仪或齿距仪，用齿距仪测量时，用两个定位量脚在被测齿轮顶圆上定位。令固定量脚和活动量脚在同侧相邻两齿的齿高中部与齿面接触，以该齿轮上任意一个齿距为基准齿距，将仪器指示表指针调整到零位，依次测出其余齿距对基准齿距的偏差。 。第17页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五3. 径向跳动Fr (teeth radi

14、al runout)径向跳动是指将测头(球形、圆柱形、锥形)相继置于被测齿轮的每个齿槽内时，从它到齿轮轴线的最大和最小径向距离之差。径向跳动可用齿圈径向跳动测量仪测量 径向跳动的测量是以齿轮孔的轴线为基准，只反映径向误差，齿轮一转中最大误差只出现一次，是长周期误差，它仅作为影响传递运动准确性中属于径向性质的单项性指标。 径向综合总偏差是指在径向(双面)综合检验时，被测齿轮的左右齿面同时与测量齿轮接触，并转过一整圈时出现的中心距最大值和最小值之差，如图 所示 图：径向综合总偏差 4. 径向综合总偏差Fi (radial composite deviation)第18页，共67页，2022年，5月

15、20日，2点1分，星期五5. 公法线长度变动FW (base tangent length variation)公法线即基圆的切线。渐开线圆柱齿轮的公法线长度W是指跨越k个齿的两异侧齿廓的平行切线间的距离，理想状态下公法线应与基圆相切。公法线长度变动是指在齿轮一周范围内，实际公法线长度最大值Wmax与最小值Wmin之差，如图 所示。公法线长度变动 公法线长度变动的测量 公法线长度变动常用公法线千分尺或万能测齿仪来测量。 Fw反映由于齿轮运动偏心引起的切向误差。但因测量公法线长度是测量基圆的弧长，与齿轮轴线无关，故 Fw与几何偏心无关，不能反映齿轮的径向误差。 第19页，共67页，2022年，5

16、月20日，2点1分，星期五二、影响传动工作平稳性的检测项目 1. 一齿切向综合偏差 (tangential tooth-to-tooth composite deviation)2. 一齿径向综合偏差 (radial toothtotooth composite error)一齿切向综合偏差 指被测齿轮与测量齿轮单面啮合检验时，被测齿轮一个齿距角内，齿轮分度圆上实际圆周位移与理论圆周位移的最大差值。 一齿切向综合偏差是在单面啮合综合检查仪上，测量切向综合总偏差的同时测出的。一齿径向综合偏差是指当被测齿轮与测量齿轮啮合一整圈时，对应一个齿距（ ）的径向综合偏差值。 一齿径向综合偏差是在双啮仪上，

17、测量径向综合总偏差的同时测出的。第20页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五 齿廓偏差指实际齿廓偏离设计齿廓的量，该量为在端平面内且垂直于渐开线齿廓的方向计值。(1)有关齿廓偏差的相关定义 1)可用长度 等于两条端面基圆切线之差。其中一条是从基圆到可用齿廓的外界限点，另一条是从基圆到可用齿廓的内界限点。 2)有效长度 可用长度对应于有效齿廓的那部分。3)齿廓计值范围 可用长度中的一部分，在L内应遵照规定精度等级的公差。4）设计齿廓符合设计规定的齿廓，当无其它限定时，是指端面齿廓。 5）被测齿面的平均齿廓设计齿廓迹线的纵坐标减去一条斜直线的纵坐标后得到的一条迹线。 3齿廓偏差(t

18、ooth profile deviation)第21页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五(2 ) 齿廓总偏差Fa (tooth profile total deviation)： 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,如图(a)所示 (3) 齿廓形状偏差ffa (form deviation of tooth Profile) : 在计值范围内，包容实际齿廓迹线的两条与平均齿廓迹线完全相同的曲线间的距离，且两条曲线与平均齿廓迹线的距离为常数,如图(b)所示 (4) 齿廓倾斜偏差fHa (angle deviation of tooth Profile) ：

