《互换性与测量技术基础教学课件作者马霄第十章圆柱齿轮传动的互换性及检测》由会员分享，可在线阅读，更多相关《互换性与测量技术基础教学课件作者马霄第十章圆柱齿轮传动的互换性及检测（134页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十章 圆柱齿轮传动的互换性及检测,10. 1 概述 10. 2 圆柱齿轮的误差评定参数及检测 10. 3 齿轮副的误差评定参数及检测 10. 4 渐开线圆柱齿轮精度标准及应用,在机械产品中，齿轮传动应用极为普遍，它广泛地用于传递运动和动力以及精密分度。齿轮传动的质量和效率主要取决于齿轮的制造精度和齿轮副的安装精度。要保证齿轮在使用过程中传动准确平稳、灵活可靠、振动和噪声小等，就必须对齿轮误差和齿轮副的安装误差加以限制。随着科学技术的发展和生产水平的提高，产品对齿轮传动的性能要求也越来越高，因此了解齿轮误差对其使用性能的影响，掌握齿轮的精度标准和检测技术具有重要意义。,下一页,10. 1 概述
2、,下一页,上一页,一、齿轮传动的使用要求 按照用途不同，对齿轮传动使用要求主要表现在以下四个方面: 1.传递运动的准确性 齿轮传动理论上应按照设计规定的传动比传递回转的角度，即当主动齿轮转过一个角度时，从动齿轮应按传动比i准确地转动相应的角度2 =i1。但实际上由于存在加工误差和安装误差，从动齿轮的实际转角2偏离其理论转角。2而出现实际转角误差2 =2-2。传递运动的准确性是指要求齿轮在一转范围内传动比的变化尽量小，它可以用一转过程中产生的最大转角误差来表示。,10. 1 概述,下一页,上一页,在齿轮传动中，限制齿轮在一转内的最大转角误差不超过一定的限度，才能保证齿轮传递运动的准确性。 2.传
3、动的平稳性 齿轮传动瞬时传动比的变化会引起齿轮传动中的冲击、振动和噪声。传动的平稳性是指要求齿轮在一转范围内多次重复的瞬时传动比的变化尽量小，以减少齿轮传动中的冲击、振动和噪声，保证传动平稳。它可以用控制齿轮转动一个齿的过程中的最大转角误差来保证。 3.载荷分布的均匀性,10. 1 概述,下一页,上一页,10. 1 概述,在传动中，齿轮工作齿面应接触良好，均匀受载，以避免传动载荷较大时齿面产生应力集中，引起齿面磨损加剧、早期点蚀甚至折断。载荷分布的均匀性是指要求啮合齿面能较全面地接触，使齿面上的载荷分布均匀，以保证齿轮传动有较高的承载能力和较长的使用寿命。 4.齿侧间隙的合理性 齿侧间隙(简称
4、侧隙)是指要求装配好的齿轮副啮合时非工作齿面之间有适当的间隙，以保证储存润滑油和补偿制造与安装误差及热变形，使其传动灵活。过小的齿侧间隙可能造成齿轮卜死或烧伤现象，过大的齿侧间隙会引起反转时的冲击及回程误差。因此应当保证齿轮的侧隙在一个合理的数值范围之内。,下一页,上一页,不同用途和不同工作条件的齿轮及齿轮副，对上述要求的侧重点是不同的。例如:控制系统或随动系统的齿轮、机床分度盘机构中的分度齿轮的侧重点是传递运动的准确性，以保证主、从动齿轮的运动协调、分度准确;汽车和拖拉机变速齿轮以及机床变速箱中的齿轮，其传动的侧重点是传动平稳性，以降低噪声;轧钢机、矿山机械、起重机中的低速重载齿轮传动的侧重
5、点是载荷分布的均匀性，以保证承载能力;涡轮机中高速重载齿轮传动对三项精度的要求都很高，而且要求很大的齿侧间隙，以保证较大流量的润滑油通过。,10. 1 概述,下一页,上一页,二、齿轮的主要加工误差 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。齿轮的加工方法很多，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
