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1、渐开线圆柱齿轮主要参数及精度测量,二OO九年二月,一、渐开线圆柱齿轮主要参数的测量,二、渐开线圆柱齿轮精度测量 GB/T 10095-88 旧标准,三、渐开线圆柱齿轮精度测量 GB/T 10095 新标准,四、新、旧标准的差异与区别,一、渐开线圆柱齿轮主要参数及测量,1. 齿数z,2. 模数m,3. 齿顶圆直径da,4. 齿根圆直径df,5. 压力角,6. 齿顶高系数ha*,7. 顶隙系数c*,8. 变位系数 x,9. 螺旋角,(1)齿数z,齿数z的确定很简单依次数出即可。若z 17,应该考虑齿轮的变位。,准确数出齿轮齿数z ,当z 为偶数时,可直接用精密游标卡尺或千分尺在不同的径向方位上测量
2、da 和df 几组数据,取平均值,(2) 齿顶圆直径da,齿根圆直径df的测量,当z 为奇数时,不能直接测出齿顶圆直径,可先测得Da 值(见图) ,通过公式 计算求得齿顶圆直径da 为,(3)模数m和压力角的测定,公法线千分尺,公法线千分尺的测量位置,齿廓间的公法线长度AB与所对的基圆上的弧长A0B0长度相等。卡尺跨过k个齿，测得齿廓间公法线长度为 Wk ，然后再跨过K+1个齿测得其长度为Wk+1,测定时使卡尺的卡脚与齿廓工作段中部附近相切，即卡脚与齿轮两个渐开线齿面相切在分度圆附近。为了减少测量误差，应在齿轮的不同部位测量多次，取其平均值。,注意,分别用=15和=20代入求出两个模数值, 模
3、数值最接近标准值的一组m 和 即为所测齿轮的模数和压力角。,(4)变位系数x的测定与计算,被测齿轮也许是变位齿轮, 此时还需确定变位系数x,(5)齿顶高系数h*a 和 顶隙系数c* 的测定与计算,齿根圆直径d f 可用游标卡尺测定, 仅h*a、c* 未知, 分别用h*a =1, c*= 0.25 和h*a= 0.8、c*= 0.3 两种标准值代入, 符合上式的一组即为所求的值。,(6)螺旋角的测量,螺旋角的粗测量有滚印法、直接测量法、齿顶圆计算法,首先取出需要测量的斜齿轮采用滚印法测得斜齿轮齿顶圆的螺旋角1。为提高滚印测量的准确性,在一组滚印中测得多个齿顶圆螺旋角1 ,求出它们的平均值作为该斜
4、齿轮的齿顶圆螺旋角1。,(a) 滚印法,(b)齿顶圆计算法,即根据已经测出的齿顶圆直径da,由公式计算出螺旋角,返 回,二、渐开线圆柱齿轮主要精度及测量（旧标准）,(1) 齿轮传动的基本要求,GB/T 10095-88渐开线圆柱齿轮精度以下简称：旧标准由国家技术监督局发布，1989年10月1日实施,不同的齿轮，要求也不同：,高速齿轮：侧重传动平稳性；,低速重载齿轮：侧重载荷分布均匀；,分度齿轮：侧重传动准确性，且传动侧隙要小。,第公差组控制传递运动的准确性第公差组控制传动的平稳性、噪声、振动等第公差组控制载荷分布均匀性,每个公差组都分为12个精度等级，齿厚偏差用C D E F.14个代号表示,
5、1第公差组精度指标及测量,（1）齿圈径向跳动误差Fr （公差Fr）,定义：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。,测量仪器：齿圈径向跳动检查仪,测量步骤：。,合格性判断：若FrFr，则该项目合格，否者不合格。,（2）公法线长度变动Fw（公差Fw ）,定义：齿轮一转范围内实际公法线长度最大值与最小值之差，如图所示。,测量步骤：（1）将记录的公法线长度最大值与最小值之差， 即为公法线长度的变动值。 Fw = Wmax - Wmin合格性判断：若FwFw，则该项目合格，否者不合格。,（3）齿距累积误差Fp（公差Fp） 和K个齿距累积误差Fkp,定义：在
