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1、第 10章直齿圆柱齿轮精度与检测,本章知识点 对齿轮传动的基本要求 齿轮误差分析 齿轮精度 齿轮精度评定指标 齿轮精度等级及选用 齿轮检验项目的确定 齿轮精度等级在图样上的标注 齿轮副精度 齿轮精度设计（选学） 齿轮精度检测 单个齿轮 齿轮副,本章要求 熟练掌握齿轮传动的4项基本要求。 了解影响齿轮传动4项基本要求的齿轮误差，及误差来源。 了解单个齿轮的偏差项目和确定偏差项目的思路。 掌握齿轮的精度等级及选用。 熟练掌握齿轮精度等级在图样上的标注。,10.1 对齿轮传动的基本要求 齿轮主要用来传递运动和载荷，对齿轮的使用要求可归纳为4方面。 传递运动的准确性（运动精度）要求齿轮在一转范围内传动
2、比变化不大，以保证从动轮与主动轮运动协调一致，传动准确。 传递运动的平稳性（稳定性）要求齿轮在一齿范围内瞬间传动比变化不大，以保证传递运动过程中转动平稳，振动、冲击和噪声小。 载荷分布的均匀性（接触精度）要求啮合时齿面均匀接触，以保证传递载荷时不会出现应力集中而导致局部齿面过分磨损，影响齿轮使用寿命。 侧隙的合理性（齿轮副传动精度）要求齿轮啮合时，非工作齿面间应具有合理的齿侧间隙。,10.2 齿轮误差分析 1影响传递运动准确性的误差 （1）齿坯轴线与机床工作台心轴轴线有偏心（几何偏心） （2）分度蜗轮轴线与机床工作台中心线有安装偏心（运动偏心） 2影响运动平稳性的误差 （1）机床分度蜗杆有安装
3、偏心和轴向窜动 机床分度蜗杆有安装偏心e3和轴向窜动，使分度蜗轮（齿坯）转速不均匀，造成齿轮的齿形和齿距误差。 （2）刀具的制造误差及安装误差,经分析归纳出影响运动平稳性的齿轮误差有：一齿内径向和切向误差、齿形轮廓误差、齿距误差、基节误差等。均以一齿为周期的变化，称为短周期误差。,3影响载荷分布均匀性的误差 滚齿机刀架导轨相对工作台轴线不平行； 齿轮坯定位端面与其定位孔基准轴线不垂直； 刀具制造误差、滚刀轴向窜动与径向跳动等。 经分析归纳出影响载荷分布均匀性的齿轮误差有：齿廓偏差、螺旋线偏差等。,4影响齿轮副侧隙合理性的误差 影响齿轮副合理侧隙的主要因素有：中心距偏差、齿厚偏差、公法线长度变动
4、偏差等。 对单个齿轮，几何偏心、运动偏心可引起齿厚不均匀。 对齿轮副，齿轮副安装误差和传动误差会引起中心距偏差、轴线平行度误差等。 经分析归纳出影响载荷分布均匀性的齿轮误差有： 单个齿轮：齿厚偏差、公法线平均长度偏差； 齿轮副：中心距偏差、轴线平行度误差等。,10.3 齿轮精度评定,1齿轮精度评定指标 GB 10095-1988是按照4项使用要求，将前3项单个齿轮误差分为、组，给出3组公差加以限制，同时给出保证第4项齿轮副啮合合理侧隙的公差。如表10-2所示。 GB/T 10095.1-2001参照国际新标准作了如下改动： 不再分为3个公差组，而是分为轮齿同侧齿面偏差、径向偏差和径向跳动3个方
5、面； 不再分出误差、公差项目，直接给出公差项目，称为齿轮精度评定指标。如表10-3所示。,2齿轮精度等级 （1）轮齿同侧齿面的精度等级 国标GB/T 10095.1-2001对轮齿同侧齿面的11项偏差规定了13个精度等级，即0，1，2，12级。其中，02级为超精度级；35级为高精度级；69级为中等精度级；1012级为低精度级。 适用于分度圆直径5mm10000mm、法向模数0.5mm70mm、齿宽4mm1000mm的渐开线圆柱齿轮。,（2）径向综合偏差的精度等级 国标GB/T 10095.2-2001对径向综合总偏差和一齿径向综合偏差规定了4，5，12共9个精度等级，其中4级最高、12级最低。
6、适用的尺寸范围：分度圆直径51000mm、法向模数0.210mm. （3）径向跳动的精度等级 国标GB/T 10095.2-2001对径向跳动Fr规定了0，1，12共13个等级，适用的尺寸范围与轮齿同侧齿面的适用范围相同。,3精度等级的选用 选择齿轮精度等级一般采用参照法，即根据齿轮的用途、使用要求和工作条件，查阅有关参考资料，参照经过实践验证的类似产品的精度进行选用。 4齿轮偏差的允许值（公差） 国标GB/T 10095.12-2001对单个齿轮的14项偏差的允许值（公差）都给出了计算公式，根据这些公式计算出的齿轮偏差允许值，经过调整后编制成表格。查表可见本章后选学内容。,5齿轮检验项目的确
