互换性第9章

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1、1,9.1 概 述 9.1.1 圆柱齿轮传动的使用要求 齿轮传动被广泛地应用在各种机器和仪表的传动装置中，是一种重要的传动方式。由于机器和仪表的工作性能、使用寿命与齿轮传动的质量密切相关， 因此对齿轮传动提出了多项使用要求，归纳起来主要有以下4个方面。,2,1. 传递运动的准确性（运动精度） 由于齿轮副的加工误差和安装误差，使从动齿轮的实际转角偏离了理论转角，传动的实际传动比与理论传动比产生差异。 传递运动的准确性就是要求从动齿轮在一转范围内的最大转角误差不超过规定的数值，以使齿轮在一转范围内传动比的变化尽量小，从而保证从动轮与主动轮运动协调一致，满足传递运动的准确性要求。,3,2. 传动平稳

2、性 为了减小齿轮传动中的冲击、振动和噪声，应使齿轮在一齿范围内瞬时传动比（瞬时转角）的变化尽量小，以保证传动平稳性要求。 ,4,3. 载荷分布的均匀性 齿轮传动中齿面的实际接触面积小，接触不均匀，就会使齿面载荷分布不均匀，引起应力集中，造成局部磨损，缩短齿轮的使用寿命。因此，必须保证啮合齿面沿齿宽和齿高方向的实际接触面积，以满足承载的均匀性要求。 ,5,4. 传动侧隙 齿轮副啮合传动时，非工作齿面间应留有一定的间隙，用以储存润滑油，补偿齿轮的制造误差、安装误差以及热变形和受力变形，防止齿轮传动时出现卡死或烧伤现象。 ,6,9.1.2 齿轮加工误差的主要来源及其特性 产生齿轮加工误差的原因很多，

3、其主要来源于齿轮加工系统中的机床、刀具、夹具和齿坯的加工误差及安装、调整误差。 按误差产生的方向： 切向误差、径向误差、轴向误差； 按误差在齿轮一转中出现的次数： 长周期误差和短周期误差。 ,7,图 11-1 滚切齿轮,8,1. 几何偏心 滚齿加工时由于齿坯定位孔与机床心轴之间的间隙等原因，会造成齿坯孔基准轴线与机床工作台回转轴线不重合，产生几何偏心。 几何偏心使加工过程中齿轮相对于滚刀的径向距离发生变动，引起了齿轮径向误差。 ,9,2. 运动偏心 滚齿加工时机床分度蜗轮与工作台中心线有安装偏心时，就会使齿轮在加工过程中出现蜗轮蜗杆中心距周期性的变化，产生运动偏心，引起齿轮切向误差。 几何偏心

4、和运动偏心产生的误差在齿轮一转中只出现一次，属于长周期误差，其主要影响齿轮传递运动的准确性。 ,10,3. 滚刀误差 滚刀误差包括制造误差与安装误差。 滚刀本身的齿距、齿形、基节有制造误差时，会将误差反映到被加工齿轮上，从而使齿轮基圆半径发生变化，产生基节偏差和齿形误差。 齿轮加工中，滚刀的径向跳动使得齿轮相对滚刀的径向距离发生变动，引起齿轮径向误差。滚刀的轴向窜动使得齿坯相对滚刀的转速不均匀，产生切向误差。滚刀安装误差破坏了滚刀和齿坯之间的相对运动关系，从而使被加工齿轮产生基圆误差，导致基节偏差和齿形误差。 ,11,4. 机床传动链误差 当机床的分度蜗杆存在安装误差和轴向窜动时，蜗轮转速发生

