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1、1,第七章、圆柱齿轮公差与检测,2,基本要求,了解渐开线圆柱齿轮传动的精度要求。了解齿轮误差产生的原因及误差特性。了解圆柱齿轮传动精度的评定指标。掌握渐开线圆柱齿轮传动精度的设计的基本方法。,3,7.1渐开线圆柱齿轮传动的使用要求,传递运动的准确性：属运动精度的要求，应限制齿轮一转中最大转角误差 。齿轮运转平稳性：属运动平稳性精度：要求没有冲击、振动和噪声。要限制一齿距角范围内转角误差的最大值。载荷分布均匀性：属接触精度要求齿侧间隙：在齿轮传动过程中，非接触面一定要有合理的间隙。,4,5,不同圆柱齿轮的传动精度要求,上述4项要求，前三项是对齿轮的精度要求。对于不同用途、不同工作条件的齿轮精度的
2、侧重点也应有所不同。如：对于分度机构，仪器仪表中读数机构的齿轮，齿轮一转中的转角误差不超过12，甚至是几秒，此时，传递运动准确性是主要的；对于高速、大功率传动装置中用的齿轮，如汽轮机减速器上的齿轮，圆周速度高，传递功率大，其运动精度、工作平稳性精度及接触精度要求都很高，特别是瞬时传动比的变化要求小，以减少振动和噪声；对于轧钢机、起重机、运输机、透平机等低速重载机械，传递动力大，但圆周速度不高，故齿轮接触精度要求较高，齿侧间隙也应足够大，而对其运动精度则要求不高。,6,不同圆柱齿轮的传动精度要求,侧隙是独立与三项精度要求之外的另一类要求。齿轮副所要求的侧隙大小，主要取决于齿轮副的工作条件。,7,
3、7.2影响齿轮使用要求的主要误差,1.影响齿轮传递运动准确性的主要误差 2.影响齿轮传递运动平稳性的主要误差 3.影响齿轮载荷分布均匀性的主要误差 4.影响齿轮侧隙的主要误差影响上述4项要求的误差因素，主要包括齿轮的加工误差和齿轮副的安装误差。,8,9,10,几何偏心,以滚切直齿圆柱齿轮为例，分析在切齿过程中造成齿距不均的主要误差 。齿坯孔与机床心轴的安装偏心（e1），也称几何偏心e1 。齿轮坯滚切成如图所示的齿轮，使齿面位置相对于齿轮孔的中心在径向发生了变化，该齿轮工作时产生以一转为周期的转角误差。,影响齿轮传递运动准确性的主要误差,11,12,运动偏心,分度蜗轮轴线与工作台中心线的安装偏心
4、（e1y） 。运动偏心并不产生径向误差，而往齿轮产生切向误差。以上两项误差均以齿坯一转为周期，同时存在，应以两者综合造成齿轮的齿距分布不均而产生的转角误差最大值（它的线性值称齿距累积总偏差）来评定准确性。,13,14,运动偏心,15,影响齿轮传递运动平稳性的主要误差,单个齿距偏差同侧相邻齿廓间的实际齿距与理论齿距的代数差齿廓偏差齿轮端平面内实际齿廓形状对渐开线的形状误差,HOME,16,17,18,齿轮渐开线的形成,19,20,一对渐开线齿轮的啮合过程,21,22,螺旋线偏差（齿宽方向） 实际螺旋线对理想螺旋线的偏离量齿廓偏差（齿高方向）,HOME,影响齿轮载荷分布均匀性的主要误差,23,影响
5、齿轮侧隙的主要误差,齿厚偏差及其变动量,HOME,-实际齿厚与公称齿厚之差,24,圆柱齿轮应检精度的指标,根据齿轮精度要求，把齿轮的误差分成影响运动准确性误差、影响运动平稳性误差、影响载荷分布均匀性误差和影响侧隙的误差。并相应提出应检精度的指标。运动准确性的应检验指标 平稳性的应检验指标载荷分布均匀性应检验指标 侧隙应检验指标 齿轮副精度的评定指标 HOME,25,运动准确性的应检验指标,齿距累积总偏差（Fp）及齿距累积偏差（Fpk）运动准确性合格条件： FpFp对于高速齿轮还应满足：Fpk FpkFpk,26,齿距累积总偏差（Fp）及齿距累积偏差（Fpk）,齿轮端平面上，在接近齿高中部与齿轮
