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1、第十二章第十二章 渐开线圆柱齿轮公差及检测渐开线圆柱齿轮公差及检测 学 习 指 导 本章学习目的是了解圆柱齿轮的公差标准及其应 用。学习要求是了解具有互换性的齿轮和齿轮副必 须满足的四项使用要求；通过分析各种加工误差对 齿轮传动使用要求的影响，理解渐开线齿轮精度标 准所规定的各项公差及极限偏差的定义和作用；初 步掌握齿轮精度等级和检验项目的选用以及确定齿 轮副侧隙的大小的方法；掌握齿轮公差在图样上的 标注。 第一节 概述 一、齿轮传动的使用要求一、齿轮传动的使用要求 1传递运动的准确性 2传动的平稳性 即保证齿轮传动的每个瞬间传动 比变化小，以减小振动,降低噪声（主要控制齿轮以 一齿为周期的短
2、周期转角误差）。 3载荷分布的均匀性 即要求齿轮啮合时齿面接触 良好，以免引起应力集中，造成齿面局部磨损加剧 ，影响齿轮的使用寿命。 4传动侧隙的合理性 即保证齿轮啮合时，非工作 齿面间应留有一定的间隙。它对贮藏润滑油、补偿 齿轮传动受力后的弹性变形、热膨胀以及齿轮传动 装置制造误差和装配误差等都是必需的。否则，齿 轮在传动过程中可能卡死或烧伤。 二齿轮加工误差产生的原因 1.几何偏心 12 3 4 e几 e运 e刀 e蜗杆 oo oo o o oo机床工作台回转轴线 oo 工件孔轴线 oo分度蜗轮几何轴线 o o 齿坯 e几 oo 齿圈 孔的同心圆 o o e几 几何偏心的影响 2. 运动偏
3、心 3. 机床传动链的高频误差 4.滚刀的安装误差(e刀)和制造误差 (1)当主动轮基节大于从动轮基节时 (2)当主动轮基节小于从动轮基节时 小结 齿轮传动 的使用 要求 影响使用要求的误差（或因素） 传递 运动的准确 性 长周期误差：包括几何偏心和运动偏心分别引起的 径向和切向长周期（一转）误差。两种偏心同时存 在，可能叠加，也可能抵消。这类误 差用齿轮 上的 长周期偏差作为评 定指标 传动 的平稳性 短周期（一齿）误差：包括齿轮 加工过程中的刀具 误差、机床传动链 的短周期误差。这类误 差用齿 轮上的短周期偏差作为评 定指标 载荷分布的均匀性 齿坯轴线 歪斜、机床刀架导轨 的误差等。种类误
4、 差用轮齿 同侧齿 面轴向偏差来评定 侧隙的合理性 影响侧隙的主要因素是齿轮 副的中心距偏差和齿厚 偏差 第二节 渐开线圆柱齿轮精度的评定参数 一、轮齿同侧齿面偏差 1齿距偏差 （1） 单个齿距偏差 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 2齿廓偏差 齿廓偏差指实际齿廓偏离设计齿廓的量，该量为在 端平面内且垂直于渐开线齿廓的方向计值。 (1)有关齿廓偏差的相关定义 1)可用长度 等于两条端面基圆切线之差。其中一 条是从基圆到可用齿廓的外界限点，另一条是从基 圆到可用齿廓的内界限点。 2)有效长度 可用长度对应于有效齿廓的那部分。 3)齿廓计值范围 可
5、用长度中的一部分，在L内应 遵照规定精度等级的公差。 4）设计齿廓 符合设计规定的齿廓，当无其它限 定时，是指端面齿廓。 5）被测齿面的平均齿廓 设计齿廓迹线的纵坐标 减去一条斜直线的纵坐标后得到的一条迹线。 (2 ) 齿廓总偏差 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 (3) 齿廓形状偏差 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 (4) 齿廓倾斜偏差 在计值范围内的两端与平 均齿廓迹线相交的两条设计齿廓迹线间的距 离 齿顶齿根齿顶 齿顶齿根 AEFAEF AEF + + + _ _ _ F ff
