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1、第一节第一节 概概 述述性质：常用件，齿廓部分结构是标准的，其他部分单独设性质：常用件，齿廓部分结构是标准的，其他部分单独设计。用于传动，传动效率高。计。用于传动，传动效率高。传动形式：传动形式：圆柱齿轮圆柱齿轮 传递两平行轴间运动传递两平行轴间运动圆锥齿轮圆锥齿轮 传递两相交轴间运动传递两相交轴间运动蜗轮、蜗杆蜗轮、蜗杆 传递两交叉轴间运动传递两交叉轴间运动圆柱齿轮圆柱齿轮圆锥齿轮圆锥齿轮蜗轮蜗杆蜗轮蜗杆 要求一对齿轮在啮合时，在非工作齿面间要有一定的齿侧间隙，用来贮油、承受变形。一、圆柱齿轮传动的要求. .传递运动的准确性传递运动的准确性. .传动的平稳性传动的平稳性 . .载荷分布的均匀
2、性载荷分布的均匀性. .齿侧间隙合理性齿侧间隙合理性指齿轮在一转范围内，最大转角误差不超过一定的限度。 要求齿轮在转一齿范围内，瞬时传动比变动不超过一定的限度。 要求一对齿轮啮合时，工作齿面要保证一定的接触面积，从而避免应力集中，减少齿面磨损，提高齿面强度和寿命。传递准确、传动平稳、承载均匀、侧隙合理对齿轮的工作要求：1.齿轮的加工方法齿轮的加工方法齿轮副通过轮齿啮合实现传动，齿轮的轮齿可用齿轮副通过轮齿啮合实现传动，齿轮的轮齿可用滚齿滚齿、插齿插齿、剃齿剃齿、磨齿磨齿等切齿工艺获得。等切齿工艺获得。2.齿轮的加工误差齿轮的加工误差分析分析（1）偏心）偏心1）几何偏心：齿轮齿圈轴线与工作轴线不
3、重合。属于径向误差。）几何偏心：齿轮齿圈轴线与工作轴线不重合。属于径向误差。齿坯安装偏心齿坯安装偏心加工的齿轮形状加工的齿轮形状2）运动偏心：齿轮齿距和公法线长度在局部上变长或变短。属）运动偏心：齿轮齿距和公法线长度在局部上变长或变短。属于切向误差。于切向误差。分度蜗轮分度蜗轮6安装偏心安装偏心加工出的齿轮形状加工出的齿轮形状（2）机床传动链的误差）机床传动链的误差 当蜗杆有安装误差，会将误差带到被加工的轮齿上，会产生齿距误差和齿形误差。（3）滚刀的加工误差）滚刀的加工误差 滚刀本身的齿形等误差，必然会被复映到零件上。（4）滚刀的安装误差）滚刀的安装误差 使齿轮产生径向误差，滚刀刀架导轨或齿坯
4、轴线相对于工作台旋转轴线的倾斜及轴向窜动，使滚到的进刀方向与理论方向不一致，造成齿歪斜，产生齿向误差。一、齿轮传动准确性的应检指标及检测一、齿轮传动准确性的应检指标及检测1.齿距累积总偏差齿距累积总偏差Fp2.齿距累积偏差齿距累积偏差Fpk指在齿轮端平面上，在接近齿高中部的与齿轮基准指在齿轮端平面上，在接近齿高中部的与齿轮基准轴线同心的圆上，任意两个同侧齿面间的实际弧长与公轴线同心的圆上，任意两个同侧齿面间的实际弧长与公称弧长之代数差的最大绝对值。称弧长之代数差的最大绝对值。齿序12345671234567Fp1.齿距累积总偏差齿距累积总偏差Fp齿距分布不均匀齿距分布不均匀指在齿轮端平面上，在
5、接近齿高中部的与齿轮基准指在齿轮端平面上，在接近齿高中部的与齿轮基准轴线同心的圆上，任意轴线同心的圆上，任意K K个齿距的实际弧长与公称弧长个齿距的实际弧长与公称弧长的代数差。的代数差。2.齿距累积偏差齿距累积偏差Fpk合格条件：合格条件：Fp Fp-Fpk Fpk+ Fpk注意：注意： 对于一般齿轮传动，不需要评定对于一般齿轮传动，不需要评定Fpk。 对于齿数较多且精度要求很高的齿轮，要求评定一段对于齿数较多且精度要求很高的齿轮，要求评定一段齿范围内（齿范围内（k个齿距范围内）的齿距累积偏差个齿距范围内）的齿距累积偏差Fpk。（1）绝对测量法绝对测量法:把实际把实际齿距直接与理论齿距比较，齿
