11 齿轮.ppt

1、第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,沈阳航空航天大学 机电工程学院 张彦富,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,2,P268大作业附加说明,共三张图纸，一张装配图P215，两张零件图，要有标题栏，图纸中视图可复印； 装配图要有明细栏，轴承代号为：大轴承6211，小轴承6208 有解题过程，说明基本偏差和精度等级选择依据和必要的计算过程； P268（1）为2xf55 齿轮设计补充参数：Z1=26，齿轮检验参数均为FP，Fa，Fb，以及公法线长度。,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,3,11.1 概述,齿轮的主要功能是用来传递运动和动力-传动件。 齿轮传动是齿轮，轴，轴承

2、和箱体等零部件的总和。 齿轮本身的制造精度和齿轮副的安装精度是最主要的影响因素。 本章学习渐开线圆柱齿轮精度标准及齿轮精度设计和检测方法。（GB/T10095.122008及GB/Z18620.14-2008）,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,4,本章要求,会进行齿轮精度设计 能够确定齿轮精度等级 选择合适的检验参数 绘制齿轮工作图,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,5,本章要求,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,6,11.1 概述,11.1.1 齿轮传动的使用要求 11.1.2 齿轮的加工误差,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,7,1

3、1.1.1 齿轮传动的使用要求,传递运动准确性 传递运动平稳性 载荷分布均匀性 齿侧间隙,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,8,1.传递运动的准确性,齿轮在一转范围内传动比变化尽量小。从而保证从动齿轮与主动齿轮相对运动准确协调。 实际传动比ia为齿轮转角的函数： ia=f(). 限制齿轮在整转中实际传动比ia的最大变化量i,(齿轮转一周，i应尽可能小）不超出允许的范围。,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,9,2. 传递运动的平稳性,就是要求齿轮在转动一齿范围内，瞬间传动比的变化尽量小。以减小齿轮传动中的冲击，震动和噪声。（一齿范围的转角误差i尽量小。）,18:03,

4、第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,10,3. 载荷分布的均匀性,就是要求齿轮在啮合时，工作齿面接触良好，承载均匀，以免载荷集中于局部齿面而引起应力集中，造成局部齿面过早磨损或断裂。,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,11,4. 齿侧间隙,齿轮副啮合时，非工作表面间有一定的间隙，用来贮存润滑油，补偿齿轮传动的制造与安装误差，热变形和弹性变形，防止齿轮在工作时发生卡死或齿面烧蚀现象。,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,12,11.1.1 齿轮传动的使用要求:,应用时，要根据用途不同，工作条例不同对四项要求的侧重点要不同。 （1）控制系统或读数分度系统侧重传递运动的准确

5、性（如要求可逆传动时，要对侧隙加以限制）。 （2）机床和汽车变速箱侧重传递运动的平稳性。（降低振动和噪声） （3）重型机械侧重载荷分布的均匀性，以保证承载能力。并对齿轮侧隙有要求。 综合考虑以上四项使用要求，以保证齿轮传动质量。,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,13,11.1.2 齿轮的制造误差,加工齿轮的方法很多，按渐开线齿轮的形成原理，可分成仿形法和范成法（展成法）。 仿形法: 铣齿 范成法:插齿和滚齿等.,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,14,11.1.2齿轮的制造误差,齿轮加工误差的产生原因工艺系统的机床，刀具，夹具和齿坯的误差及安装，调整误差。 误差分

6、类： （1）按误差形成的原因分：刀具误差，机床误差，毛坯误差以及安装调整误差；,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,15,11.1.2齿轮的制造误差,齿轮加工误差的产生原因工艺系统的机床，刀具，夹具和齿坯的误差及安装，调整误差。 误差分类： （1）按误差形成的原因分： （2）按误差的方向分类： 切向误差，径向误差， 轴向误差；,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,16,11.1.2齿轮的制造误差,齿轮加工误差的产生原因工艺系统的机床，刀具，夹具和齿坯的误差及安装，调整误差。 误差分类： （1）按误差形成的原因分： （2）按误差的方向分类： （3）按误差项目分：单项误差和

