《互换性与测量技术》课件-5.圆柱齿轮公差与检测

圆柱齿轮公差与检测概述

概述1.齿轮传动特点传动精度高传动比范围大可以实现相交轴交错中等空间任意两轴传动工作可靠使用寿命长环境要求高，需要密封轴距不能太大优点缺点2.齿轮仪器分类传递角位移2.齿轮传动分类传递速度2.齿轮传动分类传递扭矩3.齿轮的误差

1）齿廓偏差2）齿距偏差

3）螺旋线偏差4）齿厚偏差

5）安装中心距误差4.规定合理公差齿轮公差齿坯公差齿轮箱体公差公差

1）齿廓偏差2）齿距偏差

3）螺旋线偏差4）齿厚偏差

5）安装中心距误差偏差限制5.渐开线圆柱齿轮

GB/T10095.1《轮齿同侧齿面偏差的定义和允许值》

GB/T10095.2《径向综合偏差与径向综合跳动的定义和允许值》GB/Z18620.1《轮齿同侧齿面的检验》GB/Z18620.2《径向综合偏差、径向跳动、齿厚和侧隙的检验》GB/Z18620.3《齿轮坯、轴中心距和轴线平行度的检验》GB/Z18620.4《表面结构和轮齿接触斑点的检验》国家标准国家规范圆柱齿轮公差与检测

概述互换性与公差

齿轮传动的使用要求1.齿轮传动的四个使用要求传递运动要准确传递运动要平稳合适的侧隙载荷分布要均匀2.传递运动的准确性传递运动的准确性:齿轮在一转范围内传动比变化尽量小，以保证主、从动齿轮的运动协调。目的：限制一转的转角误差2.齿轮传动的准确性两齿之间相差42’’第3齿比理论角度落后24’’第7齿比理论角度超前-18’’齿轮啮合的转角误差1、2、…、8一轮齿序号；实线齿廓表示轮齿的实际位置；虚线齿廓表示从动齿轮轮齿的理想位置。2.齿轮传动的准确性一转最大的转角误差42’’从动齿轮的转角误差曲线z一齿序；ΔΦ

一轮齿实际位置对理想位置的偏差。3.齿轮传动平稳性齿轮传动平稳性：要求齿轮在一个较小角度范围内转角误差变化范围不能超过一定的限度一个齿范围ΔβΔβ3.齿轮传动平稳性5-6齿间的转角误差18’’，是所有相邻齿转角误差最大值4.载荷分布均匀性轮齿载荷分布均匀性：要求齿轮啮合时，工作齿面接触良好，载荷分布均匀载荷分布不均匀接触斑点载荷分布均匀接触斑点5.合理的侧隙定义：侧隙就是齿侧间隙Jbn5.合理的侧隙侧隙作用1）补偿热变形2）储存润滑油6.各使用要求应用场合举例传动准确载荷分布均匀三种要求都需要传动平稳大侧隙重载高速齿轮小侧隙有正反转的齿轮

概述圆柱齿轮公差与检测

影响齿轮传动误差的主要因素小结传动不准确传动不平稳性载荷分布不均匀性侧隙不合适产生这些现象的根源究竟在哪里1.齿轮传动误差根源小结2.传递运动准确性误差根源几何偏心运动偏心传动准确性误差来源于运动偏心几何偏心滚齿加工机床2.传递运动准确性误差根源2.传递运动准确性误差根源加工的齿槽深加工的齿槽浅