6、距直接与理论齿距比较，以获得齿距偏差的角度值以获得齿距偏差的角度值或线性值。或线性值。3.检测方法：检测方法：3.检测方法：检测方法：（2）相对测量法：使用双测）相对测量法：使用双测头式齿距比较仪测量。头式齿距比较仪测量。缺点：测量基准不是被测齿缺点：测量基准不是被测齿轮的基准轴线，测量精度受轮的基准轴线，测量精度受被测齿轮齿顶圆柱面对其基被测齿轮齿顶圆柱面对其基准轴线的径向圆跳动的影响。准轴线的径向圆跳动的影响。二、影响传动平稳性应检指标及检测在分度圆上（允许在齿高中部测量），在分度圆上（允许在齿高中部测量），实际齿距与公称齿距之差。公称齿距是指实际齿距与公称齿距之差。公称齿距是指所有实际齿
7、距的平均值所有实际齿距的平均值。包容实际齿廓工作部分且距离为最小的两条设计齿廓之间的法向距离是齿廓总偏差是指实际齿廓对设计齿廓的偏离量（1）fpt与Fp、 Fpk是用同一量具测量的，用所测量得到的各个实际齿距的平均值作为理论齿距。（2）F通常用渐开线测量仪来测量。评定齿轮传动平稳性的精度时，应在被测齿轮圆周上测量均匀分布的三个轮齿或更多的轮齿左右齿面的轮廓总偏差，取其中的最大值作为评定值。合格条件fpt在fpt之间FmaxF三、轮齿载荷分布均匀性的应检指标及检测1.在齿宽方向是螺旋线总偏差在齿宽方向是螺旋线总偏差F 2.在在齿齿高高方方向向是是传传动动平平稳稳性性的的应应检检指标指标 1.在齿
8、宽方向是螺旋线总偏差在齿宽方向是螺旋线总偏差F 在在基基圆圆柱柱的的切切平平面面内内，在在齿齿宽宽工工作作部部分分范范围围内内包包容容实实际际螺螺旋旋线线且且距距离离为为最最小小的的两两条条设设计计螺螺旋旋线线之之间间的的法法向向距距离离为为螺螺旋旋线线总总偏偏差。差。 3.检测方法检测方法 通通常常使使用用螺螺旋旋线线偏偏差测量仪来测量。差测量仪来测量。 评定轮齿载荷分布均匀性的精度时，应在被测齿轮圆周上测量均匀分布的三个轮齿或更多的轮齿左右齿面的螺旋线总偏差，取其中的最大值作为评定值。四、评定齿轮齿厚减薄量用的侧隙指标及检测1.1.齿厚偏差齿厚偏差Esn (Esn (极限偏差极限偏差Esn
9、s,Esni) Esns,Esni) 2.2.公法线平均长度偏差公法线平均长度偏差EEw w( (极限偏差极限偏差E Ewsws，E Ewiwi) ) 1.齿厚偏差齿厚偏差Esn (极限偏差极限偏差Esns,Esni) 指在分度圆柱面上齿厚的实际值与其公称值之差。通常测量弦通常测量弦通常测量弦通常测量弦齿厚。齿厚。齿厚。齿厚。齿厚偏差检测齿厚偏差检测 （1）使用游标测齿卡尺来测量）使用游标测齿卡尺来测量 （2）测量的参数为弦齿厚）测量的参数为弦齿厚 （3）缺点：）缺点： 以齿顶圆为测量基准，以齿顶圆为测量基准，因而，测量精度受齿顶圆因而，测量精度受齿顶圆精度影响大。精度影响大。2.2.公法线长
10、度偏差公法线长度偏差EEw w( (极限偏差极限偏差E Ewsws，E Ewiwi) ) W= mcos3.14（k-0.5）+zinv2x msin 式中： k为跨齿数；m为模数；Z为齿数；inv为渐开为渐开线函数，线函数， inv20=0.014904指实际公法线长度W与公称公法线长度之差。k = Z / 180 +0.5 与测量齿厚相比，测量公法线长度的测量精度不与测量齿厚相比，测量公法线长度的测量精度不受齿顶圆直径偏差和齿顶圆柱面对齿轮基准轴线的径受齿顶圆直径偏差和齿顶圆柱面对齿轮基准轴线的径向圆跳动的影响，因而，应优选测量公法线长度。向圆跳动的影响，因而，应优选测量公法线长度。注意：