6、分度圆上任意两个 同侧齿面间的实际 弧长与公称弧长的最大差值（绝对 值）。即最大齿距累积偏差和最小齿距累积偏差的代数差，如图所示,Fp = Fpmax-Fpmin Fkp是K个齿的齿距累积误差。取2Z/2个,量仪：周节仪、万能测齿仪 ，分别如图所示。,（4）切向综合误差Fi,定义：被测齿轮与理想精确的测量齿轮单面啮 合时，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。,测量单啮仪。,（5）径向综合误差Fi （公差Fi）,定义：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 啮中心距的最大变动量。,测量：双啮仪，如图所示。,在评定传递运动准确性时，根据齿轮
7、传动的用途、生产及检验条件，在下列方案中任选之一即可。,切向综合误差Fi；,齿距累积误差F；,径向综合误差Fi与公法线长度变动Fw ；,齿圈径向跳动Fr与公法线长度变动Fw ；,齿圈径向跳动Fr （用于1012级精度）。,2第公差组精度指标及测量,（1）一齿切向综合误差fi（公差fi ）,定义：被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转角与公称转角之差的总幅度值。以分度圆弧长计,测量仪器：单啮仪,（2）一齿径向综合误差fi（公差fi ）,定义：被测齿轮与理想精确的测量齿轮双面啮合时，在被测齿轮一齿距角内，双啮中心距的最大变动量。,测量仪器双啮仪,（3）齿形误差ff （公
8、差ff ）,定义：齿轮端截面上，齿形工作部分内（齿顶倒棱部分除外），包容实际齿形的两条设计齿形间的法向距离。,测量仪器渐开线检查仪,（4）基节偏差fpb（基节极限偏差fpb）,定义：实际基节和公称基节之差。,测量仪器基节仪,在评定传递运动平稳性时，根据齿轮传动的用途、生产及检验条件，在下列方案中任选之一即可。,一齿切向综合误差fi（需要时，加检齿距 偏差fpt）；,一齿径向综合误差fi（需保证齿形精度）；,齿形误差ff与齿距偏差fpt ；,齿形误差ff与基节偏差fpb ；,齿距偏差fpt与基节偏差fpb（用于912极精度）；,3第公差组精度指标及测量,（1）齿向误差F（公差F）,定义：分度圆柱
9、面上，齿宽有效部分范围内（端部倒角部分除外），包容实际齿线且距离为最小的两条设计齿线之间的端面距离。,测量仪器：齿向检查仪,（2）轴向齿距偏差Fpx（公差Fpx）,定义：在与齿轮基准轴线平行而大约通过齿高 中部的一条直线上，任意两个同侧齿 面间的实际距离与公称距离之差，沿 齿面法线方向计值。,测量仪器同齿向误差,（3）接触线误差Fb（公差Fb）,定义：在基圆柱的切平面内，平行于公称接触线 并包容实际接触线的两条直线间的法向距 离。,测量仪器：接触线误差检查仪,在评定载荷分布均匀性时，根据齿轮传动的用途、生产及检验条件，在下列方案中任选之一即可。,接触线误差Fb ；,齿向误差F ；,轴向齿距偏差
10、Fpx与接触线误差Fb ， 或者齿形误差ff 。,4影响齿轮副侧隙的偏差及测量,（1）齿厚偏差Es（上偏差Ess、下偏差Esi）,定义：分度圆柱面上，齿厚的实际值和公称值之差。对于斜齿轮，指法向齿厚。按定义，齿厚是以分度圆弧长计算，而测量时则以弦长（弦齿厚）计值。,测量仪器齿厚卡尺，如图所示。,（2）公法线平均长度偏差（上偏差Ewms、下偏差Ewmi）,定义：在齿轮一周内，公法线平均长度和公称值之差。,Ewm =（W1+W2+WZ）/Z-W公称,测量仪器公法线千分尺,由于用千分尺测量，不以齿顶圆定位，测量精度高。,返回,GB/T 10095.12001 轮齿同侧齿面偏差的定义和允许值GB/T