几何偏心对加工齿轮误差的影响2.传递运动准确性误差根源运动偏心对加工齿轮误差影响2.传递运动准确性误差根源运动偏心齿距偏差Pti和Ptk是齿距2.传递运动准确性误差根源加工的齿槽深加工的齿槽浅两种误差比较几何偏心——各齿齿高不同运动偏心——各齿齿距不同3.传递运动平稳性误差根源齿距偏差平稳性的误差根源齿廓形状误差ΔFα3.传递运动平稳性误差根源单个齿距偏差fpt实际齿距理论齿距减去等于3.传递运动平稳性误差根源理论齿廓实际齿廓齿形工作部分齿根工作起始圆倒棱高度侧棱深度ΔFα——齿廓偏差齿廓偏差就是实际齿廓形状对理想渐开线的形状误差ΔFα小结4.载荷分布不均匀的误差根源齿廓偏差螺旋线偏差载荷分布不均匀性引起4.载荷分布不均匀的误差根源理想螺旋线实际螺旋线ΔFβ

螺旋线偏差分度圆柱面ΔFβ螺旋线偏差是指在齿宽方向实际螺旋线对理想螺旋线的偏离量4.载荷分布不均匀的误差根源刀架导轨相对于工作台轴线的平行度误差心轴轴线相对于工作台回转轴线倾斜齿坯的切齿定位端面对其基准孔轴线的垂直度误差引起螺旋线偏差4.载荷分布不均匀的误差根源刀架导轨在齿坯径向平面的倾斜刀架导轨倾斜对接触斑点的影响4.载荷分布不均匀的误差根源刀架导轨在齿坯切向平面的倾斜刀架导轨倾斜对接触斑点的影响小结5.影响侧隙的因素侧隙大小齿厚偏差齿厚变动量决定5.影响侧隙的因素最小侧隙齿厚上偏差齿厚公差齿厚下偏差刀具切削深度齿厚变动量几何偏心齿厚大小

概述传动准确性检测精度指标圆柱齿轮精度评定指标1.齿轮检测精度指标四个使用要求传动平稳侧隙传动准确载荷分布均匀制定检测精度指标非强制检测精度指标强制检测精度指标在图纸上标注指标允许值必须检测用户要求决定是否检测2.传动准确性检测精度指标传递运动准确性齿轮径向跳动检测精度指标评定切向综合总偏差齿距累积总偏差K个齿距累积偏差切向综合总偏差强制性检测指标非强制性检测指标齿轮齿距累积总偏差齿距累计总偏差=|max（实际弧长L

-理论弧齿L0）|2.传动准确性检测精度指标k个齿距累积总偏差评定值ΔFpkmax所有ΔFpk中绝对值最大的那个值有正负k个齿距累计偏差；k为测量齿距跨齿数；2.传动准确性检测精度指标判断合格条件评定值允许值合格条件2.传动准确性检测精度指标齿距测量方法绝对法相对法绝对法测量齿距偏差1被测齿轮；2测量杠杆；3指示表；4分度装置；5心轴。用绝对法在分度装置上测量齿距偏差时的示意图2.传动准确性检测精度指标相对法测量齿距偏差1、4定位支脚；2固定量爪；3活动量爪。相对法测量齿距偏差示意图2.传动准确性检测精度指标3.传动准确性非强制检测精度指标传动准确性非强制性精度检测指标齿轮径向跳动ΔFr切向综合总偏差ΔF’i切向综合总偏差ΔF’’i切向综合总偏差被测齿轮测量齿轮在单面啮合一转最大转角误差——切向综合总偏差3.传动准确性非强制检测精度指标合格条件切向综合总偏差切向综合总偏差允许值齿轮径向跳动3.传动准确性非强制检测精度指标齿轮径向跳动齿轮径向跳动齿轮径向跳动允许值ΔFr

≤Fr合格条件齿轮径向跳动误差曲线在双啮仪上一转范围内中心距a最大变化值——径向综合总偏差径向综合总偏差3.传动准确性非强制检测精度指标径向综合总偏差径向综合总偏差允许值ΔF’’i≤F’’i合格条件