7、定 对齿轮检验时，没有必要按14个偏差项目全部进行检测。 标准规定不是必检的项目有： 齿廓和螺旋线的形状偏差和倾斜偏差（ff、fH、ff、fH）为了进行工艺分析或其他某些目的才用； 切向综合偏差（Fi、fi）可以用来代替齿距偏差； 齿距累积偏差（FPK）一般高速齿轮使用； 径向综合偏差（Fi”、fi”）与径向跳动（Fr）这三项偏差虽然测量方便、快速，但由于反映齿轮误差的情况不够全面，只能作为辅助检验项目。 综上所述 ,一般情况下齿轮的检验项目为：单个齿距偏差fpt、齿廓总偏差F、螺旋线总偏差F。它们分别控制运动的准确性、平稳性和接触均匀性。 此外，还应检验齿厚偏差以控制齿轮副侧隙。,10.4
8、齿轮精度的图样标注,在齿轮工作图上，齿轮精度的标注为3部分：精度等级、精度项目和国标号。 例如：径向综合偏差和一齿径向综合偏差均为 7级，标注为：7（ Fi”、fi” ）GB/T 10095.2 ：齿廓总偏差和单个齿距偏差为7级、齿距累积总偏差和螺旋线总偏差为8级，标注为： 7（F、fpt）、8（Fp、F）GB/T 10095.1 ：齿轮轮齿同侧齿面各项目同为一级精度等级时（如同为7级），可标注为: 7 GB/T 10095. 1 齿轮各检验项目及其允许值标注在齿轮工作图右上角参数表中（见图10-12）。,10.5 齿轮精度检测 1单个齿轮精度的检测 生产现场常用的检测项目：齿厚偏差和公法线长
9、度偏差。 （1）齿厚偏差的检测 按照定义，齿厚以分度圆弧长计值，但弧长不便于测量，而测量分度圆弦齿厚就很方便，故在生产中常以测量弦齿厚来代替测量齿厚，如图10-4所示。,测量齿厚时，必须先确定分度圆上弦齿高。分度圆上弦齿高可由表10-5来确定。 由表10-5可查出m=1mm时的分度圆弦齿厚与弦齿高，通过公式 可计算出任意模数齿轮的分度圆弦齿厚与弦齿高。 由齿轮的模数和精度等级确定齿轮的齿厚偏差（Esns、Esni）。,测量时如图10-5所示，用齿厚游标卡尺中竖直游标卡尺定好弦齿高，然后将齿厚游 标卡尺置于被测齿轮上，使其竖直游标卡尺的高度尺与齿顶相接触。移动水平游标卡尺的卡脚，使卡脚与齿廓接触
10、。从水平游标卡尺上读出弦齿厚的实际值。 逐个齿测量，取其中最大值作为弦齿厚的实际值，与事先确定的齿轮齿厚偏差fpt进行比较。若实测值在齿厚偏差fpt范围内即判为合格；否则为不合格。,图10-5 用齿厚游标卡尺测量齿轮分度圆弦齿厚,图10-4 直齿圆柱齿轮的齿厚,（2）齿轮公法线检测 用公法线千分尺跨k个齿测量公法线长度如图10-6所示，测量出整个齿轮中公法线长度的最大值与最小值，求出公法线长度最大值与最小值之差。将差值与齿轮零件图中要求的EWm值进行比较，若差值小于EWm值即为合格；否则为不合格 。,图10-6 用公法线千分尺测量公法线长度,2齿轮副精度检测 （1）齿轮副的切向综合误差与齿轮副
11、的一齿切向综合误差 齿轮副的切向综合误差可通过单啮仪测量。 图10-7所示为用光栅式单啮仪。标准蜗杆与被测齿轮啮合，两者各带一个光栅盘和信号发生器，二者的角位移信号经分频器后变为同频信号。当被测齿轮有误差时，将引起其回角有误差，此回转角的微小误差将变为两路信号的相位移，经过比相器、记录器，记录出的误差曲线如图10-8所示。图中的最高点与最低点之间的距离即为，而单个小波纹的最大幅度值则为一齿切向综合误差。,图10-7 光栅式单啮仪工作原理图,图10-8 切向综合误差曲线,检测齿轮副的切向综合误差时，将标准蜗杆更换为组成齿轮副的齿轮，测出波纹曲线。在具有周期性的波纹曲线段上，最高点与最低点间的距离
12、即为，单个小波纹的最大幅度值则为一齿切向综合误差。 将检测出齿轮副的切向综合误差与齿轮副的一齿切向综合误差分别与其相应的公差值对比，超出公差的，可判为不合格；否则为合格。,（2）齿轮副的接触斑点 齿轮副的接触斑点是指装配好的齿轮副在轻微制动下运转后齿面上分布的接触擦亮痕迹，如图10-9所示。其评定方法是以接触擦亮痕迹占齿面展开图上的百分比来计算的。,图10-9 接触斑点,沿齿长方向：接触擦亮痕迹长度b“扣除超过模数值的断开部分长度c后，与工作长度b之比的百分数，即,将上述计算的两个百分数，与表10-20中相应数值比较，小于表中数值，判为不合格；否则为合格。,沿齿高方向：接触擦亮痕迹的平均高度h“与工作高度h 之比的百分数，即,