19、 在计值范围内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,如图(c)所示 齿廓偏差的存在，使两齿面啮合时产生传动比的瞬时变动。如图 所示，这种接触点偏离啮合线的现象在一对轮齿啮合转齿过程中要多次发生，其结果使齿轮一转内的传动比发生了高频率、小幅度地周期性变化，产生振动和噪声，从而影响齿轮运动的平稳性。齿廓偏差对传动的影响第22页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五（i）设计齿廓：未修形的渐开线；实际齿廓：在减薄区内具有偏向体内的负偏差。（ii）设计齿廓：修形的渐开线；实际齿廓：在减薄区内具有偏向体内的负偏差。（iii）设计齿廓：修形的渐开线；实际齿廓：在减薄区内具有偏向

20、体外的正偏差。第23页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五4. 基圆齿距偏差 (base circular Pitch deviation)基圆齿距偏差是指实际基节与公称基节之代数差。 齿轮副正确啮合的基本条件之一是两齿轮的基圆齿距必须相等。而基圆齿距偏差的存在会引起传动比的瞬时变化 5. 单个齿距偏差 (individual circular Pitch deviation)单个齿距偏差fpt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之代数差，如图。基圆齿距偏差单个齿距偏差单个齿距偏差fpt在某种程度上反映基圆齿距偏差fpb或齿廓形状偏差ff

21、a对齿轮传动平稳性的影响， 单个齿距偏差可作为齿轮传动平稳性中的单项性指标第24页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五 1螺旋线偏差螺旋线偏差指在端面基圆切线方向上测得的实际螺旋线偏离设计螺旋线的量。 （1） 螺旋线总偏差F (spiral total deviation) ： 在计值范围内，包容实际螺旋线迹线的两条设计螺旋线迹线间的距离 （2） 螺旋线形状偏差ff (form deviation of spiral) ： 在计值范围内，包容实际螺旋线迹线的两条与平均螺旋线迹线完全相同曲线间的距离 （3） 螺旋线倾斜偏差f H (angle deviation of spira

22、l) ： 在计值范围的两端与平均螺旋迹线相交的设计螺旋线迹线间的距离 三、影响载荷分布均匀性的检测项目齿轮工作时齿面接触不良会影响载荷分布的均匀性。影响齿高方向载荷分布均匀性的是基圆齿距偏差和齿廓偏差，影响齿宽方向载荷分布均匀性的是齿向偏差。第25页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五iii)ii)设计螺旋线；实际螺旋线；平均螺旋线 +_+FLbFLbLbLbLbLbLbLbLb_+_+_+_FFFFFFFi)第26页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五四、影响侧隙的单个齿轮因素及其检测1齿厚偏差（fsn ）(thickness deviation of tee

23、th)齿厚偏差fsn是指在分度圆柱面上齿厚的实际值与公称值之差如图。对于斜齿轮，指法向齿厚实际值与公称值之差。齿厚偏差是反映齿轮副侧隙要求的一项单向性指标。齿轮副的侧隙一般是用减薄标准齿厚的方法来获得。为了获得适当的齿轮副侧隙，规定用齿厚的极限偏差来限制实际齿厚偏差，即 和 分别为齿厚的上下偏差，且均为负值。影响侧隙大小和不均匀的主要误差是齿厚偏差。为了保证最小侧隙，必须规定齿厚的最小减薄量，即齿厚上偏差；为了限制侧隙使之不致过大，必须规定齿厚公差。齿厚公差与切齿时刀具的调整误差有关。此外，几何偏心会使在齿轮一周范围内的齿厚产生变化。第27页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五

24、齿厚偏差的测量 齿厚以分度圆弧长计值（弧齿厚），而在测量齿厚时，通常用齿厚游标卡尺，如图。测量时，以齿顶圆作为测量基准，通过调整纵向游标卡尺来确定分度圆的高度h；再从横向游标尺上读出分度圆弦齿厚的实际值Sa。对于标准圆柱齿轮，分度圆高度h 及分度圆弦齿厚的公称值S 用下式计算：式中 m-齿轮模数； z -齿数。第28页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五2公法线长度偏差Ebn (base tangent length deviation)公法线长度偏差Ebn是指在齿轮一周内，公法线长度的实际值Wa与公称值W之差，如图所示。公法线长度偏差是齿厚偏差的函数，能反映齿轮副侧隙的大小，