6、轮的加工误差及影响因素，如图10-1所示。,10. 1 概述,下一页,上一页,10. 1 概述,1.产生加工误差的主要因素 (1)几何偏心。齿坯在机床上的安装偏心，即齿坯定位孔的轴线与机床工作台的回转轴线不重合而产生的偏心，如图10-1中OO1(e1)。它是指由于齿坯定位孔与心轴之间有间隙，且因为两轴线调整不重合造成的。 (2)运动偏心。由机床分度蜗轮的轴心线与机床工作台回转轴线不重合产生的偏心为运动偏心，如图10-1中OO2(e2)。 (3)机床传动链周期误差。主要由传动链中分度机构各元件误差引起，尤其是分度蜗杆的径向跳动和轴向跳动的影响。 (4)滚刀的制造误差和安装误差。滚刀的齿形角误差、
7、滚刀的径向跳动、轴向窜动等。,下一页,上一页,10. 1 概述,(5)齿坯本身的误差，包括尺寸、形状、位置误差。 2.齿轮加工误差分类 由于加工工艺系统误差因素很多，加工后产生的齿轮误差的形式也很多。为了区别和分析齿轮各种误差的性质、规律及其对齿轮传动的影响，从不同的角度对齿轮加工误差分类如下: (1)长周期误差和短周期误差。滚齿时，齿廓的形成是刀具对齿坯周期性连续滚切的结果，加工误差具有周期性。 齿轮回转一周出现一次的周期误差称为长周期误差。长周期误差主要由几何偏心和运动偏心产生，以齿轮一转为一个周期。这类周期误差主要影响齿轮传动的准确性，当转速较高时，也影响齿轮传动的平稳性。,上一页,下一
8、页,10. 1 概述,齿轮转动一个齿距中出现一次或多次的周期性误差称为短周期误差。短周期误差主要由机床传动链和滚刀制造误差与安装误差产生的。该误差在齿轮一转中多次反复出现。这类误差主要影响齿轮传动的平稳性。 (2)径向误差、切向误差、轴向误差。在切齿过程中，由于切齿工具距离切齿坯之间径向距离的变化所形成的加工误差为齿廓径向误差(图10-2)。几何偏心是齿轮径向误差的主要来源。滚刀的径向跳动也会造成径向误差。即切齿过程中齿坯相对于滚刀的径向距离产生变动，致使切出的齿廓相对于齿轮配合孔的轴线产生径向位置的变动。加工出来的齿轮一边的齿高增大，另一边的齿高减小，在以齿轮旋转中心为圆心的圆周上，轮齿分布
9、不均匀。,现代制造业的特点是生产规模大、分工细、协作单位多、互换性要求高。如何协调各个生产环节，使分散的、局部的生产部门和生产环节保持技术统一，成为一个有机的生产系统，以实现互换性生产呢?标准和标准化正是实现这种功能的主要途径和手段。实行标准化是互换性生产的基础。 在切齿过程中，由于滚切运动的回转速度不均匀，使齿廓沿齿轮回转的切线方向产生的误差为齿廓切向误差(图10-3)。运动偏心是造成齿轮切向误差的主要因素。运动偏心造成齿坯的旋转速度不均匀，因此加工出来的齿轮齿距在分度圆上分布不均匀。 不管是径向误差还是切向误差，都会造成齿轮传动时输出转速不均匀，影响其传动的准确性。,下一页,10. 1 概
10、述,上一页,在切齿过程中，由于切齿刀具沿齿轮轴线方向走刀运动产生的加工误差为齿廓轴向误差。如刀架导轨与机床工作台轴线不平行、齿坯安装倾斜等，均使齿廓产生轴向误差。 齿轮的径向误差、切向误差、轴向误差如图10-4所示。 了解和区分齿轮误差的周期性和方向特性，对分析齿轮各种误差对齿轮传动性能的影响，以及采用相应的测量原理和方法来分析和控制这些误差，具有十分重要的意义。,返 回,上一页,10. 1 概述,根据齿轮误差项口对齿轮传动性能的主要影响，国家标准GB/T 10095-1988将评定参数分为三个组:第I组为影响齿轮传动准确性的误差，第II组为影响齿轮传动平稳性的误差，第I组为影响齿轮载荷分布均
11、匀性的误差。 一、影响齿轮传动准确性的主要误差评定参数及检测 影响齿轮传动准确性的主要误差是长周期误差，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参数主要有以下5个: 1.切向综合误差Fi,下一页,10. 2 圆柱齿轮的误差评定参数及检测,下一页,上一页,切向综合误差Fi是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮单面啮合检验时，在被测齿轮一转内，实际转角与公称转角之差的总幅度值，以分度圆弧长计值。在GB/T 10095. 1-2001中，该误差以切向综合总偏差烈表示，以齿轮分度圆上实际圆周位移与理论圆周位移的最大差值计值。 切向综合误差由单面啮合综合检查仪测得。单啮仪能实现或模拟均匀的运动传递