6、基准轴线同心的圆上,任意两个同侧齿面间的实际弧长与理论弧长代数差的最大绝对值为Fp 。齿距累积偏差Fpk是指在齿轮端平面上，在接近齿高中部与齿轮基准轴线同心的圆上，任意K个齿距间的实际弧长与理论弧长代数差的最大绝对值，K为2到小于Z8的整数 。对于一般齿轮传动,不需要检测Fpk 。齿距累积误差反映了一转内任意个齿距的最大变化，它直接反映齿轮的转角误差，是几何偏心和运动偏心的综合结果。因而可以较为全面地反映齿轮的传递运动准确性。,27,28,运动平稳性的应检验指标,单个齿距偏差 （fpt ） 齿廓总偏差（F）齿轮运动平稳性合格条件： fpt， Fmax F,29,单个齿距偏差 （fpt ）,单个
7、齿距偏差是指在齿轮端平面上，在接近齿高中部与齿轮基准轴线同心的圆上，实际齿距与理论齿距代数差 。取最大绝对值fptmax 作检测值齿距偏差可在测量齿距累积误差时得到，所以比较简单。该项偏差主要由机床误差产生。,HOME,30,齿廓总偏差（F）,齿廓总偏差是在端截面上，齿形工作部分内（从齿廓有效长度扣除齿顶倒棱部分），包容实际齿廓迹线且距离为最小的两条设计齿廓迹线间的法向距离。设计齿形可以根据工作条件对理论渐开线进行修正为凸齿形或修缘齿形。齿廓误差会造成齿廓面在啮合过程中使接触点偏离啮合线，引起瞬时传动比的变化，破坏了传动的平稳性。,31,载荷分布均匀性的应检验指标,齿轮工作时，两齿面接触良好，
8、才能保证齿面上载荷分布均匀。在齿高方向上，齿廓偏差会影响两齿面的接触；在齿宽方向上，螺旋线偏差会影响两齿面的接触。 在齿高方向,齿廓偏差是传动平稳性的检验指标螺旋线偏差:在端面基圆切线方向上，测得的实际螺旋线对设计螺旋线的偏离量.,HOME,32,螺旋线总偏差（F）,螺旋线总偏差（F）： 齿宽有效部分范围内（端部倒角部分除外），包容实际螺旋线且距离为最小的两条设计螺旋线之间的法向距离 。直齿轮的设计螺旋线为直线。合格条件： Fmax F,33,侧隙的评定指标,为使齿轮啮合时有一定的侧隙，应将箱体中心距加大或将轮齿减薄。考虑到箱体加工与齿轮加工的特点，宜采用减薄齿厚的方法获得齿侧间隙（即基中心距
9、制）。为控制齿厚减薄量，以获得必要的侧隙，可以采用下列评定指标：齿厚偏差（ESn），公法线长度偏差（EW）,34,齿厚偏差（ESn）,为了保证一定的齿侧间隙，齿厚的上偏差（ESnS），下偏差（ESni）一般都为负值。齿厚偏差是指在齿轮分度圆柱面上，齿厚的实际值与公称值之差。对于斜齿轮，指法向齿厚。,35,图1022 分度圆弦齿厚的测量,合格条件：,36,公法线长度偏差（EW）,齿轮因齿厚减薄使公法线长度也相应减小，所以可用公法线长度偏差作为反映侧隙的一项指标。公法线长度偏差EW实际公法线长度与公称值之差。即W=mcos（k0.5）z inv2xmsin,HOME,37,公法线长度偏差（EWm）
10、,38,7.4评定齿轮精度可采用的其它指标,切向综合总偏差（F i）和一齿切向综合偏差（fi）齿轮径向跳动（F r）径向综合总偏差(Fi)和一齿径向综合偏差(fi)。,39,图1025 单啮仪测量原理,40,切向综合总偏差（F i）,Fi是指在齿轮单面啮合情况下测得的齿轮一转内转角误差的总幅度值，该误差是齿距累积总偏差和单个齿距偏差的综合结果，因而可评定齿轮传递运动准确性的。但因切向综合误差是在单面啮合综合检查仪（简称单啮仪）上进行测量的，单啮仪结构复杂，价格昂贵，在生产车间很少使用。,41,一齿切向综合偏差（f i）,实测齿轮与理想精确的测量齿轮单面啮合时，在被测齿轮一齿距角内，实际圆周位移
11、与理论圆周位移的最大差值 。f i单个齿距偏差和齿廓偏差等单齿误差的综合结果，是综合性指标。其测量仪器与测量F i相同，如图，切向综合偏差曲线上的高频波纹即为f i。,42,齿轮径向跳动（Fr）,齿轮一转范围内，测头在齿槽内与齿高中部双面接触，测头相对于齿轮轴线的最大变动量称齿轮径向跳动。,Fr主要反映由于齿坯偏心引起的齿轮径向误差。可用齿轮径向跳动测量仪测量，测头可以用球形或锥形。,43,径向综合总偏差（Fi）,与理想精确的测量齿轮双面啮合时，在被测齿轮一转内，双啮中心距的最大变动量称为径向综合总偏差Fi。被测齿轮由于双面啮合综合测量时的啮合情况与切齿时的啮合情况相似，能够反映齿轮坯和刀具安