25、可规定极限偏差（上、下偏差分别为Ebns、 Ebni ）来控制公法线长度偏差。对外齿轮：对内齿轮：测量公法线长度偏差时，需先计算被测齿轮公法线长度的公称值W，然后按W值组合量块，用以调整两量爪之间的距离。沿齿圈进行测量，所测公法线长度与公称值之差，即为公法线长度偏差。公法线长度偏差第29页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五小结 评定指标公差或极限偏差评定指标公差对传动性能的主要影响轮齿同侧齿面偏差齿距偏差单个齿距偏差fpt单个齿距极限偏差fpt径向综合偏差与径向跳动径向综合偏差径向综合总偏差Fi径向综合总公差Fi其中Fp、Fi、Fr 、Fi是长周期偏差，影响齿轮传递运动的准确

26、性。Fi、Fr反映几何偏心引起的径向误差，Fi、Fp反映几何偏心、运动偏心引起切向误差fpt、fi、fi及齿廓偏差是短周期偏差，影响齿轮传动的平稳性。螺旋线偏差主要影响载荷分布的均匀性。齿距累积偏差Fp k齿距累积极限偏差Fp k齿距累积总偏差Fp齿距累积总公差Fp齿廓偏差齿廓总偏差F齿廓总公差F齿廓形状偏差ff齿廓形状公差ff一齿径向综合偏差fi一齿径向综合公差fi齿廓倾斜偏差fH齿廓倾斜极限偏差fH切向综合偏差切向综合总偏差Fi切向综合总公差Fi一齿切向综合偏差fi一齿切向综合公差fi螺旋线偏差螺旋线总偏差F螺旋线总公差F径向跳动Fr径向跳动 公差Fr螺旋线形状偏差ff 螺旋线形状公差ff

27、 螺旋线倾斜偏差fH螺旋线倾斜极限偏差fH第30页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五第三节 齿轮副的评定指标1、齿轮副的切向综合总偏差 和一齿切向综合偏差 齿轮副的切向综合总偏差：是指装配好的齿轮副，在啮合转动足够多的转数内，一个齿轮相对于另一个齿轮的实际转角与公称转角之差的总幅度值。齿轮副的一齿切向综合偏差：是指安装好的齿轮副，在啮合转动足够多的转数内，一个齿轮相对于另一个齿轮在一个齿距内的实际转角与分称转角之差的最大幅度值。 齿轮副的安装误差同样影响齿轮传动的使用性能，也应加以限制。齿轮副的要求包括齿轮副的切向综合总偏差、一齿切向综合偏差、接触斑点的位置和大小以及侧隙要求

28、。第31页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五2、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，在轻微的制动下，运转后齿面上分布的接触擦亮痕迹。 接触痕迹的大小在齿面展开图上用百分数计算：沿齿宽方向为接触痕迹的长度 （扣除超过模数值的断开部分 C）与设计工作长度 之比的百分数，即：对分度传动链用的精密齿轮副， 是重要的评定指标。对高速传动用的齿轮副， 和 都很重要，它们对动载系数、噪声、振动有重要影响。采用这两个指标对提高齿轮传动的质量具有重要意义。 沿齿高方向为接触痕迹的平均高度h”与设计工作高度h之比的百分数 ，即： 轻微制动是指所加制动扭矩能够保证啮合齿面不脱离，

29、又不致使任何零部件（包括被测轮齿）产生可以觉察的弹性变形为限度。 用“光泽法”检验接触斑点时，须经过一定时间的转动方能使齿面上呈现擦痕，同时，保证了齿轮中每个齿轮都啮合过。 第32页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五3、齿轮副的侧隙 齿轮副的侧隙按测量方向通常分为圆周侧隙jwt和法向侧隙jnt两种 法向侧隙jnt是当两个齿轮的工作齿面相互接触时，其非工作面之间的最短距离。测量法向侧隙jnt需在基圆切线方向，即在啮合线方向上测量，一般可以通过压铅丝方法测量，即齿轮啮合过程中在齿间放入一块铅丝，啮合后取出压扁了的铅丝测量其厚度，也可以用塞尺直接测量。 圆周侧隙jwt是当固定两啮合

