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1、直齿圆柱齿轮的公差与测量,【学习任务】 1、用齿厚游标卡尺测量齿轮齿厚偏差； 2、用公法线千分尺测量齿轮公法线长度变动量； 3、用齿轮径向跳动测量仪测量齿圈径向跳动误差。,圆柱齿轮传动的要求齿轮传动广泛应用于机器或各种机械设备中，其使用要求可归纳为四方面。 1传递运动的准确性（运动精度） 要求齿轮在一转范围内，最大转角误差应限制在一定范围内，传动比变化小，以保证从动件与主动件协调。 2传动平稳性（平稳性精度） 要求齿轮传动的瞬时传动比变化不大，因为瞬时传动比的突变将引起齿轮传动冲击、振动和噪声。 3载荷分布均匀性（接触精度） 要求轮齿啮合时齿面接触良好，以免载荷分布不均引起应力集中，造成局部磨
2、损，影响使用寿命。 4合理的齿轮副侧隙 要求齿轮啮合时非工作面应有一定的间隙，用于储油润滑或容纳齿轮因受热和受力的弹性变形，以及制造和安装所产生的误差，保证传动中不出现卡死和齿面烧伤及换向冲击等齿轮传动的用途和工作条件不同，对上述四方面的要求也各有侧重。对精密机床和仪器上的分度和读数齿轮，主要要求是传递运动准确性，对传动平稳性也有一定要求，而对接触精度要求往往是次要的。汽车变速箱里的齿轮侧重于要求传动的平稳性，矿山机械用的齿轮侧重于要求载荷分布的均匀性等等。对高速重载的齿轮（如汽轮机减速器），其传递运动的准确性、传动的平稳性和载荷分布的均匀性都要求很高。,齿轮加工误差简述齿轮加工包括成形法和展
3、成法，通常采用展成法，即用滚刀或插齿刀在滚齿机、插齿机上加工渐开线齿廓。高精度齿轮还需进行剃齿或磨齿等精加工工序。,现以滚齿为代表，滚齿时的主要加工误差是由机床-刀具一工件系统的周期性误差造成的。此外，还与夹具、齿坯和工艺系统的安装和调整误差有关。,滚齿原理,滚齿机加工齿轮,滚齿机加工多联齿轮,用插齿机插内齿轮,滚齿,一、几何偏心当机床心轴与齿坯有安装偏心e时，引起齿轮齿圈的轴线与齿轮工作时的轴线不重合，使齿轮在转动一转内产生齿圈径向跳动误差，并且使齿距和齿厚也产生周期性变化，此属径向误差。 二、运动偏心 当机床分度蜗轮有加工误差及与工作台有安装偏心ek时，造成齿轮的齿距和公法线长度在局部上变
4、长或变短，使齿轮产生切向误差。以上两种偏心引起的误差是以齿坯一转为一个周期，称为长周期误差。,齿轮的切向位移,几何偏心引起的径向误差,三、机床传动链的高频误差 机床分度蜗杆有安装偏心e和轴向窜动，使分度蜗轮（齿坯）转速不均匀，造成齿轮的齿距和齿形误差。 四、滚刀的制造误差及安装误差 如滚刀有偏心ed，轴线倾斜、轴向跳动及刀具齿形角误差等都会复映到被加工的轮齿上，产生基节偏差和齿形误差。,常见的齿形误差 a）出棱 b)不对称 c)齿形角误差 d)周期误差 e)根切,圆柱齿轮的精度等级,（1）轮齿同侧齿面偏差规定0、112共13个精度等级，其中0级是最高的精度等级，而12级是最低的精度等级。标准适
5、用范围为：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。（2）径向综合偏差规定了4、512共9个精度等级，其中4级是最高的精度等级，而12级是最低的精度等级。标准适用范围为：分度圆直径为51000mm，法向模数为0.210mm的渐开线圆柱齿轮。（3）对于径向跳动，GB/T 10095.2-2008在附录B中规定了0、112共13个精度等级，其中0级是最高的精度等级，而12级是最低的精度等级。标准适用范围为：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。,圆柱齿轮的公差组,传动侧隙合理性的评定指标,齿
6、轮传动时为了在啮合齿廓之间形成润滑油膜以避免因轮齿摩檫发热膨胀而卡死，齿廓之间必须留有间隙，此间隙称为齿侧间隙，简称侧隙。齿侧间隙的大小主要取决于中心距及齿厚。 齿侧间隙是齿轮啮合的必备间隙。然而，齿侧间隙的存在会产生齿间冲击，影响齿轮传动的平稳性，因此这个间隙只能很小，通常靠齿厚公差来保证。 1、齿侧间隙 齿侧间隙可以用圆周侧隙jwt和法向侧隙jbn来表示。齿轮啮合传动时，固定其中一个齿轮，另一个配对齿轮所能转过的节圆弧长称为圆周侧隙。两齿轮的工作齿面互相接触时，其非工作齿面之间的最短距离称为法向侧隙。如图6-3所示：,齿厚是齿轮分度圆上一个轮齿所占的弧长。为了得到设计要求的齿侧间隙，必须控
