单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,第十章 圆柱齿轮传动的精度设计,本章涉及的主要国家标准,GB/T10095.12-2001,渐开线圆柱齿轮精度,渐开线圆柱齿轮传动精度要求,传递运动的准确性,：是指传递运动的准确性为了保证齿轮传动的运动精度，应限制齿轮一转中最大转角误差,传动的平稳性,：要求齿轮运转平稳，没有冲击、振动和噪声要限制一齿距角范围内转角误差的最大值,i,R,载荷分布的均匀性：要求齿轮在接触过程中，载荷分布要均匀，接触良好，以免引起应力集中，造成局部磨损，影响齿轮的使用寿命齿侧间隙,：在齿轮传动过程中，非接触面一定要有合理的间隙一方面为了贮存润滑油，一方面为了补偿齿轮的制造和变形误差不同圆柱齿轮的传动精度要求,上述4项要求，对于不同用途、不同工作条件的齿轮其侧重点也应有所不同如：对于分度机构，仪器仪表中读数机构的齿轮，齿轮一转中的转角误差不超过12，甚至是几秒，此时，传递运动准确性是主要的；,对于高速、大功率传动装置中用的齿轮，如汽轮机减速器上的齿轮，圆周速度高，传递功率大，其运动精度、工作平稳性精度及接触精度要求都很高，特别是瞬时传动比的变化要求小，以减少振动和噪声；,对于轧钢机、起重机、运输机、透平机等低速重载机械，传递动力大，但圆周速度不高，故齿轮接触精度要求较高，齿侧间隙也应足够大，而对其运动精度则要求不高。
圆柱齿轮传动精度的评定指标,根据齿轮精度要求，把齿轮的误差分成影响运动准确性误差、影响运动平稳性误差、影响载荷分布均匀性误差和影响侧隙的误差并相应提出精度评定指标齿距偏差（,f,pt,）,齿距累积误差（,F,p,）,及,K,个齿距累积误差（,F,pk,）,齿廓总偏差,f,螺旋线总偏差,F,径向综合误差（,F,i,）,一齿径向综合误差（,f,i,）,齿圈径向跳动（,F,r,）,齿距偏差（,f,pt,）,齿距偏差是指在分度圆上，实际齿距与公称齿距之差齿距偏差可在测量齿距累积误差时得到，所以比较简单该项偏差主要由机床误差产生齿距累积误差（,Fp）,及,K,个齿距累积误差（,Fpk）,在分度圆上，任意两个同侧齿面间的实际弧长与公称弧长之差的最大绝对值为齿距累积误差K,个齿距累积误差是指在分度圆上，,K,个齿距间的实际弧长与公称弧长之差的最大绝对值，,K,为2到小于,Z2,的整数,规定,F,pk,是为了限制齿距累积误差集中在局部圆周上齿距累积误差反映了一转内任意个齿距的最大变化，它直接反映齿轮的转角误差，是几何偏心和运动偏心的综合结果因而可以较为全面地反映齿轮的传递运动准确性，是一项综合性的评定项目。
几何偏心误差,以滚切直齿圆柱齿轮为例，分析在切齿过程中所产生的主要加工误差齿坯孔与机床心轴的安装偏心（,e），,也称几何偏心，是齿坯在机床上安装时，齿坯基准轴线,O,1,O,1,与工作台回转轴线,OO,不重合形成的偏心,e加工时，滚刀轴线与工作台回转轴线,OO,距离保持不变，但与齿坯基准轴线,O,1,O,1,的距离不断变化（最大变化量为2,e）滚切成如图所示的齿轮，使齿面位置相对于齿轮基准中心在径向发生了变化，故称为径向误差工作时产生以一转为周期的转角误差，使传动比不断改变运动偏心误差,分度蜗轮轴线与工作台中心线的安装偏心（,e,K,）O,2,O,2,为机床分度蜗轮的轴线，它与机床心轴的轴线,OO,不重合，形成安装偏心,e,K,这时尽管螺杆匀速旋转，蜗杆与蜗轮啮合节点的线速度相同，但由于蜗轮上的半径不断改变，从而使蜗轮和齿坯产生不均匀回转，角速度在（,+）,和（,-）,之间，以一转为周期变化运动偏心并不产生径向误差，而往齿轮产生切向误差以上两项误差均以齿坯一转为周期，是长周期误差齿廓总偏差,f,在齿端面上，齿形工作部分内，齿顶倒棱部分除外包括包容实际齿形的两条最近的设计齿廓间的法向距离。
设计齿廓可以根据工作条件对理论渐开线进行修正为凸齿廓或修缘齿形齿廓总偏差会造成齿廓面在啮合过程中使接触点偏离啮合线，引起瞬时传动比的变化，破坏了传动的平稳性螺旋线总偏差,F,在分度圆柱面上，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螺旋线之间的端面距离为螺旋线总偏差主要影响齿面接触精度径向综合误差（,Fi）,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称为径向综合误差,F,i,该误差在齿轮双面啮合综合检查仪上测量，主要反映几何偏心,e,几,一齿径向综合误差（,fi）,被测齿轮与理想精确的测量齿轮双面啮合时，在被测齿轮一齿角内的最大变动量f,i,反映了齿轮转过一齿距角时的径向误差，影响齿轮运动的平稳性齿圈径向跳动（,Fr）,齿轮一转范围内，测头在齿槽内与齿高中部双面接触，测头相对于齿轮轴线的最大变动量称齿圈径向跳动F,r,主要反映由于齿轮的几何偏心可用齿圈径向跳动检查仪测量，测头可以用球形或锥形侧隙的评定指标,为使齿轮啮合时有一定的侧隙，应将箱体中心距加大或将轮齿减薄考虑到箱体加工与齿轮加工的特点，宜采用减薄齿厚的方法获得齿侧间隙（即基中心距制）。