30、齿轮中的一个，另一个齿轮所能转过的节圆弧长的最大值。法向侧隙与圆周侧隙之间的关系如下： 测量圆周侧隙和测量法向侧隙是等效的。侧隙大小是从使用角度提出的要求，它与齿轮及齿轮副的精度等级无关。第33页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五4、齿轮副的中心距偏差和轴线的平行度偏差 齿轮副的中心距允许偏差fa和轴线的平行度误差f、f都是齿轮副的安装误差。齿轮副的中心距偏差fa是指在齿轮副的齿宽中间平面内，实际中心距与公称中心距之差（见图），它影响齿轮副的侧隙。 齿轮副两条轴线中任何一条轴线都可作为基准轴线来测量另一条轴线的平行度偏差。该误差可分成轴线平面内的平行度误差和垂直平面上的平行度

31、误差。 轴线平面内的平行度误差f是指一对齿轮的轴线在基准平面上的投影的平行度误差。垂直平面上的平行度误差f是指一对齿轮的轴线，在垂直于基准平面并且平行于基准轴线的平面的投影的平行度误差。 第34页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五第四节 渐开线圆柱齿轮精度等级及应用第35页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五一、渐开线圆柱齿轮精度等级 1轮齿同侧齿面偏差、径向跳动：规定了0、112共13个精度等级，其中0级最高，12级最低。标准适用范围为：分度圆直径为510000mm，法向模数为0.570mm，齿宽为41000mm的渐开线圆柱齿轮。2径向综合偏差：规定了4、5

32、12共9个精度等级，其中4级最高，12级最低。标准适用范围为：分度圆直径为51000mm，法向模数为0.210mm的渐开线圆柱齿轮。02级精度非常高，其加工工艺水平和检测手段尚难以达到，一般不采用，属于未来发展级；3 5级为高精度等级；68级为最常用的中精度等级；9级为较低精度等级；1012级精度最低。5级精度是确定齿轮各项允许值计算式的基础级。齿轮副中两个齿轮的精度等级一般取成相同，也允许取成不相同。若两齿轮精度等级不同时，则按其中精度等级较低者确定齿轮副的精度等级。第36页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五若齿轮的检验项目同为某一精度等级时，可标注精度等级和标准号。如7

33、GB/T 10095.1-2001 该标注含义为齿轮各项偏差项目均为7级精度，且符合GB/T 10095.1-2001要求。若齿轮检验项目的精度等级不同时，如7 GB/T 10095.1-2001 该标注含义为齿轮各项偏差项目均应符合GB/T 10095.1-2001要求，Fp 为7级精度， 均为6级精度 二、齿轮精度等级的选择 选择齿轮的精度等级，必须以传动的用途、使用条件以及技术要求为主要依据，即要考虑齿轮的圆周速度、所传递的功率、工作持续时间、工作规范、对传递运动的准确性、平稳性、无噪声和无振动、耐久性等的要求，同时还要考虑工艺的可能性和经济性。选择精度等级方法有计算法和类比法。一般实际

34、工作中，多采用类比法。第37页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五 1计算法：依据齿轮传动用途的主要要求，计算确定出其中一种使用要求的精度等级，再按其他方面要求，作适当协调，来确定其它使用要求的精度等级 2类比法：依据以往产品设计、性能试验以及使用过程中所积累的经验，以及较可靠的各种齿轮精度等级选择的技术资料，经过与所设计的齿轮在用途、工作条件及技术性能上作对比后，选定其精度等级。 应用范围精度等级应用范围精度等级测量齿轮35拖拉机610汽轮减速器36一般用途的减速器69金属切削机床38轧钢设备的小齿轮610内燃机车与电气机车67矿用绞车810轻型汽车58起重机机构710重型汽

