如何确定齿轮的精度等级以及依据其精度等级确定相关控制参数的公差值-

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1、 如何确定齿轮的精度等级以及依据其精度 等级确定相关控制参数的公差值| 传统的设计方法是依据经验用类比法，结合查表及大量繁杂的公式 计算，这样的方法一是工作量大，二是不可能对各参数进行优化及 筛选，很难保证齿轮精度设计的合理性。因此，借用了辅助软件对 齿轮的几何参数进行计算后，对齿轮精度的设计及其相关的数据进 行计算机处理，使齿轮的精度设计达到快速、准确、合理，齿轮设 计起来就没那么费时和吃力了。引 言 现行的机械行业中在齿轮设计的过程里，非常缺乏对几何参 数计算的比较统一的软件，很多时候只是采用手工计算、取大概的 数值，对于一些比较复杂的齿轮来说，制造出来的齿轮存在误差较 大。传统的设计方法

2、是依据经验用类比法，结合查表及大量繁杂的 公式计算，这样的方法一是工作量大，二是不可能对各参数进行优 化及筛选，很难保证齿轮精度设计的合理性。因此，借用了辅助软 件对其进行计算后，对齿轮精度的设计及其相关的数据进行计算机 处理，使齿轮的精度设计达到快速、准确、合理，齿轮设计起来就 没那么费时和吃力了。我国现有（1）GB/T10095。1-2001 渐开线圆 柱齿轮精度第一部分：轮齿等效 ISO1328-1。（2）GB/T10095。2- 2001 渐开线圆柱齿轮精度第二部分：径向综合等效 ISO1328-2。1. 渐开线圆柱齿轮几何参数计算相关研究综述1.1 渐开线圆柱齿轮国内的研究现状1.1

3、.1 齿轮的简介 标准齿轮的结构构造图如图 1。图 1 齿轮构造图齿轮的组成结构一般有轮齿、齿槽、端面、法面、齿顶圆、 齿根圆、基圆和分度圆。轮齿简称齿，是齿轮上每一个用于啮合的凸起部分，这些凸 起部分一般呈辐射状排列，配对齿轮上的轮齿互相接触，可使齿轮 持续啮合运转；基圆是形成渐开线的发生线作纯滚动的圆；分度圆， 是在端面内计算齿轮几何尺寸的基准圆。渐开线齿轮比较容易制造，且传动平稳，传递速度稳定，传 动比准确，渐开线圆柱齿轮是机械传动量大而广的基础零部件，广 泛在汽车、拖拉机、机床、电力、冶金、矿山、工程、起重运输、 船舶、机车、农机、轻工、建工、建材和军工等领域中应用。因此 现代使用的齿

4、轮中，渐开线齿轮占绝多数，而摆线齿轮和圆弧齿轮应用较小。1.1.2 研究现状 我国 1960 年以前没有圆柱齿轮精度标准， 直接应用苏联 TOCT 164346 标准，1958 年起原第一机械工业部组织 力量着手研究，经过分析、研究和验证苏联 TOCT 164356 标准，制 订和颁布 JB 17960圆柱齿轮传动公差机械工业部部标准。对当 时机械工业的发展起到积极推动作用，很快达到世界五十年代水平， 在七十年代末国家机械工业改革开放，要求迅速赶上世界齿轮发展 步伐，机械工业部领导下决心，直接以 ISO 13281975 国际基础修订 JB 17960 标准，以等效采用 ISO 1328197

5、5 标准，颁布 JB 17981 和 JB 17983 渐开线圆柱齿轮精度机械工业部部标准，大力进行宣贯， 促进圆柱齿轮精度质量明显的提高。同时带动国内齿轮机床、刀具 和量仪的发展，于 1998 年由技术监督局颁布为 GB 1009588 渐开线 圆柱齿轮精度国家标准。我国在改革开放，发展经济的政策指示下， 大量引进德国、日本等西方工业发达国家的工业机械产品，而配件 需要国产化，JB 17983 和 GB 1009588 标准已不相适应，一方面鼓 励直接采用德国、日本和美国标准，另一方面以宣贯行政文件形式 进行补充。提出齿距偏差、齿距累计误差、齿向误差四个为必检项 目评定齿轮精度等级。宣贯中发

