《公差选用与零件测量》课件-8圆柱齿轮传动精度的识读、选用与测量

单元八圆柱齿轮传动精度的识读、选用与测量《公差选用与零件测量》高等教育出版社“十四五”职业教育国家规划教材

齿轮是机器和仪器中使用较多的传动件，尤其是渐开线圆柱齿轮的应用甚广。齿轮的精度在一定程度上影响着整台机器或仪器的质量和工作性能。为了保证齿轮传动的精度和互换性，就需要规定齿轮公差和切齿前的齿轮坯公差以及齿轮箱体公差，并按图样上给出的精度要求来检测齿轮和齿轮箱体。单元八圆柱齿轮传动精度的识读、选用与测量项目一圆柱齿轮误差分析及评定参数的识读任务目标知识目标了解齿轮传动的基本要求；了解齿轮加工误差的来源；了解影响圆柱齿轮传动准确性、平稳性、载荷分布均匀性的误差及评定参数；了解齿轮副误差及评定参数。技能目标能够进行零件图样中齿轮精度的识读；能够在图样中正确标注齿轮的各项精度要求。思政目标培养遵守国家标准的意识；培养爱岗敬业的岗位意识；培养实事求是、精益求精的工匠精神；培育爱国主义情怀。项目任务与要求如图8-1-1所示为某企业圆柱齿轮零件图，说明齿轮精度表中单个齿距偏差、齿距累积总偏差、螺旋线总偏差、齿廓总偏差、径向综合总偏差、一齿径向综合偏差含义项目预备知识一、齿轮传动的基本要求1.传递运动的准确性

限制齿轮在一转范围内传动比的变化幅度，以保证从动齿轮与主动齿轮运动的协调性。2.传递运动的平稳性

要求齿轮在转过一个齿的范围内，瞬时传动比的变化幅度小，以保证齿轮传动平稳，降低齿轮传动过程中的冲击，减小振动和噪声。

保证齿轮传递运动的准确性，应限制齿轮在一转内的最大转角误差。项目预备知识一、齿轮传动的基本要求3.载荷分布的均匀性

要求齿轮啮合时工作齿面接触良好，在全齿宽上承载均匀，避免轮齿局部受力而引起应力集中，造成齿面局部过度磨损和折齿，保证齿轮的承载能力和延长齿轮使用寿命。4.传动侧隙

合适的传动侧隙，用以存储润滑油，补偿齿轮受力后的弹性变形、热变形以及齿轮传动机构的制造、安装误差，防止齿轮在传动过程中卡死或烧伤。项目预备知识一、齿轮加工误差的来源齿轮加工方法仿形法加工项目预备知识一、齿轮加工误差的来源齿轮加工方法展成法加工项目预备知识一、齿轮加工误差的来源齿轮加工方法滚齿机切齿系统图项目预备知识二、齿轮加工误差的来源1.几何偏心项目预备知识二、齿轮加工误差的来源2.运动偏心项目预备知识二、齿轮加工误差的来源3.机床传动链误差

加工直齿轮时，传动链中分度机构各元件的误差，尤其是分度蜗杆由于安装偏心引起的径向跳动和轴向窜动，将会造成蜗轮(齿坯)在一周范围内的转速出现多次变化，引起加工齿轮的齿距误差和齿形误差。

加工斜齿轮时，除分度机构各元件的误差外，还受到传动链误差的影响。4.滚刀的制造和安装误差

滚刀本身在制造过程中所产生的齿距、齿形等误差，都会在刀具加工齿轮的过程中被反应在被加工齿轮的每一个齿上，使被加工齿轮产生齿距误差和齿廓形状误差。项目预备知识三、齿轮误差的分类1.按误差出现的频率分为：