35、车69农业机械811航空发动机47各种机械采用的齿轮的精度等级第38页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五 圆柱齿轮精度的适用范围 精度等级456789圆周速度(m/s)直齿轮35斜齿轮70直齿轮20斜齿轮40直齿轮至15斜齿轮至30直齿轮至10斜齿轮至15直齿轮至6斜齿轮至10直齿轮至2斜齿轮至4工作条件与适用范围特别精密分度机构中或在最平稳、且无噪声的极高速情况下工作的齿轮；特别精密分度机构中的齿轮；高速汽轮机齿轮；检测67级齿轮用的测量齿轮精密分度机中或要求极平稳且无噪声的高速工作的齿轮；精密分度机构用齿轮；高速汽轮机齿轮；检测89级齿轮用测量齿轮要求最高效率且无噪声的高

36、速平稳工作的齿轮；分度机构的齿轮；特别重要的航空、汽车齿轮；读数装置中特别精密传动的齿轮增速和减速用齿轮传动；金属切削机床进刀机构用齿轮；高速减速器用齿轮；航空、汽车用齿轮；读数装置用齿轮无需特别精密的一般机械制造用齿轮；分度链以外的机床传动齿轮；航空、汽车制造业中不重要齿轮；起重机构用齿轮；农业机械中的小齿轮；通用减速器齿轮用于粗糙工作的齿轮第39页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五，三、齿轮检验项目及其评定参数的确定 f pt、 Fp 、 F a 、F、 F r 。 f pt 、 F pk 、 Fp 、 F a 、F、 F r 。 Fi 、f i 。 f pt 、 F r

37、(1012 级)。 F i、 f i (协议有要求时)。在检验中，没有必要测量全部轮齿要素的偏差，因为有些要素对于特定齿轮的功能并没有明显的影响。另外，有些测量项目可以代替另一些项目，如切向综合总偏差检验能代替齿距累积总偏差检验，径向综合总偏差检验能代替径向跳动检验等。根据我国企业齿轮生产的技术和质量控制水平，建议供货方依据齿轮的使用要求和生产批量，在下述检验组中选取一个用于评定齿轮质量。各级精度齿轮及齿轮副所规定的的各项公差或极限偏差可查阅标准手册，其表中的数值是用“齿轮精度的结构”中对5 级精度规定的公式乘以级间公比计算出来的。两相邻精度等级的级间公比等于 ，本级数值除以(或乘以) 即可得

38、到相邻较高或较低等级的数值。对于没有提供数值表的参数偏差允许值，可通过计算得到。第40页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五5 级精度的齿轮偏差允许值的计算公式、部分公差关系式第41页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五四、齿轮副侧隙齿轮副侧隙分为圆周侧隙j wt 和法向侧隙j bn。圆周侧隙便于测量，但法向侧隙是基本的，它可与法向齿厚、公法线长度、油膜厚度等建立函数关系。1. 最小法向极限侧隙j bnmin 的确定最小法向极限侧隙的确定主要考虑齿轮副工作时的温度变化、润滑方式以及齿轮工作的圆周速度。(1) 补偿温升而引起变形所需的最小法向侧隙jbn1 j bn

39、1 = a (1 t 1 - 2 t 2 )2sinn(mm) 式中：a 中心距； 1 、 2齿轮和箱体材料的线膨胀系数，(1/)； t 1、 t 2齿轮和箱体在正常工作下对标准温度(20)的温差()；n法向压力角，(o)。(2) 保证正常润滑所必需的最小法向侧隙jbn2jbn2 取决于润滑方式和齿轮工作的圆周速度，具体数值见表第42页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五jbn2 的推荐值最小法向极限侧隙是补偿温升而引起变形所需的最小法向侧隙j bn1 与保证正常润滑所必需的最小法向侧隙 j bn2之和。 jbnmin=jbn1+jbn22、齿厚极限偏差的确定（1) 齿厚上偏差