6、现达到齿形误差精度最难。其齿形 的齿端部规定不够合理，齿形精度达到要求但齿距精度尚有一定的 富余而不相协调。部分先进企业总结国内外技术经验，采取积极的 技术措施，生产出与世界水平相当的齿轮产品。以上这些与 ISO1328-1997 标准相对照，在很多关键地方是不谋而合。当前我国 在重大机械装备中所需渐开线齿轮都可以国产化。现行 GB 1009588 渐开线圆柱齿轮精度国家标准是等效采用 ISO 13281975 国际标准的， 现在国际上已将 ISO 13281975 标准作废由 ISO1328-1997 标准代替。 1997 年由国家技术监督局下任务对 GB 1009588 标准进行修订，经

7、过对 ISO1328-1997 标准翻译、消化和征求各方面意见，绝大多数认 为我国齿轮产品应与国际接轨，促进国际和国内齿轮产品的贸易， 发展齿轮生产。修订 GB 1009588 国家标准应等同采用 ISO1328- 1997 国际标准。目前国家技术监督局和国家机械工业局鼓励要求技术进步迫 切和有条件的齿轮制造企业，直接采用 ISO1328-1997 国际标准作为 企业标准生产齿轮先行一步，深入、充分发挥 ISO1328-1997 国际标 准作用，为本企业真正提高齿轮性能质量、降低制造成本提高经济 效益，走入国际市场。我国现有（1）GB/T10095。1-2001 渐开线圆柱齿轮精度第一 部分：

8、轮齿等效 ISO1328-1。（2）GB/T10095。2-2001 渐开线圆柱 齿轮精度第二部分：径向综合等效 ISO1328-2。1.2 课题研究的意义 齿轮是机器、仪器中使用最多的传 动零件，尤其是渐开线圆柱齿轮的应用更为广泛。齿轮是一个较复 杂的几何体，对单个齿轮的齿廓加工误差国家标准规定了 17 种控制 参数，根据齿轮使用要求的不同，对以上 17 个参数控制的要求也不 同。如何确定齿轮的精度等级以及依据其精度等级确定相关控制参 数的公差值，是齿轮设计的关键所在。传统的设计方法是依据经验 用类比法，结合查表及大量繁杂的公式计算，这样的方法一是工作 量大，二是不可能对各参数进行优化及筛选

9、，很难保证齿轮精度设 计的合理性。因此，借用了辅助软件对其进行计算后，对齿轮精度 的设计及其相关的数据进行计算机处理，使齿轮的精度设计达到快 速、准确、合理，齿轮设计起来就没那么费时和吃力了。1.3 设计的研究思路与研究的重点 本设计的研究重点是 渐开线圆柱齿轮传动设计的计算。研究外啮合齿轮和内啮合齿轮传 动的主要几何参数计算、齿轮齿厚计算、精度计算和强度计算，帮 助实现齿轮的合理设计。2. 渐开线圆柱齿轮几何参数计算的辅助软件的主要研究内容 2.1 齿轮传动设计步骤 齿轮传动设计步骤： 1、简化设计：根据齿轮传动的齿数、啮合角和模数等，确定 中心距等主要参数。2、几何设计计算：设计和计算齿轮

10、的基本参数，并进行几何 尺寸计算。如：计算分度圆直径、齿高、齿顶高、齿根高、基圆直 径等。3、齿厚测量尺寸计算：根据上步的计算结果和已知参数，计 算齿轮的齿厚参数。如：固定弦齿厚、固定弦齿高等参数。 /P345678910 . 这篇论文来自 lun 收集与整理，。4、精度计算：计算出齿轮的精度测量参数，如：各级精度等 级、齿厚上/下偏差、侧隙公差、最小/大极限侧隙等。5、强度校核：在基本参数确定后，进行精确的齿面接触强度 和齿根弯曲强度校核。分别将计算出的接触/弯曲强度允许传递功率 与已知功率相比较，如果都大于实际功率，则所设计的齿轮强度过 关。6、如果校核不满足强度要求，可以返回 2)，修改

11、参数，重新 计算。课题研究的主要内容就是设计一个进行齿轮设计的计算软件， 现在课题是几何尺寸计算，主要应集中在此，精度只是其中一部分。 在设计渐开线圆柱齿轮时会计算出其齿数、齿形和齿高等。2.2 渐开线圆柱齿轮几何参数 2.2.1 外啮合标准圆柱齿轮传动 几何尺寸计算 外啮合标准圆柱齿轮传动参数计算如表 1。表 1 外啮合标准圆柱齿轮传动参数名称符号直齿轮螺旋齿轮原始参数基准齿形齿形角=20tgt=tg/cos齿顶高系数ha*=1hat*= ha*cos=cos径向间隙系数C*=0.25Ct*=C *cos=0.25cos齿根圆角半径系数*=0.38t*=*cos=0.38 cos模数m 由强