概述传动平稳性检测精度指标圆柱齿轮精度评定指标1.齿轮传动平稳性检测误差指标传递运动平稳性检测精度指标评定一齿切向综合偏差Δf’i单个齿距偏差Δfpt齿廓总偏差ΔFα切向一齿径向综合偏差Δf’’i强制性检测指标非强制性检测指标单个齿距偏差Δfpt2.齿轮传动平稳性检测强制性指标单个齿距偏差评定值评定值Δfpkmax所有Δfpk中绝对值最大的那个值有正负单个齿距偏差齿距偏差合格条件齿距偏差评定值齿距偏差允许值2.齿轮传动平稳性检测强制性指标绝对法测量齿距计算实例例1采用绝对测量法，测量齿数为8的从动直齿轮左齿面齿距偏差。测量时指示表起始读数为零，等度头每旋转了45，就用指示表测量一次，并读数一次，有指示表依次测得数据（单位μm）如下：+12，+24，+18，+6，-12，-18，-6,0。根据这些数据来求齿轮左齿面的齿距累积总偏差ΔFp和2个齿距累积偏差ΔFp2、单个齿距偏差Δfpt的评定值ΔFp=24-（-18）=42μMΔfptmax=-18μmΔFp2max=（-12）+（-18）=-30μm2.齿轮传动平稳性检测强制性指标相对法测量齿距计算实例例2相对法测量，齿数为12的直齿轮右齿面的齿距偏差。测量时以第一个齿距作为基准齿距，调整零位然后测量其他齿距对基准齿距的偏差。由指示表读出的读数为：0，+5，+5，+10，-20，-10，-20，-18，-10，-10，+15，+5。根据这些数据计算齿距累计总偏差ΔFp和3个齿距累积偏差ΔFp3、单个齿距偏差Δfpt2.齿轮传动平稳性检测强制性指标ΔFp=36-（-28）=64μMΔfptmax=+19μmΔFp3max=（-16）+（-6）+（-16）=-38μm齿廓偏差齿廓偏差实际齿廓设计齿廓齿顶圆齿根圆2.齿轮传动平稳性检测强制性指标齿廓偏差测量被测齿轮基圆盘直齿杠杆理论渐开线实际齿廓误差曲线基圆盘式渐开线测量仪工作原理图2.齿轮传动平稳性检测强制性指标ΔFαΔFαAB12AB12齿顶齿根齿顶齿根未经修形的渐开线修形的渐开线（凸齿廓）实际齿廓迹线设计齿廓迹线C实际齿廓迹线设计齿廓迹线CBC为参与啮合的齿廓BC为参与啮合的齿廓齿廓偏差测量2.齿轮传动平稳性检测强制性指标评定值ΔFαmaxFα齿廓偏差允许值齿廓偏差合格条件2.齿轮传动平稳性检测强制强制性指标一齿切向综合偏差一齿切向综合偏差评定值一齿3.齿轮传动平稳性检测非强制性指标Δf’

imax

≤

f’i

一齿切向综合偏差允许值一齿切向综合偏差评定值合格条件一齿径向综合偏差一齿径向综合偏差3.齿轮传动平稳性检测非强制性指标Δf’’’imax

≤f’’

i一齿径向综合偏差评定值一齿径向综合偏差允许值合格条件

概述载荷分布均匀性精度检测指标圆柱齿轮精度评定指标1.载荷分布均匀性检测精度指标载荷分布均匀性评定齿廓偏差ΔFα螺旋线总偏差ΔFβ齿宽方向齿高方向强制性检测指标检测精度指标2.螺旋线偏差ΔFβ设计螺旋线实际螺旋线齿宽螺旋线总偏差3.螺旋线修形设计螺旋线理论螺旋线减少误差对载荷分布的影响修形作用4.螺旋线偏差测量123456781-被测齿轮2-主轴滚轮3-横向滑台4-纵向滑台5-带导槽分度盘6-传感器7-测头8-记录器齿轮螺旋线偏差测量仪5.螺旋线偏差记录曲线Lβ1I21ΔFβ2b1IILβbΔFβ（a）未经修形的螺旋线（b）修形的螺旋线螺旋线偏差测量记录图I、II轮齿的两端Lβ-螺旋线计值范围1-实际螺旋线迹线2-设计螺旋线迹线6.根据螺旋线偏差判断齿轮合格条件Δfβmax≤Fβ螺旋线总偏差评定值螺旋线总偏差允许值圆柱齿轮公差与检测

