互换性与测量技术11-圆柱齿轮传动的互换性及其检测.ppt

1、第10章渐开线圆柱齿轮传动的互换性，10.1概述10.2齿轮及其测量的评价指标10.3齿轮副的评价指标10.4渐开线圆柱齿轮的精度标准及其应用，10.1概述10.1.1圆柱齿轮传动的使用要求齿轮传动广泛应用于各种机械和仪器的传动装置中，是一种重要的传动方式。齿轮传动有许多应用要求，可概括如下。1.运动传动的精度(运动精度)由于齿轮副的加工误差和安装误差，从动齿轮的实际转角偏离理论转角，传动的实际传动比与理论传动比不同。运动传递的精度要求从动齿轮在一周内的最大角度误差不超过规定值，以使一周内的传动比变化尽可能小，从而保证从动轮和驱动轮之间的协调运动，满足运动传递的精度要求。传动平稳性为了减少齿轮

2、传动中的冲击、振动和噪声，齿轮在一个齿距内的瞬时传动比(瞬时转角)的变化应尽可能小，以保证传动平稳性的要求。3.载荷分布的均匀性齿轮传动中齿面实际接触面积小，接触不均匀，会使齿面载荷分布不均匀，造成应力集中，造成局部磨损，缩短齿轮的使用寿命。因此，必须保证啮合齿面沿齿宽和齿高方向的实际接触面积，以满足载荷均匀性的要求。4。齿侧间隙当齿轮副啮合传动时，非工作齿面之间应留有一定的间隙，以储存润滑油，补偿齿轮的制造误差、安装误差、热变形和应力变形，防止齿轮在传动过程中被卡住或烧毁。不同的工况和不同用途的齿轮对上述四项要求有不同的侧重点。精密机床、控制系统的分度齿轮和测量仪器的读数齿轮主要要求运动传递

3、的精度，以保证从动轮和驱动轮之间的运动协调。汽车、拖拉机和机床的传动齿轮主要要求传动运动平稳，以减少振动和噪音。起重机械、矿山机械等重型机械中的低速重载齿轮主要要求载荷分布均匀，以保证足够的承载能力。汽轮机和汽轮机中的高速重载齿轮对运动的精度、平稳性和载荷均匀性有很高的要求，同时它们应有较大的间隙来储存润滑油和补偿应力引起的变形。10.1.2齿轮加工误差的主要来源和特点齿轮加工误差的原因很多，主要来自齿轮加工系统中机床、刀具、夹具和齿轮毛坯的加工误差、安装和调整误差。根据误差的方向，齿轮的加工误差可分为切向误差、径向误差和轴向误差；根据齿轮一转的误差频率，可分为长周期误差和短周期误差。以滚齿机

4、滚齿为例(见图10-1)，分析了造成齿轮加工误差的主要因素。图10-1滚齿齿轮、1。滚齿加工中的几何偏心由于齿坯定位孔与机床主轴之间的间隙，齿坯孔的基准轴与机床工作台的旋转轴不重合，导致几何偏心。在加工过程中，几何偏心改变了齿轮相对于滚刀的径向距离，从而导致齿轮的径向误差。2.在移动偏心滚齿过程中，当机床分度蜗轮与工作台的中心线偏心安装时，蜗轮与蜗轮之间的中心距在加工过程中会周期性变化，导致齿轮的移动偏心和切向误差。由几何偏心和运动偏心引起的误差在齿轮一周内只出现一次，属于长周期误差，主要影响齿轮传动运动的精度。滚刀误差滚刀的轴向运动使齿坯相对于滚刀的转速不均匀，导致切向误差。滚刀的安装误差破

5、坏了滚刀与齿轮毛坯之间的相对运动关系，导致被加工齿轮的基圆误差，导致基节偏差和齿廓偏差。4。机床传动链误差当机床分度蜗杆存在安装误差和轴向位移时，蜗轮的速度周期性变化，导致加工齿轮的齿距偏差和齿廓偏差，从而产生切向误差。机床的分度蜗杆引起的误差在齿轮的一转中重复出现，这是一个短周期误差。齿轮评定指标与测量GB/T 10095.12001同侧齿面偏差的定义及允许值，GB/T 10095.22001径向综合偏差和径向跳动的定义及允许值，GB/Z 18620.142002圆柱齿轮检验实施规程，分别给出了齿轮评定项目的允许值，并规定了检验齿轮精度的实施规程。10.2.1影响传输运动精度的误差和测量1。