11、注意：第四节第四节 评定齿轮精度时可采用的指标评定齿轮精度时可采用的指标及检测及检测 用某种切齿方法生产第一批齿轮时，为了掌握用某种切齿方法生产第一批齿轮时，为了掌握该齿轮加工后的精度是否达到规定的要求，需要按该齿轮加工后的精度是否达到规定的要求，需要按第三节所述的应检精度指标对齿轮进行检测。合格第三节所述的应检精度指标对齿轮进行检测。合格后，在工艺条件不变的条件下，用这种切齿方法继后，在工艺条件不变的条件下，用这种切齿方法继续生产图样的齿轮时，以及作分析研究时，可以用续生产图样的齿轮时，以及作分析研究时，可以用下列的指标来评定齿轮传递运动准确性和传动平稳下列的指标来评定齿轮传递运动准确性和传
12、动平稳性的精度。性的精度。 FFi i是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮单面啮合时，是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮单面啮合时，在被测齿轮一转内，实际圆周位移与理论圆周位移之差的总幅度在被测齿轮一转内，实际圆周位移与理论圆周位移之差的总幅度值。值。 1.1.切向综合总偏差切向综合总偏差FFi i和一齿切向综合偏差和一齿切向综合偏差fifi fi fi指被测齿轮与理想精确的测量齿轮单面啮合指被测齿轮与理想精确的测量齿轮单面啮合时，在被测齿轮一齿距角内实际圆周位移与理论圆周时，在被测齿轮一齿距角内实际圆周位移与理论圆周位移之差的最大幅度值，以弧长计。位移之差的最大幅度值，以弧长计。360转转角角误误
13、差差转角转角Fifi 在齿轮一周内，测头在齿槽内于齿高中部双面接触，测头相对于齿轮轴线的最大变动量。2.齿圈径向圆跳动齿圈径向圆跳动Fr（公差（公差Fr）3.3.径向综合总偏差径向综合总偏差FFi i（公差（公差F Fi i）和一齿）和一齿径向综合偏差径向综合偏差ffi i 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，在被测齿轮一转内，双啮中心距的最大变动量。轮一转内，双啮中心距的最大变动量。适用适用范围范围本标准适用于渐开线圆柱齿轮精度精度等级等级标准对齿轮规定了13个精度等级，0级最高，12级最低。精度等级的选择 根据用途、使用条件、经济
14、性确定主要项目的精度等级。然后再确定其他项目的精度等级。精度等级的选择有类比法、表格法及计算法，一般采用类比法。对Fi、 fi分别分别规定了9个精度等级，4、5、6-12级。5级精度是各级精度中的基础级。1.根据使用要求不同，允许三项精度指标选用不同的等级。但在同一项应检指标内，各项公差与极限偏差应保持相同的精度等级。2.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。3.分度、读数齿轮主要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选择第项精度等级。而第项的误差是第项误差的组成部分，相互关联，一般可取同级。分度、读数齿轮对传
15、递功率要求不高，第项的可低一级。4.对高速动力齿轮要求控制瞬时传动比的变化，应首先选择第项的精度级。当速度很高时第项的精度可取同级，速度不高时可选稍低等级。为保证一定的接触精度要求，故第项精度不宜低于第项。5.对承载齿轮要求载荷在齿宽上均匀分布，应首先确定第项的精度等级，第、项的精度可稍低，低速重载时第项的可稍低于第项，中速轻载时则采用同级精度。6.三项精度要求选不同精度时以不超过一级为宜。齿轮精度的图样标注 例：例：例：例：7GB/T10095.1-2019 表示所有精度指标的公差精度等级同为表示所有精度指标的公差精度等级同为表示所有精度指标的公差精度等级同为表示所有精度指标的公差精度等级同