长周期(低频率)误差：指齿轮回转一周出现一次的周期性误差

短周期(高频率)误差：指齿轮转动一个齿距角的过程中出现一次或多次的周期性误差。项目预备知识三、齿轮误差的分类2.按误差产生的方向分为：

径向误差：在齿轮加工的过程中，由于切齿刀具与齿坯之间的径向距离的变化而引起的加工误差称为齿廓的径向误差。

切向误差：在齿轮加工的过程中，由于滚刀的运动相对于齿坯回转速度的不均匀，致使齿廓沿齿轮切线方向产生的误差。

轴向误差：在齿轮加工过程中，由于切齿刀具沿齿轮轴线方向进给运动偏斜产生的加工误差。项目预备知识四、圆柱齿轮的误差分析及评定参数1.影响传动准确性的误差及其评定参数：（1）切向综合总偏差项目预备知识四、圆柱齿轮的误差分析及评定参数1.影响传动准确性的误差及其评定参数：（2）任一齿距累积偏差、齿距累积总偏差项目预备知识四、圆柱齿轮的误差分析及评定参数1.影响传动准确性的误差及其评定参数：（3）径向跳动项目预备知识四、圆柱齿轮的误差分析及评定参数1.影响传动准确性的误差及其评定参数：（4）径向综合总偏差项目预备知识四、圆柱齿轮的误差分析及评定参数1.影响传动准确性的误差及其评定参数：（5）公法线长度变动项目预备知识四、圆柱齿轮的误差分析及评定参数2.影响传动平稳性的误差及其评定参数（1）一齿切向综合偏差项目预备知识四、圆柱齿轮的误差分析及评定参数2.影响传动平稳性的误差及其评定参数（2）一齿径向综合偏差项目预备知识四、圆柱齿轮的误差分析及评定参数2.影响传动平稳性的误差及其评定参数（3）齿廓总偏差项目预备知识四、圆柱齿轮的误差分析及评定参数2.影响传动平稳性的误差及其评定参数（4）齿廓形状偏差项目预备知识四、圆柱齿轮的误差分析及评定参数2.影响传动平稳性的误差及其评定参数（5）齿廓倾斜偏差项目预备知识四、圆柱齿轮的误差分析及评定参数2.影响传动平稳性的误差及其评定参数（6）单个齿距偏差项目预备知识四、圆柱齿轮的误差分析及评定参数3.影响载荷分布均匀性的误差及其评定参数（1）螺旋线总偏差项目预备知识四、圆柱齿轮的误差分析及评定参数3.影响载荷分布均匀性的误差及其评定参数（2）螺旋线形状偏差项目预备知识四、圆柱齿轮的误差分析及评定参数3.影响载荷分布均匀性的误差及其评定参数（3）螺旋线倾斜偏差项目预备知识五、齿轮副误差及其评定参数1.轴线的平行度误差

轴线平面内的平行度误差

垂直平面上的平行度误差项目预备知识五、齿轮副误差及其评定参数2.中心距偏差项目预备知识五、齿轮副误差及其评定参数3.中心距偏差项目预备知识五、齿轮副误差及其评定参数2.中心距偏差项目预备知识五、齿轮副误差及其评定参数3.齿轮副的切向综合总偏差齿轮副的一齿切向综合偏差项目预备知识五、齿轮副误差及其评定参数4.接触斑点项目预备知识五、齿轮副误差及其评定参数5.齿轮副的侧隙

项目任务实施任务回顾

项目任务实施单个齿距偏差：单个齿距偏差在某种程度上反映基圆齿距偏差或齿廓形状偏差对齿轮传动平稳性的影响。齿距累积总偏差：工厂中常用齿距累积总偏差来评定齿轮运动精度。螺旋线总偏差：是齿轮的轴向误差，是评定载荷分布均匀性的单项指标。齿廓总偏差：存在齿廓偏差的齿轮啮合时，齿廓的接触点会偏离啮合线，引起瞬时传动比的变化，从而破坏传动平稳性。径向综合总偏差：可代替径向跳动来评定齿轮传递运动的准确性。一齿径向综合偏差：反映刀具制造和安装误差引起的径向误差。任务实施

项目思考与习题1．齿轮传动的使用要求有哪些?2．影响齿轮传递运动准确性的主要误差来源于什么?其特性如何?3．评定齿轮传递运动准确性和评定齿轮传动平稳性指标都有哪些?项目二圆柱齿轮精度的选用任务目标知识目标了解齿轮精度选择需要考虑的因素；掌握齿轮的精度等级、检验组、侧隙指标、齿坯公差和表面粗糙度的选择方法。技能目标能够根据工作要求合理选用齿轮各项精度；能够将齿轮的各项精度要求正确标注到齿轮零件图样中。思政目标培养遵守国家标准的意识；培养善于向他人学习的意识；培养善于总结的习惯；培养实事求是、脚踏实地的职业精神培育爱国主义情怀。项目任务与要求

