《互换性与技术测量基础》-第9章圆柱齿轮传动的互换性及检测

9.1概述9.1.1对齿轮传动的使用要求1.传递运动的准确性2.传动的平稳性3.载荷分布的均匀性4.齿侧间隙的合理性下一页返回9.1概述9.1.2齿轮的主要加工的误差齿轮的加工误差来源于组成加工工艺系统的机床、刀具、夹具和齿坯本身的误差及其安装、调整误差。由于齿形比较复杂，其加工方法很多，不同的加工方法所产生的误差不同，主要工艺影响因素也不相同。齿轮的加工方法按齿轮齿廓的形成原理主要有仿形法和展成法。仿形法是利用成形刀具加工齿轮，如利用铣刀在铣床上铣齿;展成法是根据渐开线齿廓的形成原理，利用专门的齿轮加工机床加工齿轮，如滚齿、插齿、磨齿下面仅以滚切直齿圆柱齿轮为例，分析齿轮产生加工误差的主要原因及影响因素，如图9一2所示上一页下一页返回9.1概述1.产生加工误差的主要原因

(1)几何偏心。

(2)运动偏心。

(3)机床传动链周期误差。

(4)滚刀的制造误差和安装误差。

(5)齿坯本身的误差，包括尺寸、形状、位置误差2.齿轮加工误差的分类(1)长周期误差和短周期误差。(2)径向误差、切向误差和轴向误差上一页返回9.2圆柱齿轮的误差评定指标及检测9.2.1影响齿轮传动准确性的主要误差评定指标及检测影响齿轮传动准确性的主要误差是以齿轮一转为周期的长周期误差，其主要来源于几何偏心和运动偏心。评定齿轮传动准确性的指标主要有以下5个。1.切向综合误差△Fi′2.齿距累积误差△Fp,k个齿距累积误差△Fpk

3.齿圈径向跳动△Fr4.径向综合误差△Fi〞5.公法线长度变动△Fw下一页返回9.2圆柱齿轮的误差评定指标及检测9.2.2影响传动平稳性的主要误差评定指标及检测1.一齿切向综合误差△fi′2.一齿径向综合误差△fi〞3.齿形误差△ff4.基节偏差△fpb(其极限偏差为士△fpb)5.齿距偏差△fpt6.螺旋线波度误差△fpβ上一页返回9.3影响载荷分布均匀性的主要误差评定指标及检测1.齿向误差△Fβ

齿向误差△Fβ是指在分度圆柱面上，齿宽有效部分范围内(端部倒角部分除外)，包容实际齿线且距离为最小的两条设计齿线之间的端面距离，如图9-20所示。设计齿线可以是修正的圆柱螺旋线，包括鼓形线、齿端修薄及其他修形曲线。齿向线是指齿面与分度圆柱面的交线。理沦上直齿轮的齿线为直线，斜齿轮的齿线为螺旋线。齿向误

2.接触线误差△Fb

接触线误差△Fb是指在基圆柱的切平面内，平行于公称接触线并包容实际接触线的两条最近的直线间的法向距离，如图9-21所示。下一页返回9.3影响载荷分布均匀性的主要误差评定指标及检测3.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，任意两个同侧齿面间的实际距离与公称距离之差，如图9-22所示。上一页返回9.4影响侧隙的评定指标及检测1.齿厚偏差△ES(极限偏差为△ESS,△ESi)

齿厚偏差△ES是指分度圆柱面上齿厚实际值与公称值之差，如图9一23所示。2.公法线平均长度偏差△Ewm(极限偏差为Ewms,Ewmi)

公法线平均长度偏差△Ewm是指齿轮一周范围内，公法线长度平均值与公称值之差。返回9.5齿轮副的误差评定指标及检测9.5.1齿轮副的评定指标

1.齿轮副的切向综合误差△Fic′

齿轮副的切向综合误差△Fic′.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。以分度圆弧长计值，如图9-25所示。

2.一齿切向综合误差△fic′

齿轮副的一齿切向综合误差Of.,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一个齿距内的实际转角与公称转角之差的最大幅度值。以分度圆弧长计值，见图9一25下一页返回9.5齿轮副的误差评定指标及检测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的制动下，运转后齿面上分布的接触擦亮痕迹，如图9-26所示。接触痕迹的大小在齿面展开图上用百分数计算。4.齿轮副的侧隙齿轮副的侧隙按测量方向分为圆周侧隙和法向侧隙jn两种，如图9一27所示。上一页下一页返回9.5齿轮副的误差评定指标及检测9.5.2齿轮副的安装误差齿轮副的安装误差包括齿轮副的中心距偏差△fa和轴线的平行度误差写△fx.△fy,如图9一28所示上一页返回9.6渐开线圆柱齿轮精度设计及应用9.6.1精度等级及其选择

1.精度等级

GB/T10095.1、2—2008对应检和采用精度指标的公差(双啮精度指标的公差Fi″、fi″除外)分别规定了13个精度等级，精度等级从高到低依次划分为。，1,2,…，12。