评定齿厚减薄量用的侧隙指标及其检测1.评定侧隙的检测指标齿厚偏差齿轮齿厚的减薄量侧隙大小公法线长度偏差2.齿厚偏差齿厚偏差和齿厚极限偏差Sn-公称齿厚Sna-实际齿厚△Esn-齿厚偏差EsnS-齿厚上偏差Esni-齿厚下偏差Tsn-齿厚公差公称弦齿高和弦齿厚计算式中

2.齿厚偏差Esni≤ΔEsn≤Esns下极限偏差上极限偏差齿厚偏差合格条件弦齿厚偏差测量分度圆弦齿厚测量r-分度圆半径ra-齿顶圆半径2.齿厚偏差修正结果实测齿顶圆半径弦齿高测量修正3.齿轮公法线长度公法线长度公法线千分尺测量公法线公法线长度偏差公法线实际长度公法线公称长度跨齿数并化整并化整变位齿轮不变位齿轮公法线测量代替齿厚测量的优点齿厚测量公法线测量直径偏差齿顶圆对轴线跳动不影响影响3.齿轮公法线长度齿轮精度等级的选择及标注圆柱齿轮精度设计1.齿轮精度等级高

低012…120~2

发展级0~5

高精度等级6~9

中精度等级10~12

低精度等级5级精度：基础级2.齿轮5级精度各强制检测项目允许值公差项目的名称和符号计算公式精度等级齿距累积总偏差允许值0、1、2、…、12齿距累积偏差允许值单个齿距偏差允许值齿廓总偏差允许值螺旋线总偏差3.齿轮5级精度各非强制检测项目允许值公差项目的名称和符号计算公式精度等级一齿切向综合偏差允许值0、1、2、…、12切向综合总偏差允许值齿圈径向跳动允许值径向综合总偏差允许值4、5、6、…、12一齿径向综合偏差允许值4.齿轮各级精度计算公式Q级齿轮公差值5级齿轮公差值公差值取整取整

TQ>10μm尾数0.5或整数5μm<TQ≤10μm尾数0.1倍数或整数TQ≤5μm5.齿轮公称尺寸计算几何平均值公称尺寸段首乘段尾开平方6.齿轮各精度等级应用0～2级3～5级6～9级10～12级高精度等级有待发展低精度中等精度7.齿轮精度选择原则保证使用要求的情况下选低的精度等级8.用类比法来选择齿轮精度应用范围精度等级应用范围精度等级单啮仪、双啮仪2～5载重汽车6～9涡轮机减速器3～5通用减速器6～8金属切削机床3～8轧钢机5～10航空发动机4～7矿用绞车6～10内燃机车、电气机车5～8起重机6～9轿车5～8拖拉机6～10某些机器中的齿轮所采用的精度等级9.齿轮某些精度等级应用范围精度等级4级5级6级7级8级9级应用范围极精密分度机构的齿轮，非常高速并要求平稳、无噪声的齿轮，高速涡轮机齿轮精密分度机构的齿轮，高速并要求平稳、无噪声的齿轮，高速涡轮机齿轮高速、平稳、无噪声、高效率齿轮，航空、汽车、机床中的重要齿轮，分度机构齿轮，读数机构齿轮高速、动力小而需要逆转的齿轮，机床中的进给齿轮，航空齿轮，读数机构齿轮，就有一定速度的减速器齿轮一般机器中的普通齿轮，汽车、拖拉机、减速器中的一般齿轮，航空器中不重要的齿轮，农机中的重要齿轮精度要求很低的齿轮齿轮圆周速度

（m/s）直齿<