7、综合误差。 （4）按误差的周期和频率分：长周期低频误差和短周期高频误差。,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,17,11.2 影响齿轮传动精度的影响因素及检验参数,单个齿轮的检验参数共14种，fpt, Fpk, Fp, fi, Fi, fi”, Fi”, Fr, Fa(ffa, fHa), Fb( ffb, fHb) 基本代号 F(f): 大写字母的为总偏差, 小写字母为单项或单齿偏差 上标：表示切向（单面啮合）, ”表示径向（双面啮合） 下标：p表示齿距， k表示跨齿数， i表示综合， r表示跳动， a表示齿廓(齿形), b表示螺旋线， f表示形状，H表示倾斜(角度) 还有控制侧

8、隙的齿厚上下偏差Esns、Esni和公法线上下偏差Ebns、Ebni,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,18,11.2 影响齿轮传动精度的影响因素及检验参数,11.2.1 影响传递运动准确性的因素及检验参数(5种：Fi, Fpk , Fp, Fi”, Fr) 11.2.2 影响传递运动平稳性的因素及检验参数(4种: Fa, fi, fi” , fpt) 11.2.3 影响传递运动载荷分布均匀性的因素及检验参数(1种：Fb) 11.2.4 影响齿侧间隙的因素及检验参数(2种：齿厚Sn, 公法线Wn),18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,19,11.2.1 影响齿轮传递运

9、动准确性的因素及检验参数,影响因素：影响传递运动准确性的误差，是指齿轮一转为周期的误差，即长周期低频误差。 主要是由于切齿加工中的几何偏心引起的径向误差运动偏心引起的切向误差 两者都表现为齿轮齿廓分布不均匀，造成齿轮在一转中的传动比变化。,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,20,1. 准确性-影响因素-几何偏心,几何偏心指切齿时回转中心和齿轮工作时的回转中心之间的偏移。 O-O为加工时的回转中心； O-O为齿轮工作时的回转中心即几何中心； 偏心量为e1 切齿时齿坯几何中心O相对于滚刀的位置是变化的，最大变动量为2e1。,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,21,1.准

10、确性-影响因素-几何偏心,切齿时齿高变化造成一侧深一侧浅，产生径向误差 齿距相对于O是相等的，然而相对于几何中心O却是不等的。 齿高变化齿距Pt变化，在一转周期内按正弦规律变化。,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,22,1.准确性-影响因素-运动偏心,运动偏心,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,23,1.准确性-影响因素-运动偏心,运动偏心是由于涡轮安装或加工等造成的涡轮几何中心和其回转中心不同心。 O-O是其回转中心 O”-O”是涡轮几何中心 造成和蜗杆啮合时涡轮的节圆半径变化，最大为r+e1y,最小为r-e1y,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,2

11、4,1.准确性-影响因素-运动偏心,和蜗杆啮合处的线速度为常数。 由于实际啮合的节圆半径变化，进而使涡轮的转速按照正弦规律变化； 分度涡轮最小最大转速为w+Dw, 最小为w-Dw。 齿轮安装在分度涡轮的轴上，因此齿坯的转速也随着变化。,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,25,1.准确性-影响因素-运动偏心,由于齿坯转速的变化，使得滚刀和齿坯的啮合点发生变化，进而使得齿形的基圆半径发生变化。 基圆半径的变化，使得齿形曲线发生变化，造成偏向量e2=rbmax-rbmin。,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,26,1.准确性-影响因素-运动偏心,具有运动偏心时，加工完的齿

12、轮的齿厚厚薄不均匀，进而使齿距发生变化，而产生切向误差（齿形误差）。 变化规律和旋转速度相同，按照正弦规律变化。,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,27,1.准确性-影响因素,几何偏心和运动偏心产生误差的比较 不同点： 几何偏心-齿廓形状和位置相对加工中心无误差，相对几何中心有误差，主要为齿高变化-径向误差 运动偏心-齿高不变，齿廓形状和位置相对运动中心和几何中心都有误差，主要为沿着圆周切线方向倾斜和偏移，为切向误差。 相同点：周期性，都是以一转为周期，成正弦规律变化；相对于几何中心都会引起齿距分布不均匀，导致啮合时转角误差，速比发生变化，影响传递运动的准确性。,18:03,第1

