第十章 互換性與測(cè)量技術(shù)

1、 齒輪在各種機(jī)器、儀器儀表的傳動(dòng)裝置中應(yīng)用齒輪在各種機(jī)器、儀器儀表的傳動(dòng)裝置中應(yīng)用最為廣泛。齒輪傳動(dòng)的質(zhì)量直接影響機(jī)器的工作性最為廣泛。齒輪傳動(dòng)的質(zhì)量直接影響機(jī)器的工作性能和使用壽命。能和使用壽命。 齒輪本身的制造精度和齒輪副的安裝精度是影齒輪本身的制造精度和齒輪副的安裝精度是影響齒輪傳動(dòng)質(zhì)量的最主要因素。響齒輪傳動(dòng)質(zhì)量的最主要因素。1傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性要求齒輪在轉(zhuǎn)一周范圍內(nèi)，傳動(dòng)比的變化要小，其最大轉(zhuǎn)角誤差應(yīng)限制要求齒輪在轉(zhuǎn)一周范圍內(nèi)，傳動(dòng)比的變化要小，其最大轉(zhuǎn)角誤差應(yīng)限制在一定范圍內(nèi)。機(jī)床的一些傳動(dòng)齒輪對(duì)傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性的精度較高。在一定范圍內(nèi)。機(jī)床的一些傳動(dòng)齒輪對(duì)傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確

2、性的精度較高。 2傳動(dòng)的平穩(wěn)性傳動(dòng)的平穩(wěn)性 齒輪任一瞬時(shí)傳動(dòng)比的變化，將會(huì)使從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速在不斷變化，從而產(chǎn)生瞬時(shí)加速度和慣性沖擊力，引起齒輪傳動(dòng)中的沖擊、振動(dòng)和噪聲。傳動(dòng)的平穩(wěn)性就是要求齒輪在一轉(zhuǎn)范要求齒輪在一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，多次重復(fù)的瞬時(shí)傳動(dòng)比要小，一齒轉(zhuǎn)角內(nèi)的最大轉(zhuǎn)角圍內(nèi)，多次重復(fù)的瞬時(shí)傳動(dòng)比要小，一齒轉(zhuǎn)角內(nèi)的最大轉(zhuǎn)角誤差要限制在一定范圍內(nèi)誤差要限制在一定范圍內(nèi)。千分表、機(jī)床變速箱等對(duì)傳動(dòng)平穩(wěn)性的要求較高 3載荷分布的均勻性載荷分布的均勻性 為了使齒輪傳動(dòng)有較高的承載能力和較長(zhǎng)的使用壽命,要求齒輪嚙合時(shí)齒面接觸良好，以免引起應(yīng)力集中，造成齒面局部磨損加劇，影響齒輪的使用壽命。重型機(jī)械的傳動(dòng)齒輪對(duì)此

3、比較偏重。 4傳動(dòng)側(cè)隙的合理性傳動(dòng)側(cè)隙的合理性 即保證齒輪嚙合時(shí)，非工作齒面間應(yīng)留有一定的間隙。它對(duì)貯藏潤(rùn)滑油、補(bǔ)償齒輪傳動(dòng)受力后的彈性變形、熱膨脹以及齒輪傳動(dòng)裝置制造誤差和裝配誤差等都是必需的。否則，齒輪在傳動(dòng)過程中可能卡死或燒傷。但該側(cè)隙也不能過大，尤其是對(duì)于經(jīng)常需要正反轉(zhuǎn)的傳動(dòng)齒輪，側(cè)隙過大，會(huì)產(chǎn)生空程，引起換向沖擊。因此應(yīng)合理確定側(cè)隙的數(shù)值。 為了保證齒輪傳動(dòng)具有較好的工作性能，對(duì)上述四個(gè)方面均要有一定的要求。但用途和工作條件不同的齒輪，對(duì)上述四方面應(yīng)有不同的側(cè)重。 運(yùn)動(dòng)精度運(yùn)動(dòng)精度：是指?jìng)鬟f運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性。為了保證齒輪傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)精度，應(yīng)限制齒輪一轉(zhuǎn)中最大轉(zhuǎn)角誤差。 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性精度運(yùn)動(dòng)平