11、10095.22001 径向综合偏差和径向跳动的定义和允许值GB/Z 18620.142002圆柱齿轮检验实施规范 给出了齿轮评定项目的允许值及规定了检测齿轮精度的实施规范。,三、渐开线圆柱齿轮精度测量 GB/T 10095 新标准,3.齿轮的评定指标及其测量,3.1 影响传递运动准确性的误差及测量,被测齿轮与理想精确的测量齿轮作单面啮合时，在被测齿轮一转范围内，分度圆上实际圆周位移与理论圆周位移的最大差值，以分度圆弧长计值。,齿轮的切向综合总偏差是在接近齿轮的工作状态下测量出来的，是评定齿轮传动准确性最为完善的指标。,(1) 切向综合总偏差Fi (0-12级）,(2)齿距累积总偏差Fp和齿距
12、累积偏差Fpk,Fp是指齿轮同侧齿面任意圆弧段（k=1至k=z）内实际弧长与理论弧长的最大差值。它等于齿距累积偏差的最大偏差与最小偏差的代数差,Fpk是指k个齿距间的实际弧长与理论弧长的最大差值，国标GBT 10095.12001中规定k的取值范围一般为2z /8，对特殊应用（高速齿轮）可取更小的k值。,齿距累积总偏差Fp和齿距累积偏差Fpk,齿距累积总偏差Fp和齿距累积偏差Fpk通常在万能测齿仪、齿距仪和光学分度头上测量。测量的方法有绝对法和相对法两种 。,（3）径向跳动Fr （0-12级）,Fr是指在齿轮一转范围内，将测头（球形、圆柱形、砧形）逐个放置在被测齿轮的齿槽内，在齿高中部双面接触
13、，测头相对于齿轮轴线的最大和最小径向距离之差。,(4) 径向综合总偏差Fi,Fi是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮双面啮合时，在被测齿轮一转范围内双啮中心距的最大变动量。,3.2 影响传动平稳性的误差及测量,(1)一齿切向综合偏差fi,fi是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮作单面啮合时，在被测齿轮转过一个齿距角内的切向综合偏差，以分度圆弧长计值。,(2) 一齿径向综合偏差fi,fi是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮作双面啮合时，在被测齿轮转过一个齿距角内，双啮中心距的最大变动量。,一齿径向综合偏差fi主要反映了短周期径向误差（基节偏差和齿廓偏差）的综合结果，但评定传动平稳性不如一齿切向综合偏差fi精
14、确。,(3) 齿廓偏差,齿廓偏差是指实际齿廓偏离设计齿廓的量值，其在端平面内且垂直于渐开线齿廓的方向计值。,1）齿廓总偏差FF是指在计值范围内，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。,3）齿廓倾斜偏差fH在计值范围内，两端与平均齿廓迹线相交的两条设计齿廓迹线间的距离,一般情况被测齿轮只需检测齿廓总偏差F即可。F通常用万能渐开线检查仪或单圆盘渐开线检查仪进行测量。,(4) 单个齿距偏差fpt,fpt是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
15、齿距与理论齿距的代数差。,3.3 影响载荷分布均匀性的误差及测量,由于齿轮的制造和安装误差，一对齿轮在啮合过程中沿齿长方向和齿高方向都不是全齿接触，实际接触线只是理论接触线的一部分，影响了载荷分布的均匀性。国标规定用螺旋线偏差来评定载荷分布均匀性。,螺旋线偏差是指在端面基圆切线方向上，实际螺旋线对设计螺旋线的偏离量。,1.1 螺旋线总偏差F,-基准面 -非基准面 b-齿宽或两端倒角之间的距离 L-螺旋线计值范围,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的距离。 一般情况被测齿轮只需检测螺旋线总偏差F即可,1.2 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,
