第9章齿轮精度.ppt

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1、1 齿轮是用来传递运动和动力的一种常用机构。根据齿轮的工况可将齿轮分为三种：1、分度齿轮、读数齿轮 该类齿轮主要用于精密机床的分度机构、测量仪器上的读数机构齿轮，由于其分度要求准确，负荷不大，转速低，所以对齿轮传递运动准确性要求较高，且要求侧隙要小。2、传动齿轮 该类齿轮主要用于高速传动的齿轮，如汽轮机、高速发动机、减速器及高速机床的变速箱中的齿轮传动，传递功率大，圆周速度高，要求工作时振动、冲击和噪声要小，所以这类高速齿轮对以上传动平稳、载荷分布均匀等要求较高。3、传力齿轮 该类齿轮主要用于传递动力的齿轮，如矿山机械、重型机械等中的低速齿轮，工作载荷大，模数和齿宽均较大，转速一般较低，所以这

2、类动力齿轮载荷分布的均匀性要求较高。凡有齿轮传动的机械产品，其工作性能、承载能力、使用寿命和工作精度等都与齿轮的传动质量密切相关。而齿轮本身的制造精度及齿轮副的安装精度对齿轮传动质量起着主要作用。2 GB/T 10095.1.2 2001渐开线圆柱齿轮 精度及GB/Z 18620.1.2002圆柱齿轮 检验实施规范。这次修订是直接与国际标准接轨，等同采用了国际标准。3计划学时：1.5学时本章要点齿轮误差的综合测量及其评定指标齿轮副误差的评定指标评定齿轮传动质量的单项测量指标及测量方法渐开线圆柱齿轮精度标准4 在 GB/T 10095.1中规定了齿距偏差、齿距累积偏差、齿距累积总偏差、齿廓总偏差

3、、齿廓形状偏差、齿廓倾斜偏差、螺旋线总偏差、螺旋线形状偏差和螺旋线倾斜偏差，共9项单项指标。51、单个齿距偏差（fpt）指在端平面上，接近齿高中部的一个与齿轮轴线同心的圆上，实际齿距与理想齿距的代数差。2、齿距累积偏差（Fpk）任意k个齿距的实际弧长与理论弧长的代数差，除另有规定，Fpk值被限制在不大于1/8的圆周上评定，因此Fpk的允许值适用于齿距数为2到小于z8的弧段内，通常k取z/8。3、齿距累积总偏差（Fp）齿轮同侧齿面任意弧段（k1至kz）内的最大齿距累积偏差。67齿廓偏差中涉及以下几个基本概念：可用长度（LAF）：等于两条端面基圆切线之差。其中一条从基圆到可用齿廓的外界限点，另一条

4、是从基圆到可用齿廓的内界限点。有效长度（LAE）：可用长度中对应有效齿廓的那部分。齿廓计值范围（La）：是可用长度的一部分，在La内应遵照规定精度等级的公差。除特殊规定外，其长度等于从E点开始延伸到有效长度LAE的92%。设计齿廓：符合设计规定的齿廓，当无其他限定时，是指端面齿廓。81、齿廓总偏差（F）指在计值范围内，包容实际齿廓迹线的两条设计齿廓迹线间的距离。2、齿廓形状偏差（ffa）是指在计值范围内，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3、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910螺旋线

5、偏差是在端面基圆切线方向上测得的实际螺旋线偏离设计螺旋线的量。111、螺旋线总偏差（F）在计值范围内，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）在计值范围内，包容实际螺旋线迹线的两条与平均螺旋线迹线完全相同的曲线间的距离，且两条曲线与平均螺旋线迹线的距离为常数。3、螺旋线倾斜偏差（fH）在计值范围的两端与平均螺旋线迹线相交的设计螺旋线迹线间的距离。1213Fr Fr是指在齿轮一转范围内，测头在齿槽内(或轮齿上)于齿高中部双面接触，测头相对于齿轮轴心线的最大变动量 齿距、齿廓、螺旋线、径跳测量可在齿轮测量中心测量。14齿轮误差综合测量是指被测齿轮与理想精确齿轮，两

6、齿轮以单面或双面啮合时，测得沿啮合线方向或直径方向的综合误差。15切向综合总偏差Fi是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮单面啮合时，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16一齿切向综合偏差fi是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮单面啮合时，在一个齿距上的切向综合偏差 17Fi是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮双面啮合时，在被测齿轮一转内的双啮中心距的最大值和最小值之差，其中双啮中心距是指被测齿轮与精确测量齿轮紧密啮合时的中心距。18（fi）fi是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮双面啮合时，对应一个齿距的径向综合偏差值。199.3.1齿轮副的中心距偏差fa中心距偏差是指在齿轮副的