12、，并具有比较装置把被测齿轮的实际转角与理论转角进行比较，再通过记录装置将转角误差以曲线形式表示出来。如图10-5所示。被测齿轮1与测量齿轮2在设计中心距a上作单面啮合，。,10. 2 圆柱齿轮的误差评定参数及检测,下一页,上一页,它们分别与直径等于齿轮分度圆直径的两个制造精确的摩擦圆盘3和4同轴安装，齿轮1和圆盘3可在同一轴上作相对转动。圆盘模拟准确传动，比较装置能将圆盘3相对于齿轮1的角位移测量出来，再通过记录装置记录下来。记录曲线如图10-6所示。比较装置可以采用机械传动、光栅、电子、磁分度等。我国口前主要采用光栅式单啮仪。 齿轮的切向综合误差反映了齿轮运动的不均匀性，以齿轮转动一周为周期
13、而变化，反映出几何偏心、运动偏心和长周期误差、短周期误差对齿轮传动准确性影响的综合结果。该偏差的测量状态接近于齿轮的实际工作状态，是评定齿轮传递运动准确性的一项最完善的综合指标，仅限于评定高精度的齿轮。,10. 2 圆柱齿轮的误差评定参数及检测,下一页,上一页,2.齿距累积误差FP、k个齿距累积误差FPK 齿距累积误差FP是指在分度圆上，任意两个同侧齿面间的实际弧长与公称弧长之差的最大绝对值。k个齿距累积误差FPK、是指在分度圆上，k个齿距的实际弧长与公称弧长之差的最大绝对值，k为2到小于z/2的整数。规定FPK、主要是为了限制齿距累积误差集中在局部圆周上。 在GB/T 10095. 1-20
14、01中，规定有齿距累积总偏差凡和齿距累积偏差FPK。凡为齿轮同侧齿面任意弧段(k=1至k =z)内的最大齿距累积偏差。FPK是指任意k个齿距的实际弧长与理论弧长的代数差，理论上它等于这k个齿距的各单个齿距偏差的代数和。FPK值被限定在不大于1/8的圆周上评定。,10. 2 圆柱齿轮的误差评定参数及检测,下一页,上一页,因此，FPK的允许值适用于齿距数k为2到小于在z/8的弧段内。通常，FPK取k = z/8就足够了。如果对于特殊的应用(如高速齿轮)还需检验较小弧段，并规定相应的k数。 齿距累积误差和k个齿距累积误差常用齿距仪、万能测齿仪、光学分度头等仪器进行测量。测量方法分为绝对测量和相对测量
15、两种，其中以相对测量应用最广。 相对测量可以用万能测齿仪或齿距仪，定位基准可采用以齿顶圆、齿根圆定位或者以孔定位。如图10-7所示，用齿距仪测量时，用定位量脚1和3在被测齿轮顶圆上定位，令固定量脚5和活动量脚4在同侧相邻两齿的齿高中部与齿面接触，以该齿轮上任意一个齿距为基准,10. 2 圆柱齿轮的误差评定参数及检测,下一页,上一页,齿距，将仪器指示表调整到零位，依次测出其余齿距对基准齿距的偏差，然后通过数据处理，求得齿距偏差。如图10-8所示。 齿距累积误差是齿轮实际轮齿的各同侧齿廓与分度圆的交点中，任意两点位置相对于理论位置的最大误差，反映了轮齿在分度圆上分布不均。可以用来评定齿轮传动准确性
16、。 齿距累积误差与切向综合误差都是齿轮传动准确性综合性的评定参数，但用前者评定齿轮的传递运动的准确性不及后者全面。因为齿距累积误差是在圆周上逐齿测得(每齿测一点)，获得的误差曲线为一折线，它是有限个点的误差，不能反映任意两点间传动比变化情况，,10. 2 圆柱齿轮的误差评定参数及检测,下一页,上一页,而切向综合误差是被测齿轮与测量齿轮在单面啮合连续运转中测得的一条连续记录误差曲线，全面反映出齿轮任意时刻传动比的变化。 3.齿圈径向跳动Fr 齿圈径向跳动Fr是指在齿轮一转范围内，测头在齿槽内于齿高中部双面接触，测头相对于齿轮轴线的最大变动量，如图10-9所示。 在GB/T 10095.2-2001中，该参数以径向跳动F:表示，即测头(球形、圆柱形、砧形)相继置于每个齿槽内时，从它到齿轮轴线的最大和最小径向距离之差。检查中，测头在近似齿高中部与左右齿面接触。,10. 2 圆柱齿轮的误差评定参数及检测,齿圈径向跳动通常用径向跳动仪来测量。测量时，以齿轮孔为基准，测头依次放人各齿槽内，在齿高中部与齿面双面接