2.公差组齿轮精度将与侧隙无关的15项齿轮公差(或极限偏差)按其传动使用要求分为三个公差组，如表9-1所示。下一页返回9.6渐开线圆柱齿轮精度设计及应用3.齿轮精度等级的选择齿轮精度等级的选择，必须根据传动的用途、工作条件以及技术要求，既要考虑齿轮的圆周速度，传递的功率，工作持续时间，传递运动的准确性、平稳性、承载均匀性以及使用寿命等多项因素，同时还要兼顾工艺性和经济性。总的来说，其选择原则是在满足使用要求的前提下，应该尽量选用精度较低的等级。确定齿轮精度等级的方法常用的有类比法和计算法两种。

1)类比法根据以往产品设计、性能试验及使用过程中所积累的经验，以及长期使用已证实其可靠性的各种齿轮精度等级选择的技术资料，按齿轮的用途和工作条件等进行对比，从而确定齿轮的精度等级。上一页下一页返回9.6渐开线圆柱齿轮精度设计及应用(2)计算法计算法主要是按产品性能对齿轮所提出的具体使用要求，计算评定其精度指标，再选定其精度等级。计算法主要用于精密齿轮传动系统。例如对于读数或分度齿轮，可按齿轮传动链计算出所允许的最大转角误差与空回误差，以确定齿轮传递运动准确性的精度等级(第I公差组)。对于高速动力齿轮，可按其工作时最高转速计算出圆周速度和传递功率等，或按允许的噪声大小，来确定齿轮传动平稳性的精度等级(第II公差组)。对于重载齿轮，可按其承受的转矩及使用寿命，经齿a面接触强度计算，来确定齿轮载荷分布均匀性的精度等级(第Ⅲ公差组)。上一页下一页返回9.6渐开线圆柱齿轮精度设计及应用9.6.2齿轮和齿轮副的检验要求

1.齿轮检验组及其选择齿轮的误差评定项目很多，有的效果一致，在检测与验收时无需对所有评定指标都进行检验，只需从每一个公差组内选取一至二项能全面反映某项使用要求的误差检验即可。国标规定齿轮误差检验组，如表9一5所示

2.检验组的选择

(1)检验组的选择要与检测的目的相适应。

(2)要与使用要求相适应。

(3)要与齿轮的尺寸参数、生产批量、加工方法相适应

(4)充分利用现有的量仪。上一页下一页返回9.6渐开线圆柱齿轮精度设计及应用3.齿轮副的检验项目国标中规定了齿轮副的检验项目为切向综合误差、一齿切向综合误差、接触斑点的位置和大小、侧隙上一页下一页返回9.6渐开线圆柱齿轮精度设计及应用9.6.3齿侧间隙及选择齿轮传动装置中对侧隙的要求，主要取决于其工作条件和使用要求，与齿轮的精度等级无关齿轮副侧隙是在装配后自然形成的，其主要影响因素是中心距偏差和齿厚偏差。具有公称齿厚的齿轮副在公称中心距下啮合是无侧隙的。为了使齿轮副在传动中有必要的侧隙，可以有两种方法获得:①装配时中心距可调，如机车挂轮架上的中心距可以调整。②装配时中心距不可调(如减速器、变速箱上的轴间距离)就应通过减薄齿厚来保证齿轮副间隙。我国国标规定采用的是基中心距制，即在固定中心距极限偏差的情况下，通过改变齿厚偏差的大小来获得不同的最小侧隙。对每一精度等级规定一种中心距极限偏差，然后通过计算确定两齿轮的齿厚极限偏差或公法线平均长度极限偏差，使装配后获得所需的齿轮副侧隙。上一页下一页返回9.6渐开线圆柱齿轮精度设计及应用9.6.4其他技术要求

1.齿坯精度齿坯是指在轮齿加工前供制造齿轮用的工件。齿坯的内孔或轴颈、端面、顶圆常作为齿轮加工、装配和检验的基准。齿坯精度是指齿轮基准面的精度，因此齿坯的精度将直接影响齿轮的加工精度和安装精度。由于加工齿坯和箱体时保持较紧的公差比加工高精度的轮齿要经济得多，因此根据制造设备条件尽可能使齿坯和箱体的制造公差保持最小值，可以使加工齿轮的轮齿有较松的公差，获得更经济的整体设计。正确确定齿坯公差项目和公差值是齿轮精度设计的重要环节。上一页下一页返回9.6渐开线圆柱齿轮精度设计及应用

精度要求主要包括:齿轮基准部位(齿轮内孔或轴颈)的直径尺寸公差和形状公差;齿轮轴向基准面的端面跳动;齿顶圆柱面的直径公差和径向圆跳动;以及上述表面的表面粗糙度。一般齿轮孔或齿轮轴颈不仅是工艺基准，而且是检验和安装基准，所以对3级以上的齿轮孔不仅要规定尺寸公差，还要进一步规定形状公差，通常用圆柱度控制。对4~12级的齿轮孔则在给定尺寸公差后采用包容原则，用边界控制孔的形状误差。上一页下一页返回9.6渐开线圆柱齿轮精度设计及应用2.箱体公差箱体公差是指箱体上孔心距的极限偏差fa′和两孔的轴线间的平行度公差fx′、fy′。它们是齿轮副的中心距公差和轴线平行度公差的组成部分。9.6.5图样标注1.齿轮精度等级的标注当齿轮所有精度指标的公差同为某一精度等级时，图样上可标注该精度等级和标准号(如图9一33所示)。例如，同为7级时，可标注为7GB/T10095.1一20082.齿厚偏差的标注齿厚偏差标注是在齿轮工作图右上角的参数表中标出其公称值和极限偏差。上一页