某企业生产的减速箱输出轴上的直齿轮，已知：

模数3.0mm，输入轴齿数26，输出轴齿数76，法向压力角20°，齿宽63mm，中心矩153mm，孔径60mm，输出转速500r／min，轴承跨距110mm，齿轮材料为45钢，减速器箱体为铸铁，齿轮工作温度55℃，小批量生产。

要求：1）确定输出轴上大齿轮的精度等级、检验组、有关侧隙的指标、齿轮坯公差和表面粗糙度；2）绘制齿轮图。

项目预备知识一、齿轮精度等级及其应用1.齿轮的精度等级及表示方法

齿轮的精度等级：GB／T10095.1—2022对轮齿同侧齿面偏差规定了11个精度等级，用数字1～11按由高到低的顺序排列，其中1级精度最高，11级精度最低。GB／T10095.2—2023对径向综合偏差规定了21个精度等级，用数字R30～R50按由高到低的顺序排列，其中R30级精度最高，R50级精度最低。项目预备知识一、齿轮精度等级及其应用1.齿轮的精度等级及表示方法

齿轮精度等级标注方法：

当齿轮的各使用要求的检验项目为同一精度等级时，可标注精度等级和标准号。

例如同为8级时：

标注为8GB／T10095．1—2022、8GB／T10095．2—2023。

当齿轮的各使用要求的检验项目精度等级不同时，可按齿轮传递运动准确性、齿轮传动平稳性和载荷分布均匀性的顺序进行标注。项目预备知识一、齿轮精度等级及其应用2.齿轮的公差

标准GB/T10095.1-2022、GB/T10095.2-2023、GB/Z18620.3-2008齿轮公差计算公式如表8-2-1所示GB/T10095.1—2022和GB/T10095.2—2023仅提供了齿轮公差的计算公式，没有提供计算值，GB/T10095.1—2008和GB/T10095.2—2008不仅提供了齿轮公差的计算公式还提供了齿轮公差的计算值，虽然该标准已经作废，用户如果需要可以参考，齿轮各级精度指标的部分公差和极限偏差值如表8-2-2～表8-2-4所示。项目预备知识一、齿轮精度等级及其应用3.齿坯的精度（1）齿坯的尺寸公差项目预备知识一、齿轮精度等级及其应用3.齿坯的精度（2）齿坯的几何公差项目预备知识一、齿轮精度等级及其应用3.齿坯的精度（2）齿坯的几何公差项目预备知识一、齿轮精度等级及其应用3.齿坯的精度（2）齿坯的几何公差项目预备知识一、齿轮精度等级及其应用3.齿坯的精度（3）齿坯的表面粗糙度项目预备知识一、齿轮精度等级及其应用3.齿坯的精度（3）齿坯的表面粗糙度项目预备知识二、齿轮副侧隙1.齿厚极限偏差的确定（1）确定齿轮副所需的最小法向侧隙1)当采用油池润滑时或喷油润滑时，考虑润滑所需最小侧隙的数值见表8-2-92)当温度变化时，侧隙变化量为补偿齿轮及箱体变形所必需的最小侧隙项目预备知识二、齿轮副侧隙1.齿厚极限偏差的确定（2）确定齿轮副所需的最小法向侧隙3）对于用黑色金属材料制造的齿轮及箱体，齿轮工作时节圆线速度小于15m／s时项目预备知识二、齿轮副侧隙1.齿厚极限偏差的确定（2）确定齿厚上偏差Esns

即齿厚的最小减薄量当大、小齿轮齿数相差不大时，可取Esns和Esni相等。项目预备知识二、齿轮副侧隙1.齿厚极限偏差的确定（3）确定齿厚公差Tsn和齿厚下偏差Esni项目预备知识二、齿轮副侧隙2.计算公法线平均长度上偏差、下偏差和公差项目预备知识二、齿轮副侧隙3.计算法向（公称弦）齿厚、分度圆（公称）弦齿高、公法线长度项目预备知识三、齿轮精度的标注与设计1.齿轮精度的标注2.齿轮精度的设计（1）确定齿轮的精度等级生产实践中各级精度等级的齿轮应用如表8-2-12所示。