16、为7 7级。级。级。级。 例：例：例：例：8(Fp8(Fp、fptfpt、F)F)、7（F）GB/T10095.1-2019 表示齿轮传递运动准确性的精度等级为表示齿轮传递运动准确性的精度等级为表示齿轮传递运动准确性的精度等级为表示齿轮传递运动准确性的精度等级为8 8级；齿轮传级；齿轮传级；齿轮传级；齿轮传动平稳性精度等级为动平稳性精度等级为动平稳性精度等级为动平稳性精度等级为8 8级；轮齿载荷分布均匀性的精度等级；轮齿载荷分布均匀性的精度等级；轮齿载荷分布均匀性的精度等级；轮齿载荷分布均匀性的精度等级为级为级为级为7 7级。级。级。级。 齿轮精度的图样标注 GB/T10095-88 第公差组
17、等级第公差组等级第公差组等级齿厚上偏差Ess齿厚下偏差Esi1）7FL GB10095-882）7-6-6GM GB10095-88第六节第六节 齿轮副的误差及公差齿轮副的误差及公差 一对齿轮中心距偏差和轴线平行度误差对齿轮传动的一对齿轮中心距偏差和轴线平行度误差对齿轮传动的一对齿轮中心距偏差和轴线平行度误差对齿轮传动的一对齿轮中心距偏差和轴线平行度误差对齿轮传动的要求都有影响。前者影响侧隙大小，后者影响载荷分布均要求都有影响。前者影响侧隙大小，后者影响载荷分布均要求都有影响。前者影响侧隙大小，后者影响载荷分布均要求都有影响。前者影响侧隙大小，后者影响载荷分布均匀性。匀性。匀性。匀性。一、齿轮
18、副中心距极限偏差一、齿轮副中心距极限偏差fa是指在箱体两侧轴承跨距是指在箱体两侧轴承跨距L的范的范围内，齿轮副两条轴线之间的实围内，齿轮副两条轴线之间的实际距离与公称中心距之差。际距离与公称中心距之差。二、轴线平行度公差二、轴线平行度公差 轴线平面上的平行度误差是指实际被测轴线在轴线轴线平面上的平行度误差是指实际被测轴线在轴线平面上的投影对基准轴线的平行度误差平面上的投影对基准轴线的平行度误差三、齿轮副的接触斑点三、齿轮副的接触斑点 是指对安装好的齿轮副，在轻微制动下，运转后齿面上分布的接触擦亮痕迹。 接触痕迹的大小在齿面展开图上用百分比计算第八节 圆柱齿轮精度设计及应用例题解：1.确定齿轮的
19、精度等级 小齿轮的分度圆直径d1=60.606 大齿轮的分度圆直径d2=239.394 公称中心距a=150 齿轮圆周速度v=1.04m/s.查表表12-912-9、1010，选取第第1项精度为项精度为8 8级级，确定第第2 2项精度为项精度为8 8级级，第第 项定为项定为7 7级级。小齿轮精度等级为8-8-7。2.确定齿轮的应检指标公差 查表12-5，大齿轮的四项应检精度指标的公差为：Fp=0.070fpt= 0.018F=0.025F =0.021.3.确定公称齿厚及极限偏差确定公称齿厚及极限偏差齿厚上偏差齿厚上偏差=-0.061齿厚下偏差齿厚下偏差=-0.1744.确定公称公法线长度及极
20、限偏差W= 87.552EWs=Esns cosn - - 0.72Fr sinn =- -61 cos20 - - 0.7256sin20 =- -71m EWm=Esni cosn + 0.72Fr sinn =- -174 cos20+ 0.72 56sin20 =- -150m 则，公法线长度为则，公法线长度为87.552 -0.071-0.150图样标注图样标注标题栏模数mn3齿数z79压力角20螺旋角及方向8634”精度等级8-8-7 GB/T10095.1-2019齿距累积总公差Fp0.070单个齿距极限偏差fpt0.018齿廓总公差F0.025螺旋线总公差F0.021公法线长度跨齿数k10公称值W87.552极限偏差Ews-0.071Ewi-0.150配偶齿轮齿数z20中心距及极限偏差a1500.032