齿厚减薄量是通过调整刀具与毛坯的径向位置而获得的，其误差将影响侧隙的大小此外，几何偏心和运动偏心也会引起齿厚不均匀，使齿轮工作时的侧隙也不均匀为控制齿厚减薄量，以获得必要的侧隙，可以采用下列评定指标：齿厚偏差（,E,S,），,公法线平均长度偏差（,E,Wm,）,为保证齿轮到能正常工作，齿轮副必须有一定侧隙齿轮副的侧隙分圆周侧隙和法向侧隙圆周侧隙,j,wt,是指装配好的齿轮副，当一个齿轮固定时，另一个齿轮的圆周晃动量法向侧隙,j,bn,是指装配好的齿轮副，当工作齿面接触时，非工作齿面之间的法向最小距离法向侧隙和圆周侧隙有如下关系：,j,bn,=j,wt,cos,b,cos,式中,b,基圆螺旋角；,端面齿形角；,1、齿侧间隙表示法,2、最小侧隙的确定,在设计齿轮传动时，必须保证有足够的最小侧隙以保证齿轮机构正常工作对于工作时节圆线速度小于15,m/s,的齿轮，最小侧隙,j,bnmin,计算公式如下：,3、,齿侧间隙检验项目,1）用齿厚偏差控制齿厚,齿厚偏差是指在齿轮分度圆柱面上，齿厚的实际值与公称值之差齿厚的上偏差（,E,SnS,），,下偏差（,E,Sni,）,一般都为负值齿厚公差计算如下：,式中,br,切齿径向进刀公差，可按表10.5选取。
则齿厚下偏差为,2）用公法线平均长度偏差控制齿厚,齿轮齿厚的变化必然引起公法线长度的变化测量公法线长度同样可以控制侧隙公法线长度的上偏差,E,bns,和下偏差,E,bni,与齿厚偏差的关系有：,齿轮副,误差及齿坯精度,一、齿轮副的精度,1、轴线的平行度误差,f,和,f,轴线平面内的平行度偏差,f,是在两轴线的公共平面上测量的；垂直平面上的平行度误差,f,是在与轴线公共平面垂直平面上测量的式中,L,轴承跨距，,b,齿宽,2、中心距偏差（,f,a,）,齿轮副的中心距偏差是指在齿轮副的齿宽中间平面内，实际中心距与设计中心距之差齿轮副的中心距偏差会影响齿轮工作时的侧隙，当实际中心距小于设计中心距时，会使工作时的侧隙减小中心距偏差推荐值见表10.6齿轮副,精度,齿轮副精度,3,、接触斑点,接触斑点是指安装好的齿轮副，在轻微制动下运转后，齿面上分布的接触擦亮痕迹其大小在齿面展开图上用百分数计算沿齿长方向为接触痕迹的长度,b（,扣除超过模数值的断开部分,c）,与工作长度,b,之比，即：,沿齿高方向为接触痕迹的平均高度,h,与工作高度,h,之比，即：,齿坯是指齿轮在加工前供制造齿轮的工件，齿坯的尺寸偏差和形位误差直接影响齿轮的加工和检验，影响齿轮副的接触和运行，因此必须加以控制。
齿坯尺寸公差和形位公差参考值见表10.8和10.9齿顶圆直径偏差对齿轮重合度及齿轮顶隙都有影响，有时还作为测量、加工基准，因此也要给出公差，一般可以按,0.05,m,n,给出齿面表面粗糙度和各基准面的表面粗糙度参考图,10.10,a,和,10.10,b,齿坯精度,渐开线圆柱齿轮传动精度的设计,齿轮精度的设计，包括确定齿轮（齿轮副及齿坯）的精度等级、确定最小侧隙和齿厚偏差、选择误差检验项目及其齿坯精度的确定齿轮标注,1、精度等级的标注,由精度等级与其相应的偏差项目组成例,7,GB/T 10095.1,表示齿轮各项偏差项目均应符合,GB/T 10095.1,的要求，精度均为7级7,F,p,6(F,、,F,)GB/T 10095.1,表示偏差,F,p,、F,、,F,均按,GB/T 10095.1,要求，精度分别为7级和6级6（、）,GB/T 10095.2,表示偏差 、均按,GB/T 10095.2,要求，精度均为6级齿轮标注,2、齿厚偏差标注法,：,S,n,为法向公称齿厚，,E,sns,为齿厚上偏差，,E,sni,为齿厚下偏差W,k,为跨,k,个齿的公法线公称长度，,E,bns,为公法线长度上偏差，,E,bni,为公法线长度下偏差,。
小齿轮工作图及标注,模数,m=4,基节极限偏差 土,f,pb,=,土0.018,齿数,z=96,齿向公差,F,=0.011,齿形角,a=20,公法线平均长度极限偏差=129.37,mm,精度等级 877,GK GB1009588,跨齿数,n=11,齿圈径向跳动公差,Fr =0.071,公法线长度变动公差,F,w,=0.050,齿形公差,f,f,=0.016,技术要求,1,正火 170210,HB；,2,未注圆角半径,R5，,倒角245,。