齿轮精度等级如表8-2-13所示（2）确定检验项目选择测量参数，详见表8-2-14，选择测量方法及最少测量齿数见表8-2-15（3）

确定最小侧隙和计算齿厚偏差（4）

确定齿坯公差和表面粗糙度（5）

绘制齿轮工作图项目任务实施

某企业生产的减速箱输出轴上的直齿轮，已知：

模数3.0mm，输入轴齿数26，输出轴齿数76，法向压力角20°，齿宽63mm，中心矩153mm，孔径60mm，输出转速500r／min，轴承跨距110mm，齿轮材料为45钢，减速器箱体为铸铁，齿轮工作温度55℃，小批量生产。

要求：1）确定输出轴上大齿轮的精度等级、检验组、有关侧隙的指标、齿轮坯公差和表面粗糙度；2）绘制齿轮图。

任务回顾

项目任务实施任务实施

1.确定齿轮的精度等级一．确定齿轮精度2.确定检验项目二．确定齿轮副公差1.确定最小侧隙2.计算齿厚偏差三．确定齿坯精度1.确定齿坯尺寸公差2.确定各基准面的几何公差3.确定齿轮表面粗糙度项目任务实施任务实施

四．绘制齿轮工作图项目思考与习题1．某直齿圆柱齿轮图样上标注了7-6-6GB/T10095.1-2008，模数=3mm，法向压力角20°，齿数32，齿宽30mm，该齿轮加工后经测量的结果为：

mm，

mm，

mm，

mm。试判断该齿轮的精度指标的合格性。如果采用7-6-6GB/T10095.1-2022标注方式，试计算

、

、

、

。2．在某普通机床的主轴箱中有一对直齿圆柱齿轮副，采用油池润滑。已知：Z1=20，Z2=48，m=2.75mm，B1=24mm，B2=20mm，法向压力角20°，=1750r／min；齿轮材料是45号钢，其线胀系数

／℃，箱体为铸铁材料，其线胀系数

／℃；齿轮工作温度60℃，箱体温度40℃；内孔直径为30mm。试设计小齿轮的精度，并将设计所确定的各项技术要求标注在小齿轮工作图上。项目三圆柱齿轮的测量任务目标知识目标掌握使用齿厚游标卡尺测量直齿圆柱齿轮齿厚的检测原理；掌握使用公法线千分尺测量直齿圆柱齿轮公法线长度的检测原理；掌握使用便携式齿轮齿距仪测量直齿圆柱齿轮齿距的检测原理；掌握使用齿轮径向跳动检查仪测量直齿圆柱齿轮径向跳动的检测原理；了解齿轮检测中心测量齿轮齿形、齿向、齿距偏差的检测原理。技能目标能够使用齿厚游标卡尺检测直齿圆柱齿轮的齿厚，并判断其合格性；能够使用公法线千分尺检测直齿圆柱齿轮的公法线长度，并判断其合格性；能够使用便携式齿轮齿距仪检测直齿圆柱齿轮的齿距，并判断其合格性；能够使用齿轮径向跳动检查仪检测直齿圆柱齿轮的径向跳动，并判断其合格性；能够使用齿轮检测中心检测齿轮齿形、齿向、齿距偏差，并判断其合格性。思政目标培养安全第一的职业素养；培养规范操作的职业习惯；培养勤于动手、实事求是、脚踏实地的工匠精神。项目任务与要求

1.使用齿厚游标卡尺测量直齿圆柱齿轮的齿厚，判定合格性。2.使用公法线千分尺测量直齿圆柱齿轮的公法线长度，判定合格性。3.使用便携式齿轮齿距仪测量直齿圆柱齿轮的齿距，判定合格性。4.使用齿轮径向跳动检查仪测量直齿圆柱齿轮的径向跳动，判定合格性。5.使用齿轮检测中心测量斜齿圆柱齿轮的齿形、齿向、齿距，判定合格性。项目预备知识一、齿厚游标卡尺项目预备