5、周期性的变化，使被加工齿轮出现齿距偏差和齿形误差，产生切向误差。机床分度蜗杆造成的误差在齿轮一转中重复出现，是短周期误差。 ,12,1. 切向综合误差 （综合评定指标） 是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮作单面啮合时，在被测齿轮一转范围内，在分度圆上实际圆周位移与理论圆周位移的最大差值。如图11-2所示，以分度圆弧长计值。,9.2 齿轮误差项目 9.2.1 影响运动准确性的误差项目,13,图 11-2 切向综合误差,14,齿轮的切向综合误差是在接近齿轮的工作状态下测量出来的，是几何偏心、运动偏心和基节偏差、齿形误差的综合测量结果，是评定齿轮传动准确性最为完善的指标。 ,15,2. 齿距累积误差

6、Fp （综合评定指标） Fp 是指在分度圆上，任意两个同侧齿面间的实际弧长与公称弧长的最大差值。 如图11-3所示。 ,图 11-3 齿距累积误差,16,齿距累积误差 Fp 在测量中是以被测齿轮的轴线为基准，沿分度圆上每齿测量一点，所取点数有限且不连续，但因它可以反映几何偏心和运动偏心造成的综合误差，所以能较全面的评定齿轮传动的准确性。,17,3. 齿圈径向跳动 Fr （单项评定指标） 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，测头相对于齿轮轴线的最大和最小径向距离之差，如图11-4所示。 齿圈的径向跳动主要反映几何偏心引起的齿轮径向长周

7、期误差。 ,18,图 11-4 齿圈的径向跳动 (a) 球形测头测径向跳动； (b) 误差曲线,19,4. 径向综合误差 （单项评定指标） 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，如图11-5(b)所示。径向综合总偏差可用双面啮合仪来测量，其工作原理如图11-5(a)所示。 主要反映几何偏心造成的径向长周期误差和齿廓偏差、基节偏差等短周期误差。,20,图 11-5 双面啮合仪测量径向综合误差,21,5. 公法线长度变动 （单项评定指标） 是指在齿轮一转范围内，实际公法线长度最大值和最小值之差。 主要反映运动偏心的大小，不反映几何偏心的大小。,22

8、,传递运动精确性检验组（第公差组）,只需检验两个综合指标之一或用单项指标的组合（一个控制几何偏心，另一个控制运动偏心） 1、 2、 Fp 3、 Fr 和 （当其中一项超差时，应按Fp检定和验收） 4、 和 （当其中一项超差时，应按Fp检定和验收） 5、 Fr（用于低精度1012级）,23,9.2.2 影响传动平稳性的误差项目 影响传递运动平稳性的误差主要是由刀具误差和机床传动链误差造成的短周期误差，国标规定了以下的检测项目。 1. 一齿切向综合误差 （综合评定指标） 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，如图11-2所示，以分度圆弧长计值。,

9、24,2. 一齿径向综合误差 （综合评定指标） 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。 ,25,3. 齿形误差 （单项评定指标） 指在齿轮端面截面上，齿形工作部分内（齿顶倒棱部分除外），包容实际齿形的两条最近的设计齿形间的法向距离。 是由于切齿刀具的齿形误差、安装误差以及机床传动链误差等引起。,26,图 11-6 齿形误差对传动平稳性的影响,27,4. 基节偏差 （单项评定指标） 指实际基节与公称基节之差。 是由于刀具的基节偏差和齿形角误差造成的。,(1)当主动轮基节大于从动轮基节时,(2)当主动轮基节小于从动轮基节时,28,5.

10、齿距（周节）偏差 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，实际齿距与理论齿距的代数差，如图11-8所示。,图 11-8 单个齿距偏差,是由机床传动链 误差引起的。,29,传动平稳性检验组（第公差组）,1、 （需要时，可加验 ） 2、 （须保证齿形精度） 3、 和 4、 和 5、 和 （仅用于低精度912级） 6、 （仅用于低精度1012级） 7、 （仅用于低精度1012级）,30,9.2.3 影响载荷分布均匀性的误差项目 载荷分布的均匀性要求齿轮工作齿面在传动时均匀接触。 对于直齿齿轮，影响尺长方向接触的主要指标为齿向误差 ，影响齿高方向接触的主要指标为基节偏差 和齿形误差,31