7、齿宽中间平面内，实际中心距与公称中心距之差。fa主要影响齿轮副侧隙，必须限制在极限偏差范围内。209.3.2轴线的平行度偏差1、轴线平面内偏差（f）轴线平面内偏差是在两轴线的公共平面上测量的，它影响螺旋线啮合偏差。2、轴线垂直上的偏差（f）轴线垂直上的偏差是在与轴线公共平面垂直的“交错轴平面”上测量的。轴线平面内偏差对螺旋线啮合偏差的影响是工作压力角的正弦函数，而垂直平面上的轴线偏差的影响是工作压力角的余弦函数，对这两种偏差要规定不同的最大推荐值。219.3.3齿轮副的接触斑点 齿轮副的接触斑点是指对安装好的齿轮副，在轻微制动下，运转后齿面上分布的接触擦亮痕迹。接触痕迹的大小在齿面展开图上用百

8、分比计算。百分比越大，分布均匀性越好。沿齿长方向的接触斑点主要影响齿轮副的承载能力，沿齿高方向的接触斑点主要影响工作平稳性。接触斑点综合反映了齿轮的加工和安装误差。为满足齿轮副齿面载荷分布均匀性要求，齿轮副的接触斑点不小于规定的百分比。22239.3.4齿轮副的侧隙齿轮副的侧隙是指两个相配齿轮的工作齿面接触时，在两个非工作齿面之间形成的间隙。圆周侧隙jwt是指安装好的齿轮副，当其中一个齿轮固定时，另一齿轮所能转过的节圆弧长的最大值。法向侧隙jbn是指安装好的齿轮副，当工作齿面接触时，非工作齿面之间的最小距离径向侧隙 jr是指将两个相配齿轮的中心距缩小，直到左侧和右侧齿面都接触时的中心距缩小量2

9、42、影响齿轮副侧隙的偏差在齿轮的加工误差中，影响齿轮副侧隙的误差主要是齿厚偏差和公法线平均长度偏差。1）齿厚偏差与齿厚公差 齿厚偏差是指分度圆柱面上齿厚实际值与公称值之差 为了保证齿轮传动侧隙，齿厚的上、下偏差均应为负值。齿厚公差是指齿厚偏差的最大允许值。2526由于在分度圆柱面上齿厚不便于测量，所以实际测量时用齿厚游标卡尺测量分度圆弦齿厚。测量弦齿厚有局限性，可改用测量公法线平均长度偏差的方法。272）公法线平均长度偏差及其平均长度公差公法线平均长度偏差是指在齿轮一周内，公法线长度平均值与公称值之差。当压力角为20时014.0)12(476.1 zkmW公称5.09zk281、传递运动准确

10、性2、传动平稳。3、动力齿轮载荷分布的均匀性。4、传动侧隙 29加工误差来源及影响1、几何偏心和运动偏心，影响传动准确性2、机床传动链的高频误差，影响传动平稳性3、刀具制造误差，影响传动平稳性4、刀具安装，影响齿轮载荷分布的均匀性 30齿轮精度等级国家标准对圆柱齿轮不分直齿与斜齿，精度等级由高至低划分为012共 13 个精度等级。其中 02级目前一般单位尚不能制造，称为有待发展的展望级；35级为高精度等级；68级为中等精度等级，9级为较低精度等级；1012级为低精度等级。偏差的允许值31类比法，表9-832由于各种偏差之间存在相关性和可替代性，新标准对单个齿轮规定了三项强制检查项目：齿距类的偏

11、差（齿距累积总偏差Fp，齿距累积偏差Fpk，齿距偏差包括单个齿距偏差fpt）、齿廓偏差（F）、螺旋线偏差（F），而其它项目都不是必检项目。提高批量生产的齿轮检验效率，可采取双面啮合综合测量来代替单项测量；为了进一步分析齿廓总偏差(Fp)产生的原因，可检测齿廓形状偏差(Ff)和齿廓倾斜偏差(FH)33根据国内企业多年来贯彻旧标准的经验和目前齿轮生产的控制水平，建议供需双方依据齿轮功能要求、生产批量和手段，按表推荐的检验组来选取某一个检验组 检验组检验项目偏差代号适用等级1Fp、F、F、Fr392Fp与Fpk、F、F、Fr393Fp、fpt、F、F、Fr394Fi、fi695Fi、fi366Fpt