6、 fH L L L LAE LAE LAE LAF LAF LAF L L L LAE LAE LAE LAFLAFLAF AEFAEF AEF+ + + _ _ _ LL LAE LAE LAE LAFLAF LAF L AEFAEF AEF F ff fH + + + _ Fff fH i) ii) iii) 3螺旋线偏差 螺旋线偏差指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 （1） 螺旋线总偏差 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 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曲线间 的距离 （3） 螺
7、旋线倾斜偏差 在计值范围的两端与平均螺 旋迹线相交的设计螺旋线迹线间的距离 iii) ii) 设计螺旋线 ； 实际螺旋线； 平均螺旋 线 + _ + F L b F L b L b L b L b L b L b L b L b _ + + _ _ + + + _ _ _ + + _ _ F FF F F F F i) 4切向综合偏差 （1）切向综合总偏差 指被测齿轮与测量齿轮单面 啮合检验时，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 （2）一齿切向综合偏差 在一个齿距内的切向综合 偏差，是指被测齿轮与测量齿轮单面啮合时，在被 测齿轮一个齿距内，齿轮分度圆上实际圆周位
8、移与 理论圆周位移的最大差值 1 2523 21 7 19 1715 1311 953 1 25 被检验齿轮的一转 Fi fi 齿轮编号1 二、齿轮径向综合偏差 1径向综合总偏差 指在径向(双面)综合检 验时，产品齿轮的左右齿面同时与测量齿轮 接触，并转过一整转时，出现的中心距的最 大值和最小值之差 2一齿径向综合偏差指当产品齿轮啮合一整 圈时，对应一个齿距(360/z)的径向综合偏 差值，亦即齿轮在一个齿距内双啮中心距的 最大变动量 0 fi的最大值 Fi 360/z 360 三、齿轮径向跳动 齿轮径向跳动Fr在标准的正文中没有给出， 只在GB/T 10095.22001的附录中给出 小结
9、评定指标公差或极限偏差 评定指标公差对传动 性能的主要影响 轮 齿 同 侧 齿 面 偏 差 齿距 偏差 单个齿距偏差fpt 单个齿距极限偏差 fpt 径 向 综 合 偏 差 与 径 向 跳 动 径 向 综 合 偏 差 径向 综合 总偏 差Fi 径向 综合 总公 差Fi 其中Fp、Fi、Fr 、Fi是长周期偏 差，影响齿轮传递 运动的准确性 。 Fi、Fr反映几何偏心引起的径向 误差，Fi、Fp反映几何偏心、运动 偏心引起切向误差 fpt、fi、fi及齿廓偏差是短周期 偏差，影响齿轮传动 的平稳性。 螺旋线偏差主要影响载荷分布的 均匀性。 齿距累积偏差Fp k 齿距累积极限偏差 Fp k 齿距累
10、积总偏差Fp齿距累积总公差Fp 齿廓 偏差 齿廓总偏差F齿廓总公差F 齿廓形状偏差ff齿廓形状公差ff 一 齿径 向综 合偏 差fi 一 齿径 向综 合公 差fi 齿廓倾斜偏差fH 齿廓倾斜极限偏差 fH 切向 综合 偏差 切向综合总偏差Fi切向综合总公差Fi 一齿切向综合偏差 fi 一齿切向综合公差 fi 螺旋 线 偏差 螺旋线总偏差F螺旋线总公差F 径向跳动 Fr 径向 跳动 公差 Fr 螺旋线形状偏差ff 螺旋线形状公差ff 螺旋线倾斜偏差fH 螺旋线倾斜极限偏 差fH 第三节 渐开线圆柱齿轮精度等级及应用 一、渐开线圆柱齿轮精度等级 1轮齿同侧齿面偏差规定了0、112共13个精度等级，