4、穩(wěn)性精度：要求齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，沒有沖擊、振動(dòng)和噪聲。要限制一齒距角范圍內(nèi)轉(zhuǎn)角誤差的最大值 。 接觸精度接觸精度：要求齒輪在接觸過程中，載荷分布要均勻，接觸良好，以免引起應(yīng)力集中，造成局部磨損，影響齒輪的使用壽命。 齒側(cè)間隙齒側(cè)間隙：在齒輪傳動(dòng)過程中，非接觸面一定要有合理的間隙。一方面為了貯存潤(rùn)滑油，一方面為了補(bǔ)償齒輪的制造和變形誤差。 圓柱齒輪的傳動(dòng)精度要求圓柱齒輪的傳動(dòng)精度要求 影響上述4項(xiàng)要求的誤差因素，主要包括齒輪的加工誤差和齒輪副的安裝誤差。 為了便于分析齒輪的各種制造誤差對(duì)齒輪傳動(dòng)質(zhì)量的影響，按誤差相對(duì)于齒輪的方向特征誤差相對(duì)于齒輪的方向特征，可分為徑向誤差、切向誤差和軸向誤差徑向誤差

5、、切向誤差和軸向誤差； 齒輪為圓周分度零件，其誤差具有周期性，按誤差在齒輪一轉(zhuǎn)中是否多次出現(xiàn)，即在齒輪一轉(zhuǎn)中出現(xiàn)的周期或頻率，可分為以齒輪一轉(zhuǎn)為周期的長(zhǎng)長(zhǎng)周期誤差周期誤差，或低頻誤差，它主要影響傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性；以齒輪一齒為周期的短周期誤差短周期誤差，或高頻誤差，它主要影響工作平穩(wěn)性。 滾齒機(jī)工作原理滾齒機(jī)工作原理圖圖1234e幾e運(yùn)e刀e蝸桿oooooooo機(jī)床工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸線oo 工件孔軸線 oo分度蝸輪幾何軸線1、幾何偏心誤差e1（齒坯孔與機(jī)床心軸的安裝偏心） 齒面位置相對(duì)于齒輪基準(zhǔn)中心在徑向發(fā)生了變化，故稱為徑向誤差。工作時(shí)產(chǎn)生以一轉(zhuǎn)為周期的轉(zhuǎn)角誤差，使傳動(dòng)比不斷改變。盡管螺桿勻速旋轉(zhuǎn)，

6、蝸桿與蝸輪嚙合節(jié)點(diǎn)的線速度相同，但由于蝸輪上的半徑不斷改變，從而使蝸輪和齒坯產(chǎn)生不均勻回轉(zhuǎn)，角速度在（+）和（-）之間，以一轉(zhuǎn)為周期變化。運(yùn)動(dòng)偏心并不產(chǎn)生徑向誤差，而使齒輪產(chǎn)生切向誤差。幾何偏心誤差、運(yùn)動(dòng)偏心誤差均以齒坯一轉(zhuǎn)為周期，是長(zhǎng)周期誤差長(zhǎng)周期誤差。影響齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)性的誤差，是齒輪同側(cè)相鄰齒距偏差齒距偏差和各個(gè)齒廓的形狀誤形狀誤差（齒廓偏差）差（齒廓偏差）。 誤差來源誤差來源 1）機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差）機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差 2）滾刀安裝誤差）滾刀安裝誤差 3）刀具制造誤差或刃磨誤差）刀具制造誤差或刃磨誤差 4）機(jī)床分度蝸桿的制造誤差和安裝誤差）機(jī)床分度蝸桿的制造誤差和安裝誤差 誤差來源：誤差來源：1