12、、Fr101234齿轮副侧隙由齿轮工作条件决定，与齿轮的精度等级无关。如汽轮机中的齿轮传动，因工作温度升高，为保证正常润滑，避免因发热而卡死，要求有大的保证侧隙，而对于需要正反转读数机构中的齿轮传动，为避免空程的影响，则要求有较小的保证侧隙。齿轮副侧隙是在装配后自然形成的，侧隙的大小主要决定于齿厚和中心距。35由于各种因素影响，计算所需法向最小侧隙的是较困难的，为简单起见，对中等模数、节圆速度小于15m/s，齿轮与箱体材料为黑色金属，轴、轴泵都采用商业制造公差的齿轮传动，推荐按下式计算，表9-10)03.00005.006.0(32minnibnmaj36最小侧隙jbnmin是由齿厚上偏差 E

13、sns（为负值）保证的。若主动轮与被动轮取相同的齿厚上偏差，即 Esns1=Esns2则有：Esns1Esns2jhnmin/2cos（n）371、中心距极限偏差fa中心距偏差不但会影响齿侧间隙，而且对齿轮啮合的重合度也有影响新标准仅仅给出了考虑中心距公差的因素，没有给出具体偏差值。设计者可以借鉴某些成型的老产品来确定中心距偏差，也可以参考旧标准来选择fa值，如表912所示。383、接触斑点检验产品齿轮在其箱体内啮合所产生的接触斑点可用于评定齿面间的载荷分布情况，这对于低速动力齿轮尤为重要。在GB/Z 18620.4-2002中给出了直齿、斜齿轮装配后接触斑点的推荐值。39GB/Z 18620

14、.3-2002中有关规定确定了基准轴线和齿坯公差 1、确定基准轴线的方法 2、齿坯公差：指在齿轮坯上影响齿轮加工和传动质量的表面的精度包括尺寸精度，形位精度和表面粗糙度分别参考各表401）若齿轮的各检验项目为同一精度等级时，可直接标注精度等级和标准号，如齿轮各检验项目同为7级，则标注为:7 GB/T10095.l或7 GB/T10095.2 2）若齿轮各检验项目的精度等级不同时，应分别标注，如:6(F)，7(Fp、F、)，GB/T 1 0095.1 41其步骤如下：1)确定齿轮的精度等级；2)齿轮检验组的选择及其公差值的确定；3)选择侧隙和计算齿厚偏差 4)确定齿坯公差和表面粗糙度；5)公法线

15、平均长度极限偏差的换算；6)绘制齿轮零件图。42【例】现有某机床传动箱中传动轴上一对直齿圆柱齿轮，在z126，z256，m2.75，b128，b224，两轴承中间距离L90mm，n1=1650r/min,齿轮与箱体材料分别为钢和铸铁，单件小批生产。试设计小齿轮精度，确定检验项目，画出齿轮工作图。43解：1、确定齿轮精度等级 设齿轮既传递运动又传递动力，因此可根据其节圆运动速度确定精度等级：smdnv/2.610006016502675.214.3100060 参考表9-8，可确定齿轮传动平稳性的偏差项目为8级精度，对传动准确性要求不高，取9级精度，对载荷均匀有要求，取8级精度。442、选择检验

16、项目及公差值该齿轮属中等精度、小批量生产，没有对齿轮局部范围提出更严格的噪音、振动要求，因此第检验组，并查得：Fpt0.017 Fp0.076F0.022F0.021 Fr0.061 45mmzzma75.1122/)5626(75.22/)21(1133.03/)03.00005.006.0(2minnibnmj 3、选择侧隙和计算齿厚偏差齿轮中心距：代入公式（75）求出最小侧隙推荐值：由公式得齿厚上偏差：071.0)20cos2/(133.0cos2/minbnsnsjE464、确定齿坯精度该齿轮为非连轴齿轮，按 GB/Z 1860.3可求出齿坯形位公差；按GB/Z 18620.4查得表面糙度允许值，将它们标在齿轮工作图上。474.35.09265.09zkmmzkmW294.1926014.0132(476.1 75.2 1014.0)12(476.1）公称5 公法线公称长度：取k3则：486 绘制齿轮工作图 49齿数Z26法向模数mn2.75齿形角20螺旋角0径向变位系数0齿顶高系数Ha*1精度等级7GB10095.12001配对齿轮图号齿数56齿轮副中心距及其偏差a土fa11