2013（第8章渐开线圆柱齿轮精度设计及其检测）机械精度设计与检测

1、机械精度设计与测试(互换性与技术测量)主讲人：胡，南华大学机械工程学院，第八章渐开线圆柱齿轮的精度设计与测试，本节主要内容1。渐开线圆柱齿轮的应用要求2。渐开线圆柱齿轮的评价指标。渐开线圆柱齿轮的匹配精度4。渐开线圆柱齿轮精度设计的关键要求是掌握应用要求、精度评定指标名称和符号、匹配精度评定指标名称和符号。齿轮传动的类型，8.1概述；2.渐开线的形成：当直尺纯粹沿圆周滚动时，直线上任意点k的轨迹；8.1概述；3.齿轮各部分的名称和主要参数；3.压力角；2.齿数z，D=mzda=d2ha=(z2ha *)MDF=D-2hf=(z-2ha *-2c *)MDB=dcos，5，直径，4，节距p=m，

2、1，模数m，圆，8.1概述，1，传动运动的精度为什么传动比会改变？结论：由于齿轮节距分度不均匀，转角误差导致齿轮啮合过程中传动比不断变化。一般情况下，转角误差曲线为正弦曲线，最大转角误差在一次旋转中只出现一次，正负误差值的两轮齿之间的距离约为180。第四，8.1中总结了齿轮传动的应用要求，要求在一个齿轮转动的范围内，瞬时传动比变化应尽可能小，即在小角度范围内，转角误差的变化不应超过一定的极限。8.1概述：要求齿轮啮合时工作齿面接触良好，以保证一定的接触面积。载荷分布均匀，避免了载荷集中在局部齿面上造成齿面磨损或断裂，从而保证齿轮传动具有较大的承载能力和较长的使用寿命。3。齿面上载荷分布的均匀性

3、(均匀承载)，8.1概述，齿隙是指当两个齿轮的工作齿面接触时，非工作齿面之间形成的间隙。用于储存润滑油，补偿齿轮的制造和安装误差以及由热变形引起的尺寸变化。4.适当的反弹。齿轮副的齿隙用于储存润滑油，补偿热变形和弹性变形，防止齿面烧蚀或卡住。8.1概述，分度机构和读数机构的齿轮：要求运动传递的精度。汽车变速箱齿轮：传动平稳性和载荷分布均匀性是主要要求；低速重载机械：要求负载分布均匀。注：精度不需要侧隙。通常，对前进档和倒档的侧隙有严格的要求。以上四项要求，前三项分别代表运动精度、平滑度精度和接触精度的要求，不同用途齿轮的侧重点也不同。齿轮加工误差的来源。齿轮加工误差，齿轮加工方法：仿形法：用成

4、形工具加工齿轮；生成方法：根据渐开线齿形的形成原理加工齿轮，如滚齿、插齿和磨齿。齿轮加工误差的主要因素：几何偏心率e:径向误差的主要来源。切向误差的主要来源。机床传动链周期性误差：传动链中分度机构各元件误差、分度蜗杆径向跳动和轴向跳动的影响。滚刀的制造和安装误差。为了保证齿轮的加工精度和必要的齿隙，国家标准对齿轮精度给出了明确的定义和测量方法。1.螺距精度，8.2齿轮精度评价指标，2。齿形精度，3。齿向精度，4。切线综合精度，5。径向综合精度，1。齿距精度是指齿轮分度圆上同一侧齿面之间的弧长，它影响传动运动的精度和传动的稳定性。包括：单节距偏差fpt(影响传动的稳定性)，8.2齿轮精度评价指标

5、，k节距偏差FPk(影响传动运动的精度)，累计总节距偏差FP(影响传动运动的精度)，fPt，fpt在齿轮端面上，在与齿轮基准轴同心的圆上，靠近齿高的中间，实际节距与理论节距之间的代数差最大。1。单节距偏差fpt(影响传动的稳定性)，8.2齿轮精度评价指标，FPk的任意K节距的实际弧长与理论弧长的代数差。K=2z/8整数，fPt，FPk，2，K节距偏差FPk(影响高速齿轮的传动平稳性)，8.2齿轮精度评估指标，3，齿轮端平面上的累积总节距偏差FP(影响传动运动的精度)，在与齿轮参考轴同心的圆上，靠近齿高的中间，同一侧的任意两个齿面之间的实际弧长和理论弧长。螺距偏差的测量方法，螺距偏差的允许值见表