6、切向综合总偏差是指当被测齿轮与理想且精确的测量齿轮啮合时，在被测齿轮一周的范围内，分度圆上实际圆周位移与理论圆周位移的最大差值，如图10-2所示，用分度弧长来测量。图10-2切线综合偏差。齿轮的切向综合总偏差测量接近齿轮的工作状态，是几何偏心、运动偏心、基节偏差和齿廓偏差的综合测量结果，是评价齿轮传动精度的最理想指标。总切向偏差由单侧啮合仪测量，如图10-3所示。被测齿轮与标准测量齿轮(可以是蜗杆、齿条等)啮合。)在一边。由于被测齿轮的转角误差，会产生两个信号之间的相位差。角位移信号由相位比较器比较，被测齿轮的切向综合总偏差由记录仪记录。图10-3单啮合仪的工作原理。2.齿距累计总偏差Fp和齿

7、距累计偏差Fpk Fp是指在齿轮同一侧齿面的任意圆弧段(k=1至k=z)中，实际弧长与理论弧长的最大差值。它等于音高累积偏差的最大偏差Pmax和最小偏差Pmax之间的代数差，如图10-4所示。Fpk指的是实际弧长与k个节距之间的理论弧长之间的最大差值。国家标准GBT 10095.12001规定，k值范围一般为2z/8，对于特殊应用(高速齿轮)，k值越小越好。图10-4螺距累积总偏差和螺距累积偏差。在测量中，齿距的累积总偏差Fp是基于被测齿轮的轴线，并且沿着分度圆上的每个齿测量一个点。取点数有限且不连续，但能反映几何偏心和运动偏心引起的综合误差，因此能综合评价齿轮传动的精度。图10-5螺距的相对

8、测量方法。累计总齿距偏差Fp和累计齿距偏差Fpk通常在通用齿距仪、齿距仪和光学分度头上测量。测量方法有两种：绝对法和相对法，但常用的是相对法。如图10-5所示，用相对法测量时，将定量爪和活量爪与齿高中间的分度圆附近的齿面接触，以齿轮上的任意节距为基准节距，将仪表指示器上的指针调至零，然后依次测量各齿轮齿对的相对节距偏差，最后通过数据处理计算出累计总节距偏差Fp和累计节距偏差Fpk。3.径向跳动Fr Fr是指当探头(球形、圆柱形和砧座)在齿轮旋转一周的范围内一个接一个地放置在被测齿轮的齿槽中，并且两侧在齿高的中间接触时，探头相对于齿轮轴线的最大和最小径向距离之间的差值，如下所示测量时，被测齿轮安

9、装在固定轴上，理想的精密齿轮安装在可左右移动的滑动座轴上。在弹簧弹力的帮助下，两个齿轮在两侧紧密啮合。当齿轮啮合进行传动时，两个齿轮之间中心距离的变化量由指示器读出。图10-7:当被测齿轮存在几何偏心和基距偏差时，在双面啮合传动过程中，被测齿轮与被测齿轮之间的中心距离会发生变化。因此，径向综合总偏差主要反映由几何偏心引起的齿廓偏差、基距偏差等径向长周期误差和短周期误差。用双面啮合仪测量双啮合中心距变化所反映的齿廓双面误差与齿轮的实际工作状态不一致，不能完全反映运动的精度。然而，由于测量过程与切齿时的啮合过程相似，且双面啮合仪结构简单，操作方便，因此在大批量生产中广泛用于测量一般精度的齿轮。10

10、.2.4影响齿轮副侧隙的偏差和测量为了保证齿轮副的侧隙，有必要控制齿轮齿的齿厚，齿轮齿的减薄量可以通过齿厚偏差和普通法向长度偏差来控制。1.齿厚偏差齿厚偏差是指量筒上齿厚的实际值与标称值之间的差值，如图10-13所示。齿厚的上偏差代码为Esns，下偏差代码为Esni。图10-13齿厚偏差，图10-14齿厚偏差测量，齿厚偏差可用卡尺测量，如图10-14所示。由于测量分度圆柱面上的弧齿厚度不方便，通常用于测量分度圆的弦齿厚度。标准圆柱齿轮分度圆的标称弦长齿厚为，(10-2)，(10-1)，其中：m模数；z齿数。齿厚测量以齿顶圆为基础，测量结果受齿顶圆加工误差的影响。因此，必须保证齿顶圆的精度，以减