40、 E sns的确定齿厚上偏差除保证齿轮副所需要的最小法向极限侧隙j bnmin 外，还应补偿由于齿轮副的加工误差和安装误差所引起的侧隙减小量 J n 。 J n可按下式计算：即侧隙减小量 J n与基节极限偏差 f pb 、螺旋线总偏差、轴线平面内的平行度偏差f 、垂直平面上的平行度偏差f 等因素有关。第43页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五齿轮副的中心距偏差 fa也是影响齿轮副侧隙的一个因素。中心距偏差为负值时，将使侧隙减小，故最小法向极限侧隙j bnmin与齿轮副中两齿轮的齿厚上偏差 Esns1 、 Esns2 、中心距偏差 f a 、侧隙减小量Jn有如下关系：为便于设计

41、和计算，一般取Esns1 和Esns2 相等，即Esns1 = Esns2 = Esns，则齿轮的齿厚上偏差为：(2) 齿厚下偏差Esni 的确定齿厚下偏差Esni 由齿厚上偏差Esns 与齿厚公差Tsn 确定，即:齿厚公差与反映一周中各齿厚度变动的齿圈径向跳动公差Fr 和切齿加工时的切齿径向进刀公差br有关。第44页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五五、齿轮精度等级在图样上的标注 7 GB/ T10095.12001或 7 GB/ T10095.22001含义为：齿轮各项偏差项目均为7级精度6( )、7( 、 ) GB/ T10095.12001含义为：F 为6级精度，Fp

42、、F 均为7级精度 第45页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五第四节 齿轮坯的精度和齿面粗糙度 第46页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五一、基准轴线与工作轴线基准轴线是由基准面中心确定的，是加工或检验人员对单个齿轮确定轮齿几何形状的轴线。齿轮依此轴线来确定各项参数及检测项目，确定齿距、齿廓和螺旋线的偏差更是如此。工作轴线是齿轮在工作时绕其旋转的轴线，它由工作安装面的中心确定的。设计者应力保基准轴线足够清楚和正确，从而满足轮齿相对于工作轴线的技术要求。理想状况是基准轴线与工作轴线相重合。二、基准轴线的确定1用两个“短的”圆柱或圆锥形基准面上设定的两个圆的圆心

43、来确定轴线上的两个点。2用一个“长的”圆柱或圆锥形面来同时确定轴线的方向和位置。 3轴线的位置用一个“短的”圆柱形基准面上的一个圆的圆心来确定,而其方向用垂直于此轴线的一个基准端面来确定。 第47页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五第48页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五第49页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五第50页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五三、齿轮坯精度1基准面与安装面的形状公差 第51页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五2工作安装面的跳动公差第52页，共67页，2022年，5月20日，2

44、点1分，星期五 选择直径的公差应考虑保证最小限度的设计重合度，同时还应考虑齿轮副具有足够的顶隙。如果把齿顶圆柱面作为齿坯安装的找正基准或齿厚检验的测量基准，其形位公差见表。 3齿顶圆柱面的尺寸和跳动公差齿坯基准面径向和端面跳动公差 单位：m齿坯公差第53页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五四轮齿齿面及其它表面的表面粗糙度 齿面的表面粗糙度对齿轮的传动精度(噪声和振动)、表面承载能力(点蚀、胶合和磨损)和弯曲强度(齿根过渡曲面状况)等都会产生很大的影响，应规定相应的表面粗糙度。齿面的表面粗糙度推荐值表齿轮各主要表面的表面粗糙度推荐值 Ra 单位：m第54页，共67页，2022年

45、，5月20日，2点1分，星期五第六节 齿轮精度设计举例 第55页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五 例10-1 某通用减速器中有一直齿齿轮，模数m=3mm，齿数z=32，齿形角20，齿宽b=20mm传递的最大功率为5KW，转速n=1280 r/min，已知齿厚上、下偏差通过计算分别确定为-0.160mm和-0.240mm，生产条件为小批生产。试确定其精度等级、检验项目及其允许值，并绘制齿轮工作图。 第56页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五f96102h8(-0.054)0f40H7(+0.025)0120.02143.3+ 0.20A0.015A0.015