13、1章 圆柱齿轮传动的精度与检测,28,11.2.1 影响齿轮传动精度的影响因素及检验参数,2. 传递运动准确性的检验参数(5种) 切向综合总偏差Fi 齿距累积偏差Fpk（高速齿轮v15m/s） 齿距累积总偏差Fp 径向综合总偏差Fi” 径向跳动Fr,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,29,11.2.1 传递运动准确性检验参数,（1）切向综合总偏差（Fi） 被测齿轮与测量齿轮单面啮合时，在被测齿轮一转内，齿轮分度圆上实际圆周位移与理论圆周位移的最大差值。,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,30,（1）切向综合总偏差（F i）,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与

14、检测,31,a.齿距累积偏差(Fpk): 在端平面上接近齿高中部的一个与齿轮轴线同心的圆上任意两个同侧齿面间的实际弧长与理论弧长之差的代数差。 Fpk的值被限定在不大于1/8的圆周上评定。通常Fpk取k=Z/8. b .齿距累积总偏差（Fp）: 齿轮同侧齿面任意弧段（k=1Z）内的最大齿距累积偏差。,（2）齿距累积偏差(Fpk)和齿距累积总偏差（Fp）,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,32,（2）齿距累积偏差(Fpk)和齿距累积总偏差（Fp）,N=齿距序数； A=用二测头测得的相对齿距偏差值； B=所有A值的算数平均值； C=单个齿距偏差fpt，表示为A与B的差值； D=由fp

15、t (C)值依次连续累加而得的齿距累积偏差。,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,33,（2）齿距累积偏差(Fpk)和齿距累积总偏差（Fp）,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,34,(3)径向综合总偏差Fi ：,被测齿轮与理想精确的测量齿轮双面啮合时，在被测齿轮一转内，双啮仪中心距的最大值与最小值之差。,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,35,(3)径向综合总偏差Fi ：,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,36,(4)径向跳动Fr:,在齿轮一转范围内，测头在齿槽内与齿高中部双面接触，测头相对齿轮轴线的最大和最小径向距离之差。 Fr 2e1（

16、几何偏心量）,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,37,传递运动的准确性的检验组:,(1)切向综合总偏差Fi; (2)齿距累积总偏差Fp (3)齿距累积偏差Fpk (v15m/s) (4)径向综合总偏差Fi ; (5)径向跳动Fr. 其中齿距累积总偏差是必检项目，对高速齿轮检测齿距累积偏差。其他项目可根据用户需要附加检测或者用于代替齿距的检测。,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,38,11.2 影响齿轮传动精度的影响因素及检验参数,11.2.1 影响传递运动准确性的因素及检验参数(4种：Fi, Fpk( Fp), Fi”, Fr) 11.2.2 影响传递运动平稳性的因

17、素及检验参数(4种: Fa, fi, fi” , fpt) 11.2.3 影响传递运动载荷分布均匀性的因素及检验参数(1种：Fb) 11.2.4 影响齿侧间隙的因素及检验参数(2种：齿厚Sn, 公法线Wn),18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,39,11.2.2影响传动平稳性的主要因素及检验参数,影响因素 （1）两齿轮基节不等 （2）齿廓误差 检验参数 （1）齿廓偏差Fa （2）一齿切向综合偏差fi （3）一齿径向综合偏差fi” （4）单个齿距偏差fpt,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,40,11.2.2影响传动平稳性的主要因素及检验参数,1.影响因素: 影响传动平

18、稳性的误差是转动一齿范围内的短周期高频误差，它使齿轮传动瞬时速比发生变化。主要影响因素是两齿轮基节不等和齿廓误差. （1）两齿轮基节不等： 两个齿轮正确啮合的条件之一就是基圆齿距相 等。（基圆齿距又称为基节）齿轮的基节偏差是指实 际基节与公称基节之差。即齿轮齿形的位置误差.,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,41,11.2.2影响传动平稳性的主要因素及检验参数,当Pb1Pb2,前一对齿啮合已到啮合线终点时，而相继另一对齿尚未啮合，使速度突降； 当Pb1Pb2,前一对齿啮合未到啮合线终点时，而相继另一对齿已提前啮合线之外撞到齿顶边，使速度突然加快。,18:03,第11章 圆柱齿轮传