6、65、8.2。齿轮精度评价指标；2.通过齿廓偏差来评价的齿廓精度是渐开线，因此齿廓偏差也称为齿廓误差。它影响传输的稳定性。设计齿廓，齿廓偏差包括：1。总齿廓偏差2。齿廓形状偏差3。齿廓倾角偏差8.2齿轮精度评价指标1。总齿廓偏差F F在齿廓的工作部分L，它包含实际齿廓轨迹，距离是两个设计齿廓轨迹之间的最小法向距离。齿廓轨迹，齿廓偏差测量方法，8.2齿轮精度评定指标，2，齿廓形状偏差f f，3，齿廓倾角偏差f H，齿廓偏差通常用渐开线测量仪测量，平均齿廓轨迹，平均齿廓轨迹和齿廓偏差允许值见国标，8.2齿轮精度评定指标，3。齿向精度，对于斜齿轮，指齿轮分度圆柱面和齿面的交点。对于正齿轮，齿轮分度圆

7、柱和齿面的交线是一条直线；螺旋线的偏差会使两齿面接触不良，影响载荷分布的均匀性。齿轮的分度圆柱面和齿面之间有一条相交线。让我们看看它是什么形状。齿向精度通过螺旋偏差来评估。8.2、齿轮精度评定指标，螺旋偏差包括：总螺旋偏差f、齿螺旋形状偏差f、螺旋斜率偏差f h、f，包含实际螺旋轨迹且在螺旋值范围l、1内具有最小距离的两条设计螺旋轨迹之间的距离。螺旋总偏差f，螺旋轨迹，螺旋偏差测量方法，8.2齿轮精度评价指标，2。螺旋形状偏差f f，3。螺旋斜率偏差f H、平均螺旋轨迹、平均螺旋轨迹、8.2齿轮精度评价指标、切向综合偏差是指被测齿轮在一侧与测量齿轮啮合时的转角误差，由分度弧长计算得出。其中：4

8、。切向综合精度和切向综合总偏差fi，切向综合精度评价项目为切向综合偏差、单齿切向综合偏差Fi、8.2齿轮精度评价指标、1。切线综合总偏差F1，F1，即当被测齿轮与测量齿轮在一侧啮合时，被测齿轮一周内分度圆上实际圆周位移与理论圆周位移之间的最大差值。影响传输运动准确性。2。单齿切向综合偏差fi，fi是指在被测齿轮一周一个齿距范围内，实际周向位移与理论周向位移的最大差值。影响传输稳定性。5.用于评定齿面径向偏差的径向综合精度，根据测试所用仪器的不同分为三项：单齿径向综合偏差fi、齿轮径向跳动Fr、径向综合总偏差Fi、8.2齿轮精度评定指标1。径向综合总偏差Fi，Fi最大值和mi之和径向综合偏差测量

9、法，fi，Fi，8.2齿轮精度评价指标，齿轮径向跳动Fr是指当测头一个接一个地放入被测齿轮的每个齿槽中，并接触齿高中间附近的左右齿面时，测头到齿轮基准轴的最大距离和最小距离之差，影响传动运动的精度。径向跳动测量方法，3，齿轮径向跳动FR，8.2齿轮精度评价指标，根据测量方法，有6种14项：1，节距偏差fpt Fpk Fp 2，齿廓偏差F f f f H 3，螺旋偏差F F f f f H 4，切向综合偏差fi 5，径向综合偏差fi 6，径向跳动Fr，齿轮精度评价指标项目汇总，8.2齿轮精度评价指标，只有11个主要项目，8.3齿轮匹配精度评价指标。齿轮副啮合传动时，非工作面之间应留有必要的侧隙，

10、以保证齿轮润滑，补偿齿轮的热变形、制造误差和安装误差。齿隙是齿轮安装后自然形成的，影响齿隙的主要几何参数是齿轮的齿厚和中心距。齿轮的Fr、fpt、F和轴平行度也会影响齿隙的均匀性。1.反冲1。齿厚偏差Esn是指分度圆上实际齿厚和名义齿厚(齿厚的理论值)之间的差值。Esn=Sna Sn，8.3齿轮匹配精度评价指标，通常采用基准中心距系统来保证侧隙，即中心距不变，通过细化齿厚得到不同的侧隙。因此，齿隙最直接的评价项目是齿厚偏差。Esn=Snc实际Snc标称值，8.3齿轮匹配精度评价指标，根据定义，齿厚计算为分度弧长(弧齿厚度)，但弧长不便于测量。因此，实际上，弦齿厚度Snc是根据分度圆上的弦齿高度

11、来测量的。为了限制齿厚的实际偏差，应在设计中规定齿厚的上偏差和下偏差，如：8.3齿轮匹配精度评价指标，2。共同正常长度偏差Ew是指实际共同正常长度与名义共同正常长度之间的差异。Ew=W实际W标称值，W标称值=mcos(k0.5)zinv 2mxsin公式：k0.111Z0.5(整圆)，W，普通法向测量法，为了限制Ew，设计中应规定普通法向的上偏差和下偏差，例如，8.3齿轮匹配精度评价指标，8.3齿轮匹配精度评价指标，以保证齿轮副的精度，包括中心距偏差和轴线平行度。1、齿轮副中心距偏差，齿轮副中心距偏差f a指箱体两侧跨度L内两轴线间的实际中心距与名义中心距A之差。它会影响侧隙。在设计中，标称中