46、A其余6.3300.103.21.625550.0060.006A0.020.005图10-20 齿轮工作图 模数3齿数z32齿形角20螺旋角0变位系数0齿厚及其极限偏差精度等级9(Fp)、8(fpt、F)GB/T10095.12001单个齿距极限偏差0.017齿距累积总公差0.076齿廓总公差0.022螺旋线总公差0.021配对齿轮图号齿数 技术要求1.热处理 HRC40502.未注倒角和未注公差的尺寸按GB/T1804-m3.锐角倒钝4.未注形位公差按GB/T1184-K 标题栏第57页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五第七节 齿轮旧国标的评定指标（GB/T1009519

47、88）第58页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五旧国标的公差组和单个齿轮的评定指标 公差组评定指标公差或极限偏差对传动性能的主要影响注第公差组齿距累积误差Fpk个齿距累积误差Fp k切向综合误差Fi径向综合误差Fi齿圈径向跳动Fr公法线长度变动Fw齿距累积公差Fpk个齿距累积公差Fp k切向综合公差Fi径向综合公差Fi齿圈径向跳动公差Fr公法线长度变动公差Fw主要影响传递运动的准确性旧国标将齿轮各项公差和极限偏差按其对使用要求的影响分为三个公差组，每个公差组规定了12个公差等级，并推荐了个公差组的检验组。可根据齿轮的使用要求和生产规模，在每个公差组的检验组中各选择一个检验组来

48、鉴定和验收齿轮的精度。新国标没有这样的规定和推荐。第公差组一齿切向综合误差fi一齿径向综合误差fi齿形误差ff齿距偏差fpt基节偏差fpb螺旋线波度误差ff一齿切向综合公差fi一齿径向综合公差fi齿形公差ff齿距极限偏差fpt基节极限偏差fpb螺旋线波度公差ff主要影响传递运动的平稳性第公差组齿向误差F接触线误差Fb轴向齿距偏差Fpx齿向公差F接触线公差Fb轴向齿距极限偏差Fpx主要影响载荷分布的均匀性齿厚偏差Es公法线平均长度偏差Ewm齿厚极限偏差（上偏差Ess、下偏差Esi）公法线平均长度极限偏差（上偏差Ewms、下偏差Ewmi）主要影响齿轮副的侧隙旧国标对齿厚极限偏差规定了14个字母代号

49、，每个代号对应有数值。新国标没有这样的规定，也未推荐齿厚极限偏差的数值。第59页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五小 结 1. 齿轮传动的使用要求和各使用要求的评定指标 齿轮传动有四个使用要求（见课件表）不同用途的齿轮对这四个使用要求的侧重点是不同的，详见本章有关内容。影响齿轮使用要求的因素很多，对单个齿轮用两大类偏差（轮齿同侧齿面偏差、径向综合偏差与径向跳动）作为使用要求的评定指标。这些偏差产生的原因及其是何种使用要求的评定指标见表10-22和表1023。对渐开线圆柱齿轮副精度要求包括中心距偏差、轴线平行度偏差、侧隙和齿厚以及轮齿接触斑点。2. 渐开线圆柱齿轮的精度等级 轮

50、齿同侧齿面偏差精度等级从高到低依次为0、1、2、12，各有13个等级；径向综合偏差的精度等级从高到低依次为4、5、12共9个等级。各个精度等级的极限偏差值可查阅表10-2表10-8或公差与配合手册。精度等级的确定方法有计算法和类比法。大多数情况下采用类比法（参见表10-9、表10-10）。第60页，共67页，2022年，5月20日，2点1分，星期五3. 齿轮坯的精度和齿面粗糙度的确定见教材相关内容。4. 侧隙和齿厚的确定 侧隙不是误差而是齿轮的一项使用要求。侧隙大小的获得，主要决定于齿厚和中心距。 确定侧隙时，采用“基中心距制”，就是在固定中心距极限偏差的情况下，通过改变齿厚偏差而获得需要的侧隙。侧隙的确定方法有查表法和计算法；齿厚偏差采用计算来确定。5齿轮的精度等级在图样上的标注及齿轮工作图的绘制第61页，共6