19、动的精度与检测,42,11.2.2影响传动平稳性的主要因素及检验参数,影响因素-齿廓误差（齿形误差） 齿轮理想啮合状态，是啮合点公法线始终通过节点且传动比是常数。而实际中由于加工齿形存在误差，啮合点变化，导致传动比变化。引起传动不平稳性。,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,43,11.2.2影响传动平稳性的主要因素及检验参数,2 检验参数 （1）齿廓偏差：实际齿廓偏离设计齿廓的量 除非另有规定，设计齿廓指端面齿廓 齿廓总偏差Fa 齿廓形状偏差ffa 齿廓倾斜偏差fHa,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,44,齿轮齿廓-教材中图的错误,18:03,第11章 圆柱齿轮传

20、动的精度与检测,45,齿轮齿廓-可用长度LAF,两端面基圆切线之差，指可用齿廓部分，齿顶（倒楞、倒圆）A（5）到齿根（圆角或挖根）F（6）点。,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,46,齿轮齿廓-有效长度LAE,有效齿廓部分。齿顶（倒楞、倒圆）A（5）到与相配齿轮的齿顶有效啮合点E（7）点。,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,47,齿轮齿廓-轮廓计值范围La,可用长度的一部分。一般指从E点开始延伸有效长度LAE的92%。,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,48,（1）齿轮齿廓偏差,齿廓总偏差（F） 在计值范围La内，包容实际齿廓迹线的两条设计齿廓迹线间的

21、距离。,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,49,（1）齿轮齿廓偏差,齿廓总偏差（F） 齿廓形状偏差（ff ） 在计值范围内，包容实际齿廓迹线的两条与平均齿廓迹线完全相同的曲线间的距离，且两条曲线与平均齿廓迹线的距离为常数。,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,50,（1）齿轮齿廓偏差,齿廓总偏差（F） 齿廓形状偏差（ff ） 齿廓倾斜偏差(fH ) 在计值范围的两端与平均齿廓迹线相交的两条设计齿廓迹线间的距离。,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,51,（1）齿轮齿廓偏差,齿廓偏差测量也叫齿形测量。 测量仪器通常在渐开线检查仪上进行测量的。 渐开线检查仪可

22、分为 万能渐开线检查仪 单盘式渐开线检查仪,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,52,2)一齿切向综合偏差fi,在被测齿轮在一齿转角内，实际转角与公称转角之差的最大幅度值.,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,53,是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮双面啮合一整圈时，对应一个齿距(360/ Z)的径向综合偏差。,(3)一齿径向综合偏差fi:,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,54,在端平面上,在接近齿高中部的一个与齿轮轴线同心的圆上,实际齿距与理论齿距的代数差.,(4)单个齿距偏差fpt:,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,55,(1)齿距比较

23、仪; (2)角度比较仪. (3)便携式比较仪.,(1),(2),(3),单个齿距精度的检测:,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,56,(1)齿廓总偏差F; (2)一齿切向综合偏差fi ; (3)一齿径向综合偏差fi ; (4)单个齿距偏差fpt ; 其中齿廓总偏差是标准规定的确定精度齿轮等级的必检项目，只要在用户同意，可以用其他项目代替齿廓总偏差评定平稳性。 从使用的角度看，fi最能反映平稳性，然而其检验成本高。,齿轮传动平稳性的精度的检验组：,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,57,11.2 影响齿轮传动精度的影响因素及检验参数,11.2.1 影响传递运动准确性的