12、装调整误差，测量所用仪器远比单啮仪简单，操作方便，测量效率高，故在大批量生产中应用很普通。但它只能反映径向误差，且测量状况与齿轮实际工作状况不完全相符。,44,一齿径向综合偏差（fi）,被测齿轮与理想精确的测量齿轮双面啮合时，在被测齿轮一齿角内的最大变动量。 由于这种测量受左右齿面的共同影响，因而不如一齿切向综合误差反映那么全面。不宜采用这种方法来验收高精度的齿轮，但因在双啮仪上测量简单，操作方便，故该项目适用于大批量生产的场合。,45,7.5齿轮精度等级及齿轮精度指标的公差,齿轮精度等级的确定齿轮副侧隙的确定 图样标注 HOME,46,齿轮精度等级的确定,GB/T10095.1.2-2001
13、对齿轮精度及应检验指标的相应公差(Fi fi除外,只有4,5,6 ，12,九个精度等级)分别规定了13个精度等级，用0,1，2，12表示。其中0级精度最高，12级精度最低。 项目的公差代号均为对应的误差代号去掉单个齿轮各应检指标的公差数值确定,47,齿轮精度等级的确定（续）,齿轮的精度等级(0,1,2, ，12)应根据齿轮的用途、使用要求、传递功率及圆周速度及其它技术要求而定，同时考虑切齿工艺及经济性。同一齿轮的3项精度要求,可取相同等级,也可取不同等级组合。精度等级选择方法有类比法和计算法一般齿轮传动多按类比法。精密齿轮传动主要用计算法,HOME,48,图样上齿轮精度等级的标注,例：齿轮所有
14、精度指标的公差为同一精度等级: 7 GB/T10095.1 例：齿轮各个精度指标的公差为不同精度等级： 8(Fp 、fpt、 F)、7(F) B/T10095.1或887B/T10095.12001,49,7.5齿轮副中心距极限偏差和轴线的平行度公差,一、齿轮中心距极限偏差fa,二、齿轮副轴线平行度公差,合格条件：,合格条件：,50,51,7.7齿轮侧隙指标的公差和齿轮坯公差,获得侧隙的方法有两种，一种是基齿厚制，此方法用于中心距可调的机构。另一种方法是基中心距制，通过改变齿厚的上偏差来得到不同的最小极限侧隙，国标采用后一种。,52,一、齿轮副的最小法向侧隙j bnmin,j bnmin应据齿
15、轮工作时的温度和润滑条件及齿轮的圆周速度确定，与齿轮的精度等级无关。 j bnmin应等于为补偿温升变形而引起的最小侧隙量j bn1和为保证齿轮工作面的正常工作润滑所需的最小侧隙 j bn2之和。即：,jbnmin = j bn1 + j bn2,53,54,二、齿厚极限偏差的确定,先根据齿轮副所要求的最小侧隙jbnmin等计算出齿厚上偏差Esns，然后再根据切齿时径向进刀公差br和能引起齿厚变化的齿轮径向跳动公差Fr等算出齿厚的公差，最后再算出齿厚的下偏差Esni。jbnmin=(| Esns1|+| Esns2|)COSn fa 2sinn Jbn Esni= EsnsTsn,55,三、公法线长度极限偏差的确定,由齿厚的上、下偏差换算得到 EwsEsnscos0.72Frsin,EwiEsnicos0.72Frsin,56,四、齿轮坯公差,57,四、齿轮坯公差,58,小齿轮工作图及标注,模数 m 4 基节极限偏差 土fpb 土0.018 齿数 z 96 齿向公差 F 0.011齿形角 a 20 公法线平均长度极限偏差 129.37mm精度等级 877 GK GB1009588 跨齿数 n 11 齿圈径向跳动公差 Fr 0 .071 公法线长度变动公差 Fw 0. 050 齿形公差 ff 0. 016 技术要求1正火 170210HB； 2未注圆角半径R5，倒角245,