12、心距离及其上下偏差为a、a、2。齿轮安装精度。如果齿轮副的轴线不平行，将会影响载荷分布的均匀性。2。齿轮副轴线f、f的平行度。由于齿轮轴线是一个空间轴线，因此应指定两个方向的平行度。允许值为f=(L/b) F f=0.5 f，8.3齿轮匹配精度评价指标，8.3齿轮匹配精度评价指标，3。接触点，安装的齿轮副将在轻负载的作用下滚动，这样，一个齿轮齿上的标记涂层将转移到匹配齿轮齿上的标记上。，长度百分比：高度百分比：齿隙：1。齿厚偏差Esn 2，常见法向长度偏差Ew，齿轮匹配项目总结，8.3齿轮匹配精度评价指标，安装精度：1。中心距偏差fa 2，轴平行度F，F，接触点，根据齿轮使用要求(单齿轮)(1

13、)，节距累计总偏差Fp径向综合总偏差Fi径向跳动Fr (2)，传动平稳性评价项目(公差组)，单节距偏差fpt齿廓总偏差F一齿径向综合偏差fi (3)，载荷分布均匀性评价项目(公差组)螺旋总偏差F (4)，评价齿隙项目齿厚偏差Esn公共法向长度偏差Ew，8.3齿轮匹配精度评价指标，1。齿轮精度等级和公差值、齿距累积总偏差Fp、齿廓极限偏差fpt、螺旋线总偏差f、径向跳动偏差Fr、切向综合偏差fi、fi和标准规定了齿轮每个偏差的精度等级。满足不同用途齿轮的需要，其中：0，012级，1齿径向综合公差Fi，4，12级，8.4级齿轮精密设计。选择精度等级时，应分别选择三种精度，可采用相同等级或不同等级。

14、通过类比，齿轮精度设计见表61和表62，8.4。选择齿轮精度等级时，应仔细分析齿轮传动的功能要求和工作条件。齿轮的精度等级通常通过计算或类比来选择。在实际工作中，主要采用类比法，只有少数高精度的重要齿轮采用这种计算方法。虽然标准中规定了许多偏差检测项目(14个精度项目和2个侧隙项目)，但它们都不需要检测，而是应该根据实际情况进行选择。二是齿轮精度项目的选择，Fp fpt F F确定精度，一般采用；供需双方在采购文件中协商确定，这是非强制性项目；Fi fi Fr由供应商和需求方在小模块和大规模生产方面的协议决定。8.4齿轮精度设计，国家标准检验项目，8.4齿轮精度设计，3。齿轮配合的确定，为了使

15、齿轮传动正常工作，装配好的齿轮副应形成间隙配合。因此，齿轮匹配的选择就是合理选择侧隙。1.齿轮副jbnmin的最小极限齿隙，主要用于确保润滑和补偿变形。一般来说，大侧隙不影响齿轮传动的功能。因此，通常只需要指定最小(极限)侧隙，最小侧隙通常不能为零或负值。最小法向侧隙jbnmin可通过经验公式计算：2。齿厚极限偏差的确定。为了保证齿轮工作时必要的侧隙，齿厚通常要减薄。为了控制齿厚的实际偏差，应在图纸上规定齿厚的极限偏差。8.4、齿轮精度设计时，齿厚上偏差Esns，上偏差是齿厚的最小减薄量，从而保证齿轮工作时可以获得最小法向齿隙jbnmin，并考虑当中心距为负偏差时，齿隙将减小。因此，jn:8.

16、4齿轮精度设计，将齿厚偏差转换为齿隙方向，则两个齿轮的齿厚上偏差与jbnmin，Jn和fa的关系为：8.4齿轮精度设计，齿厚下偏差Esni由齿厚上偏差Esns和齿厚公差T sn计算：Esni=Esns T sn，齿厚下偏差Esni，8.4齿轮精度设计，Br为切削齿的径向进给公差。3.普通正长极限偏差的确定。公共法向长度的上下偏差Ews和Ewi分别由齿厚的上下偏差Esns和Esni计算得出。外齿轮的换算公式为：Ews=Esns cos Ewi=Esni cos，8.4齿轮精度设计，齿根公差是指齿轮切齿前的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度。它应该标在齿轮图案上。4.齿轮毛坯精度的确定。1.盘形齿轮的齿轮毛坯公差，尺寸公差：基准孔和齿顶圆柱面的尺寸公差，几何公差：端对端圆跳动，齿顶圆径向圆跳动，基准孔轴的粗糙度：齿面，基准孔，基准端面和齿顶圆柱面，8.4齿轮精度设计，齿轮图样上的精度等级标记，当齿轮所有偏差的精度等级相同时， 7 GB