24、因素及检验参数(4种：Fi， Fpk( Fp), Fi”, Fr) 11.2.2 影响传递运动平稳性的因素及检验参数(4种: Fa, fi, fi” , fpt) 11.2.3 影响传递运动载荷分布均匀性的因素及检验参数(1种：Fb) 11.2.4 影响齿侧间隙的因素及检验参数(2种：齿厚Sn, 公法线Wn),18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,58,11.2.3影响载荷分布均匀性的主要因素及检验参数,1影响因素: 载荷分布是否均匀，与啮合齿面的接触状态有关。 按啮合原理，一对齿轮在啮合过程中，由齿顶到齿根在全齿宽上依次接触，其接触线为直线。,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精

25、度与检测,59,11.2.3影响载荷分布均匀性的主要因素及检验参数,反映齿面接触状态的有齿高和齿宽两个方面的因素，其乘积构成实际的接触面积。 影响齿高方向载荷分布均匀性的误差是齿廓误差和基节偏差； 影响齿宽方向载荷分布均匀性的误差是齿轮轴线方向的误差，即螺旋线误差，螺旋线误差是指齿面与分度圆柱面的交线的形状和方向误差。,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,60,11.2.3影响载荷分布均匀性的主要因素及检验参数,2检验参数: (1)螺旋线总偏差F: (2)螺旋线形状偏差Ff: (3)螺旋线倾斜偏差fH:,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,61,11.2.3影响载荷分布

26、均匀性的主要因素及检验参数,2检验参数: (1)螺旋线总偏差F: 包容实际螺旋线迹线的两条设计螺旋线迹线间的距离. (2)螺旋线形状偏差ff: 即包容实际螺旋线迹线的两条与平均螺旋线迹线间完全相同的曲线间的距离. (3) )螺旋线倾斜偏差fH: 即与平均螺旋线迹线相交的设计螺旋线迹线间的距离. 评定齿轮承载的均匀性,只检验螺旋线总偏差F即可.,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,62,11.2.3影响载荷分布均匀性的主要因素及检验参数,直齿轮用测量心轴辅组测量； 斜齿轮的螺旋线偏差可在导程仪或螺旋角测量仪上测量。,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,63,11.2 影响

27、齿轮传动精度的影响因素及检验参数,11.2.1 影响传递运动准确性的因素及检验参数(4种：Fi， Fpk( Fp), Fi”, Fr) 11.2.2 影响传递运动平稳性的因素及检验参数(4种: Fa, fi, fi” , fpt) 11.2.3 影响传递运动载荷分布均匀性的因素及检验参数(1种：Fb) 11.2.4 影响齿侧间隙的因素及检验参数(2种：齿厚Sn, 公法线Wn),18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,64,11.2.4 影响齿轮侧隙的影响因素及检验参数,1.影响因素: “侧隙”是指两个相配合的齿轮的工作面相接触时,在两个非工作面之间所形成的间隙. 影响侧隙的变动原因有齿

28、厚偏差，齿距偏差和齿廓偏差等。 其中齿厚偏差是影响齿侧间隙的主要原因。 另外，两齿轮安装的中心距偏差，也将影响到侧隙的变动。,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,65,11.2.4 影响齿轮侧隙的影响因素及检验参数,1.影响因素: （1）侧隙分类 a. 圆周侧隙jwt:当固定两相啮合齿轮的一个,另一个所能转过的节圆弧长的最大值. b. 法向侧隙jbn:当两个齿轮的工作齿面相接触时,非工作齿面之间的最短距离. c. 径向侧隙jr:将两相配合的齿轮中心距缩小,直到左侧齿面与右侧齿面都接触时,其缩小的量.,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,66,11.2.4 影响齿轮侧隙的影响因素及检验参数,1.影响因素: (2) 公称齿厚 是指齿厚的理论值：在基本中心距下，形成无侧隙啮合。,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,67,11.2.4 影响齿轮侧隙的影响因素及检验参数,1.影响因素: (3) 最小侧隙推荐值 最小侧隙jbnmin:是两齿轮在最紧的允许中心距啮合时,在静态条件下存在的最小允许侧隙. 对于黑色金属齿轮和箱体，节圆线速度小于15m/s按照 （11-1） 最小侧隙于两个啮合齿轮上偏差关系为,18:03,第11章 圆柱齿轮传动的精度与检测,68,11.2.4 影响齿