7、制齿轮的齿厚偏差。齿厚偏差是指齿厚的实际值与公称值之差。由于分度圆弧齿厚不易测量，一般采用测分度圆弦齿厚代替测分度圆弧齿厚。,齿厚游标卡尺的结构、原理及使用方法,2.4.1齿轮切向误差及其评定指标,齿轮的切向误差是指滚齿时，实际齿廓相对理论位置沿圆周方向(切向)发生位移。对于滚齿加工，机床分齿传动链实际上存在着传动误差，比如分度蜗轮在制造和安装中与工作台回转中心不重合（运动偏心），使工作台回转中发生转角误差。因此，滚齿时刀具和齿坯间的相对运动并不协调, 齿坯在一周的回转中时快时慢。这种快慢变化的转角误差, 必然使滚切出的实际齿廓相对理论位置沿圆周方向 ( 即切向 )发生位移。,公法线长度是指基
8、圆切线与齿轮上两异名齿廓交点间的距离。公法线长度变动是指在齿轮一周范围内，同一齿轮上包含相同齿数的实际公法线最大长度与最小长度之差。齿轮运动偏心越大，公法线长度变动也越大。,公法线长度变动量及其检测,W是指k个齿的异侧齿廓间的公共法线长度的公称值，此长度可由查表，或用公法线千分尺测量（图），然后由下式算出。W = ml.476(2k-1) +0.014z m一模数( mm)； k一测量跨齿数；k=z/9 + 0.5 ； Z-齿轮齿数。,用公法线千分尺测量Fw,齿圈径向跳动 FrFr是指测头（球形、圆柱形、砧形）相继置于齿槽内时，从它到齿轮轴线的最大和最小径向距离之差，如图所示。图中偏心量是径向
9、跳动的一部分。Fr主要是由几何偏心引起的。切齿时由于齿坯孔与心轴间有间隙e，使两旋转轴线不重合而产生偏心。造成齿圈上各点到孔轴线距离不等、形成以齿轮一转为周期的径向长周期误差，齿距或齿厚也不均匀。此外，齿坯端面跳动也会引起附加偏心。,齿轮径向误差是指齿轮完工后，轮齿的实际分度圆与理想的分度圆的中心不重合，产生径向偏移，即齿轮加工时旋转中心与齿轮孔（轴）的中心不重合。齿轮的径向误差的评定指标有齿圈径向跳动和径向综合误差两个。,3.4.1齿轮径向误差及其评定指标,Fr可用40的锥形或槽形测头及球形、圆柱测头测量。测量时将测头放人齿槽，使测测头与左、右齿廓在齿高中部接触，球测头直径d=1.68m，式
10、中m为模数（mm）。按式求出。可用径向跳动检查仪、偏摆检查仪测量，如图所示。此法测量效率低，适于小批生产。当所有齿槽宽相等而存在齿距偏差时，用槽形测头检测Fr，指示径向位置的变化为最佳。,齿圈径向跳动的检测,齿圈径向跳动的测量,齿轮加工的安装及误差检测,检查刀具安装偏心ed,检查几何偏心e,用分度头检查齿轮导程,用万能测齿仪检查齿轮,渐开线检查仪检查齿轮,万能测齿仪测Fp与Fpt 1-活动量脚 2-定位脚 3-重锤 4-指示表,用万能渐开线检查仪检查齿廓总误差Fa,齿轮精度的选择类比法是按现有的并经证实设计合理、工作可靠的同类产品或机构上的齿轮精度，通过技术性、经济性、工艺可能性三方面的综合分
11、析对比，选用相似的齿轮精度等级。当工作条件略有改变时，可对新设计的齿轮各公差组的精度作适当调整。根据使用要求不同，GB/T 10095-2008规定：齿轮同侧齿面各精度项目可选同一个等级；对齿轮的工作齿面和非工作齿面可规定不同的等级，也可只给出工作齿面的精度等级；而对非工作齿面不给出精度要求；对不同的偏差项目可规定不同的精度等级；径向综合公差和径向跳动公差可选用与同侧齿面的精度项目相同或不同的精度等级。,齿轮副中两个齿轮的精度等级一般取同级，也允许取成不同等级。此时按精度较低者确定齿轮副等级。,分度、读数齿轮主要的要求是传递运动准确性，即控制齿轮传动比的变化，可根据传动链要求的准确性、转角误差允许的范围首先选择第1性能组精度等级，而第性能组的误差是第1性能组误差的组成部分，相互关联，一般可取同级。分度、读数齿轮对传递功率要求不高，第性能组可低一级。,对高速动力齿轮，要求控制瞬时传动比的变化，可根据圆周速度或噪声强度要求首先选择第性能组的精度级。当速度很高时第1性能组的精度可取同级，速度不高时可选稍低等级。为保证一定的接触精度要求，第组精度不宜低于第性能组。,对承载齿轮，要求载荷在齿宽上均匀分布，可按强度和寿命要求确定第性能组的精度等级，第1、性能组精度可稍低，低速重载时第性能组可稍低于第性能组，中速轻载时则采用同级精度。,