11、,1. 齿向误差 （第公差组 ） 是指在分度圆柱面上，尺宽工作部分范围内（端部），包容实际齿线的两条设计齿线之间的端面距离。 齿线就是齿面与分度圆柱面的交线。 齿向误差主要由齿坯端面跳动和刀架导轨倾斜引起的。,32,9.3 渐开线圆柱齿轮精度标准 9.3.1 齿轮精度等级和检验 齿轮及齿轮副规定了12个精度等级，由高到低为1、2、3、4、12。 （1） 一般情况下，一个齿轮的三个公差组应选用相同的精度等级。当对齿轮使用要求的某个方面有特殊要求，也可选择不同的精度等级，获得较好的经济效益。 （2） 齿轮副中两个齿轮的精度等级一般取成相同，也可以不同。,33,精度的选择 （1）计算法 （2）类比法

12、 公差组检验组的选择 根据齿轮精度、尺寸大小、切齿工艺、生产批量、 和检测设备对各公差组选定相应检验组。 （参见表9-2）,34,35,36,37,9.3.2 齿轮副侧隙,齿轮副的侧隙按齿轮工作条件决定，与齿轮精度等级 无关。 齿轮副的侧隙的确定：由最小与最大极限侧隙规定 获得侧隙的方法： （1）、装配时调整中心距 （2）、加工齿轮时把轮齿切薄,38,为了保证齿轮副的齿侧间隙，就必须控制轮齿的齿厚，齿轮轮齿的减薄量可由齿厚偏差和公法线长度偏差来控制。 1. 齿厚偏差 齿厚偏差是指在分度圆柱上， 齿厚的实际值与公称值之差（对于斜齿轮齿厚是指法向齿厚），如图11-9所示。齿厚上偏差代号为 Ess

13、，下偏差代号为Esi。 齿厚偏差Es的合格条件是它在齿厚极限偏差范围内 （EsiEs Ess ） ,39,齿厚偏差Es 分度圆柱面上， 齿厚实际值与公称值之差。 斜齿轮，指法向齿厚。,齿厚偏差,齿厚极限偏差,40,国标规定了14种齿厚极限偏差，代号CS，其值依次递增。每种代号所表示的齿厚偏差值是齿据极限偏差（ ）的倍数。,齿厚公差带用两个极限偏差的字母表示，前一字母表示上偏差，后一字母表示下偏差，如FL。,41,2. 公法线长度偏差 公法线长度偏差是指齿轮一圈内，实际公法线长度 Wka 与公称公法线长度 Wk 之差。公法线长度上偏差代号为 Ews ，下偏差代号为 Ewi 。 ,公法线长度偏差E

14、w的合格条件是它在其极限偏差范围内（EwiEw Ews）。,42,国标对三个公差组分别规定了一些检验组， 应在各公差组中选定适当的检验组来评定和验收齿轮的精度为再上侧隙的评定指标。,如：检验组的组合 精度等级为3-8级时： Fi，fi ，F，Ew 精度等级为7-8级时： Fp ，ff ，fpb ，F ，Ew 精度等级为9级时： Fr ，Fw ，fpt ，fpb ，F ，Ew,43,9.3.2 齿轮精度标注,国标规定，齿轮的检验项目具有相同精度等级时， 只需标注精度等级和标准号。 7 F L GB/T 100951988 766 G M GB/T 10095.12001 若齿轮各检验项目的精度等级不同时，则须在精度等级后面用括弧加注检验项目。,44,思考题与习题 11-1 齿轮传动的使用要求有哪些？ 11-2 滚齿机上加工齿轮会产生哪些加工误差？ 11-3 评定齿轮传递运动准确性的指标有什么？哪些是必检项目？ 11-4 评定齿轮传动平稳性指标有什么？ 哪些是必检项目？,