12、度计算或结构设计确定，一般传递动力的齿轮 m=1mt=m/cos齿数Z设计时选定设计时选定分度圆螺旋角=0 按推荐值或按中心距条件确定主要几何参数的计算（mm）中心距aa=m/2(Z1+Z2)=1/2(d1+d2)a=m/2cos(Z1+Z2)=1/2(d1+d2)一般希望 a 为标准数值或圆整的数值分度圆直径dd=mZd=mZ/cos名称符号直齿轮螺旋齿轮主要几何参数的计算（mm）齿顶高haha= ha*m齿顶圆直径dada=d+2ha=(Z+2)mda=d+2ha=(Z/ cos+2)m齿根高hfhf=( ha*+C*)m=1.25m齿根圆直径dfdf=d-2ht=(Z-2.5)mdf=d

13、-2ht=(Z/ cos-2.5)m齿高hh= ha+ hf基圆直径dbdb=dcosdb=dcost 2.2.2 外啮合高度变位齿轮传动的几何尺寸计算 外啮合高度变位齿轮传动的参数计算如表 2。表 2 外啮合高度变位齿轮传动的参数项目名称符号原 始 参 数齿 数小轮Z1大轮Z2模数m螺旋角基准齿形齿形角齿顶高系数345678910 . 这篇论文来自 lun 收集与整理，。ha*径向间隙系数c*齿根圆半径系数r*变位系数小轮x1大轮x2切 齿 方 法小轮及大轮均用滚刀切制齿宽小轮b1大轮b2主要几何参数的计算（mm）项目名称符号计算公式中心距aa=(Z1+Z2)m/2cos端面齿形角t tgt

14、=tg/cos分度圆直径dd=mZ/cos齿顶高haha=m(ha*+x)齿高hh=m(2ha*+c*)齿根高hfhf=h-ha=m(ha*+c*-x)齿顶圆直径dada=d+2ha齿根圆直径dfdf=d-2 hf基圆直径dbdb=dcost基圆螺旋角bsinb=sincos法面分度圆齿厚snsn=(0.5+2xtg)m齿厚测量尺寸的计算(mm)固定弦齿厚s(_)cs(_)c =(0.5cos2+xsin2)m 或s(_)c =s(_)c*m(s(_)c*可查表)固定弦齿高h(_)ch(_)c =0.5(da-d-s(_)ctg)或h(_)c =0.5(da-d)-h(_)*m(h(_)*可查

15、表)斜齿轮当量齿数ZnZn=Zn/cos3分度圆弦齿厚s(_)s(_)=Zsin/cos*m ,式中=(/2Z+2xtg/z)*cos3分度圆弦齿高h(_)ah(_)a =0.5da-(cos-sin2)/cos2*d12 2.2.3 内啮合标准齿轮传动的几何尺寸计算 内啮合标准齿轮 传动的参数计算如表 3。表 3 内啮合标准齿轮传动的参数项目名称符号原 始 参 数齿 数小轮Z1内齿轮Z2模数m基准齿形齿形角齿顶高系数ha*径向间隙系数c*齿根圆半 345678910 . 这篇论文来自 lun 收集与整理， 。径系数r*插齿刀齿数Z02齿顶圆直径da02齿顶高系数ha02*切 齿 方 法小轮及

16、大轮均用滚刀切制齿宽小轮b1大轮b2工作齿宽bm）项目名称符号计算公式中心距aa=(Z2-Z1)m/2 分度圆直径小轮d1=mZ1大轮d2=mZ2插齿刀变位系数X02X02=da02/2m-(Z02+2ha02*)/2内齿轮与插齿刀啮合角invcos/2cosa-(Z2-Z02)/2主要几何参数的计算（mm）项目名称符号计算公式齿高h1h1=0.5(da1-df1)h2h2=0.5(df2-da2)齿根高hfhf=h-ha=m(ha*+c*-x)齿顶圆直径da1da1=d1+2(ha*-y02)mda2da2=d2-2(ha*-k2)m齿根圆直径df1df1=d1-2(ha*+c*)mdf2df2= 2am)固定弦齿厚s(_)cs(_)c =0.5mcos2 或s(_)c =s(_)c*m(s(_)c*可查表)固定弦齿高h(_)ch(_)c =0.5(da-d-s(_)ctg)或h(_)c =0.5(da-d