11、 其中0级最高，13级最低。标准适用范围为：分度圆直径为 510000mm，法向模数为0.570mm，齿宽为4 1000mm的渐开线圆柱齿轮。 2径向综合偏差规定了4、512共9个精度等级，其中4 级最高，12级最低。标准适用范围为：分度圆直径为5 1000mm，法向模数为0.210mm的渐开线圆柱齿轮。 3径向跳动 GB/ T10095.22001在附录B中推荐了0、 112共13个精度等级，其中0级最高，13级最低。适用 于分度圆直径为510000mm，法向模数为0.570mm ，齿宽为41000mm的渐开线圆柱齿轮。 三、齿轮精度等级的选择 1计算法 依据齿轮传动用途的主要要求，计算确定
12、出其 中一种使用要求的精度等级，再按其他方面要求， 作适当协调，来确定其它使用要求的精度等级 2类比法 类比法是依据以往产品设计、性能试验以及使用 过程中所积累的经验，以及较可靠的各种齿轮精度 等级选择的技术资料，经过与所设计的齿轮在用途 、工作条件及技术性能上作对比后，选定其精度等 级。 二、偏差的计算公式及允许值（自学二、偏差的计算公式及允许值（自学） 圆柱齿轮精度的适用范围 精度等级456789 圆周速度 (m/s) 直齿轮 35 斜齿轮 70 直齿轮 20 斜齿轮 40 直齿轮 至 15 斜齿轮 至 30 直齿轮 至 10 斜齿轮 至 15 直齿轮 至6 斜齿轮 至10 直齿轮 至2
13、斜齿轮 至4 工作条件 与 适用范围 特别精密分 度机构中或 在最平稳、 且无噪声的 极高速情况 下工作的齿 轮；特别精 密分度机构 中的齿轮 ； 高速汽轮机 齿轮 ；检测 67级齿轮 用的测量齿 轮 精密分度 机中或要 求极平稳 且无噪声 的高速工 作的齿轮 ；精密分 度机构用 齿轮 ；高 速汽轮机 齿轮 ；检 测89级 齿轮 用测 量齿轮 要求最 高效率且 无噪声的 高速平稳 工作的齿 轮；分度 机构的齿 轮；特别 重要的航 空、汽车 齿轮 ；读 数装置中 特别精密 传动 的齿 轮 增速和减 速用齿轮 传动 ；金 属切削机 床进刀机 构用齿轮 ；高速减 速器用齿 轮；航空 、汽车用 齿轮
14、；读 数装置用 齿轮 无需特别精 密的一般机 械制造用齿 轮；分度链 以外的机床 传动齿轮 ； 航空、汽车 制造业中不 重要齿轮 ； 起重机构用 齿轮 ；农业 机械中的小 齿轮 ；通用 减速器齿轮 用于粗 糙工作 的齿轮 各种机械采用的齿轮的精度等级 应用范围精度等级应用范围精度等级 测量齿轮35拖拉机610 汽轮减速器36一般用途的减速器69 金属切削机床38 轧钢设备 的小齿 轮 610 内燃机车与电气机 车 67矿用绞车810 轻型汽车58起重机机构710 重型汽车69农业机械811 航空发动机47 四、齿轮检验项目的确定 根据GB/ T10095.12001的规定 ，对于单个齿轮的加工
15、精度，应检验单个齿 距偏差、齿距累积总偏差、齿廓总偏差、螺 旋线总偏差。齿距累积偏差用于高速齿轮的 检验。 当检验切向综合偏差和时，可不必检验单 个齿距和齿距累积总偏差 。 五、齿轮精度等级在图样上的标注 7 GB/ T10095.12001 或 7 GB/ T10095.22001 6( )、7( 、) GB/ T10095.12001 第四节 齿轮坯的精度和齿面粗糙度 第四节 齿轮坯的精度和齿面粗糙度 一、基准轴线与工作轴线 基准轴线是由基准面中心确定的，是加工或检验 人员对单个齿轮确定轮齿几何形状的轴线。齿轮依 此轴线来确定各项参数及检测项目，确定齿距、齿 廓和螺旋线的偏差更是如此。 工作轴线是齿轮在工作时绕其旋转的轴线，它由 工作安装面的中心确定的。 设计者应力保基准轴线足够清楚和正确，从而满 足轮齿相对于工作轴线的技术要求。理想状况是基 准轴线与工作轴线相重合。 二、基准轴线的确定 1用两个“短的”圆柱或圆锥形基准面上设定 的两个圆的圆心来确定轴线上的两个点。 2用一个“长的”圆柱或圆锥形面来同时确定 轴线的方向和位置。 3轴线的位置用一个“短的”圆柱形基准面上 的一个圆的圆心来确定,而其方向用垂直于此 轴线的一个基准端面来确定。 三、齿轮坯精度 1