7、）機(jī)床導(dǎo)軌歪斜）機(jī)床導(dǎo)軌歪斜 2）刀具齒向歪斜）刀具齒向歪斜 3）齒坯裝夾誤差）齒坯裝夾誤差1、螺旋線偏差：實(shí)際螺旋線對(duì)理論螺旋線的偏離量。影響齒寬方向載荷分布均勻性。2、齒廓偏差：影響齒高方向載荷分布均勻性。 以上這兩種偏差通常是由齒坯軸線歪斜、機(jī)床刀架導(dǎo)軌誤差等引起的。這類誤差用輪齒同側(cè)齒面軸向偏差軸向偏差來評(píng)定齒輪傳動(dòng)的使用要求 影響使用要求的誤差（或因素） 傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性 長(zhǎng)周期誤差：包括幾何偏心和運(yùn)動(dòng)偏心分別引起的徑向和切向長(zhǎng)周期（一轉(zhuǎn)）誤差。兩種偏心同時(shí)存在，可能疊加，也可能抵消。這類誤差用齒輪上的長(zhǎng)周期偏差作為評(píng)定指標(biāo) 傳動(dòng)的平穩(wěn)性 短周期（一齒）誤差：包括齒輪加工過程中的刀具

8、誤差、機(jī)床傳動(dòng)鏈的短周期誤差。這類誤差用齒輪上的短周期偏差作為評(píng)定指標(biāo) 載荷分布的均勻性 齒坯軸線歪斜、機(jī)床刀架導(dǎo)軌的誤差等。這類誤差用輪齒同側(cè)齒面軸向偏差來評(píng)定側(cè)隙的合理性 影響側(cè)隙的主要因素是齒輪副的中心距偏差和齒厚偏差 F-大寫的代表是長(zhǎng)周期的；f-小寫的代表是短周期的；F-不加代表是齒輪公差；F-加代表是齒輪誤差；- 右上角碼為單撇號(hào)代表用單嚙儀檢測(cè)；“-右上角碼為雙撇號(hào)代表用雙嚙儀檢測(cè)；i-綜合的p-圓周方向b-基圓上t-切向方向-齒廓方向-齒長(zhǎng)方向f-齒面誤差基基本本符符號(hào)號(hào)上上角角標(biāo)標(biāo)下下角角標(biāo)標(biāo)Fi用單嚙儀檢測(cè)的長(zhǎng)周期綜合誤差 fi”用單嚙儀檢測(cè)的短周期綜合公差一、齒輪傳遞運(yùn)動(dòng)

9、準(zhǔn)確性的檢測(cè)指標(biāo) 1、切向綜合總偏差、切向綜合總偏差 Fi 指被測(cè)齒輪與理想精確的測(cè)量齒輪單面嚙合指被測(cè)齒輪與理想精確的測(cè)量齒輪單面嚙合時(shí)，在被測(cè)齒輪一轉(zhuǎn)內(nèi)，實(shí)際轉(zhuǎn)角與理論轉(zhuǎn)角的時(shí)，在被測(cè)齒輪一轉(zhuǎn)內(nèi)，實(shí)際轉(zhuǎn)角與理論轉(zhuǎn)角的最大差值。以分度圓弧長(zhǎng)計(jì)。最大差值。以分度圓弧長(zhǎng)計(jì)。如：理想轉(zhuǎn)如：理想轉(zhuǎn)1800而實(shí)際轉(zhuǎn)了而實(shí)際轉(zhuǎn)了17905630差了差了330Fi:綜合反映幾何偏心和運(yùn)動(dòng)偏心的影響，使最先進(jìn)的評(píng)定指標(biāo)。但儀器貴，適用于大批量、高精度的齒輪測(cè)量。 2、齒距累積總偏差（、齒距累積總偏差（Fp）及）及K個(gè)齒距累積偏差（個(gè)齒距累積偏差（Fpk） 在分度圓上，任意兩個(gè)同側(cè)齒面間同側(cè)齒面間的實(shí)際弧長(zhǎng)與

10、公稱弧長(zhǎng)之差的最大絕對(duì)值為齒距累積總偏差。K個(gè)齒距累積誤差是指在分度圓上，K個(gè)齒距間的實(shí)際弧長(zhǎng)與公稱弧長(zhǎng)之差的最大絕對(duì)值，K為2到小于Z2的整數(shù)。 Z 為齒數(shù) 規(guī)定Fpk是為了限制齒距累積誤差集中在局部圓周上 。 3 3、齒圈徑向跳動(dòng)、齒圈徑向跳動(dòng) Fr 指在齒輪一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，測(cè)頭在齒槽內(nèi)或輪齒上，于齒高指在齒輪一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，測(cè)頭在齒槽內(nèi)或輪齒上，于齒高中部雙面接觸，測(cè)頭相對(duì)于齒輪軸線的最大變動(dòng)量。中部雙面接觸，測(cè)頭相對(duì)于齒輪軸線的最大變動(dòng)量。4 4、徑向綜合誤差、徑向綜合誤差Fi” 指被測(cè)齒輪與理想精確的測(cè)量齒輪在雙面嚙合綜合指被測(cè)齒輪與理想精確的測(cè)量齒輪在雙面嚙合綜合測(cè)量時(shí)，在被測(cè)齒輪一轉(zhuǎn)范圍