11、小测量误差。2.公共法向长度偏差公共法向长度偏差是指一个齿轮圆内实际公共法向长度Wka和标称公共法向长度Wk之间的差值。普通正常长度的上偏差码为Ebns，下偏差码为Ebni。图10-15正齿轮的常见正常长度。对于齿形角a=20的标准齿轮，k=z/90.5；通常，k值不是整数，所以在计算Wk时，k值应该四舍五入到最接近计算值的整数。间隙的允许偏差不包括在普通正常长度的标称值中。因此，在用普通法向极限偏差来控制普通法向长度偏差时，普通法向长度的上偏差和下偏差应从普通法向长度的标称值中减去或相加，即内齿轮WKBINWKAWKENBNS(10-4)和外齿轮WKBNIWKENBNS(10-5)的普通法向

12、长度偏差可用普通法向千分尺测量。为了避免机床运动偏心对评价结果的影响，应取普通法线的平均长度。普通法线的平均长度偏差是每个普通法线的平均长度与标称值之间的差值。在这一点上，它基本上是一个类。在简要介绍了精度等级和公差组的项目后，书中的一些表格侧重于一个练习，解释如何设计一个减速器直齿轮。10.4渐开线圆柱齿轮精度标准及其应用10.4.1使用范围GB/T 10095.12001齿轮齿同侧齿面偏差的定义和允许值、GB/T 10095.22001径向综合偏差和径向跳动的定义和允许值和GB/Z 18620.142002圆柱齿轮检验实施规范适用于标准模块10中mn 0.210和d 51000的f和f在满

13、足操作要求的前提下，应尽可能选择较低的精度公差等级1.计算方法计算方法是根据整个传动链的精度要求，通过运动误差计算来确定齿轮的精度等级；或者已知传动中允许的振动和噪声指标，通过动态计算确定齿轮的精度等级；根据齿轮的承载要求，齿轮的精度等级也可以通过强度和寿命计算来确定。计算方法一般用于确定高精度齿轮的精度等级。2.类比方法类比方法是以生产实践中总结的同类产品的经验数据为基础，通过比较选择精度等级。在实际生产中，通常采用类比法。表10-1列出了齿轮精度等级在各种机器中的应用范围，表10-2列出了齿轮精度等级和圆周速度的应用范围，可供选择时参考。由相关公式计算并四舍五入的各评价参数的公差或极限偏差

14、见表10-1和表10-7。可根据齿轮的精度等级、模数、分度圆直径或齿宽选择设计。10.4.5确定齿轮副侧隙和齿厚1的极限偏差。齿轮副齿隙是在一对齿轮组装后自然形成的。齿隙的大小与齿轮的精度、尺寸和工作条件有关。为了获得必要的齿隙，通常采用调整中心距或减薄齿厚的方法。设计中选择的齿轮副最小齿隙必须满足润滑油正常储存和补偿齿轮及箱体温升引起的变形的需要。齿轮副的最小侧隙jbnmin受箱体、轴和轴承的挠度、箱体偏差和轴承间隙引起的齿轮轴的错位和歪斜、安装误差、轴承的径向跳动、温度的影响、旋转部件的离心膨胀等因素的影响。齿轮和箱体由黑色金属制成，工作季节的圆周线速度小于15米/秒，轴和轴承由具有普通商

15、业制造公差的齿轮驱动。齿轮副的最小齿隙可通过以下公式计算，其中： ai驱动的中心距离作为绝对值，单位为mm，(10-10)，2。齿厚的极限偏差1)齿厚的偏差齿厚的上限偏差必须保证齿轮副工作时所需的最小侧隙。齿厚偏差和最小齿隙之间的关系如下：jbnmin=| esns1 esns2 | cosan，(10-11)，其中an为正常齿廓角。如果主动轮和从动轮齿厚上偏差相同，(10-12)，3。在实际生产中，通常采用控制普通正常长度极限偏差的方法来保证侧隙。常用法向长度的极限偏差与齿厚偏差的关系如下：常用法向长度的偏差Ebns=Esnscosan (10-15)和常用法向长度的偏差Ebni=Esnicosan (10-16)，10.4.6检验项目的选择GB/T 10095.1规定，累计总节距偏差Fp、累计节距偏差Fpk、单节距偏差fpt、总轮廓偏差Fa、总螺旋偏差F、齿厚偏差Esn或常用法向长度极限偏差Ebn为强制性检验项目检验项目的选择主要考虑齿轮精度等级、生产批次、尺寸规格、检验目的和检验设备等因素。选择检验项目时，建议供方和需方根据齿轮的