11、內(nèi)，雙嚙中心距的最大變測(cè)量時(shí)，在被測(cè)齒輪一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，雙嚙中心距的最大變動(dòng)量。動(dòng)量。反映幾何偏心 1、單個(gè)齒距偏差、單個(gè)齒距偏差（fpt ）：是指在分度圓上，同側(cè)相鄰齒廓間的實(shí)際齒距與理論齒距的代數(shù)差。 實(shí)際齒輪或多或少的都存在單個(gè)齒距偏差，導(dǎo)致齒輪每轉(zhuǎn)一個(gè)齒距角的過程中，都會(huì)出現(xiàn)不同程度的轉(zhuǎn)角誤差。 二、齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)性的檢測(cè)指標(biāo)二、齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)性的檢測(cè)指標(biāo) 2、齒廓總偏差（、齒廓總偏差（F）：是指在齒輪端平面內(nèi)實(shí)際齒廓形狀對(duì)漸開線的形狀誤差。 對(duì)漸開線齒輪來說，由于切齒過程中各因素的影響，難以保證所切齒廓的形狀為理論漸開線，總是存在或大或小的齒廓偏差。 以上兩項(xiàng)誤差在齒輪一轉(zhuǎn)中多次重復(fù)出現(xiàn)，為

12、短周短周期誤差期誤差。 單個(gè)齒距偏差、齒廓偏差的存在，導(dǎo)致齒輪工單個(gè)齒距偏差、齒廓偏差的存在，導(dǎo)致齒輪工作時(shí)，瞬時(shí)傳動(dòng)比不斷變化，影響齒輪傳動(dòng)的作時(shí)，瞬時(shí)傳動(dòng)比不斷變化，影響齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性。平穩(wěn)性。 3、一齒切向綜合誤差一齒切向綜合誤差fi 1）、定義：被測(cè)齒輪與理想精確的測(cè)量齒輪作單面嚙合時(shí)， 在被測(cè)齒輪一個(gè)齒距角內(nèi)，它的實(shí)際轉(zhuǎn)角與理論轉(zhuǎn)角之差的最大幅度值。 2）、特點(diǎn)：接近齒輪實(shí)際工作狀態(tài)，故是評(píng)定傳動(dòng)平穩(wěn)性較為完善的綜合誤差項(xiàng)目，（包括了徑向、切向誤差） 3）、測(cè)量：?jiǎn)螄x測(cè)量4、一齒徑向綜合誤差一齒徑向綜合誤差fi” 1）、定義：被測(cè)齒輪與理想精確的測(cè)量齒輪作雙面嚙合傳動(dòng)時(shí)，在被測(cè)齒輪一個(gè)齒距角內(nèi)雙嚙中心距的最大變動(dòng)量。 2）、特點(diǎn)：反映所有嚙合點(diǎn)的徑向誤差，為綜合誤差項(xiàng)目。 3）、測(cè)量：雙嚙儀測(cè)量。1、螺旋線偏差F ：實(shí)際螺旋線對(duì)理論螺旋線的偏離量。影響齒寬方向載荷分布均勻性。2、齒廓總偏差F ：影響齒高方向載荷分布均勻性。 以上這兩種偏差通常是由齒坯軸線歪斜、機(jī)床刀架導(dǎo)軌誤差等引起的。這類誤差用輪齒同側(cè)齒面軸向偏差軸向偏差來評(píng)定1、齒厚偏差Esn：分度圓柱面上，齒厚實(shí)際值與公稱值之差。 通常用分度圓齒厚代替.2、公法線長(zhǎng)度偏