第9章 圓柱齒輪傳動互換性+第5節(jié)

1、9.5漸開線圓柱齒輪精度標準2022-5-61 9.5.1 齒輪精度等級和公差值（1）精度等級 國家標準對單個漸開線圓柱齒輪，精度等級由高至低劃分為0、1、2、12共 13 個精度等級。 02級：展望級；35級：高精度等級；68級：中等精度等級； 9級：較低精度等級；1012級：低精度等級。2022-5-62（2）偏差的允許值（公差） 單個齒距偏差見表9-1，齒距累積總偏差見表9-2，齒廓總偏差見表9-3，螺旋線總偏差見表9-4，一齒切向綜合偏差、齒廓形狀偏差、徑向跳動公差見表9-5，徑向綜合總偏差、一齒徑向綜合偏差見表9-6， 螺旋線形狀偏差、螺旋線傾斜偏差見表9-7 (各表均為摘錄)。鑒于

2、表9-1至9-7均涉及的數(shù)據(jù)較多，且幅面較大，本課件中不再圖示，詳見教材。2022-5-63 9.5.2齒輪精度等級的選擇 確定齒輪精度等級的依據(jù)是齒輪的用途、使用要求、傳動功率和圓周速度以及其它技術條件。選用齒輪精度等級的方法一般有計算法和類比法兩種，目前大多采用類比法。2022-5-64（1）計算法 根據(jù)機構最終達到的精度要求，應用傳動尺寸鏈的方法計算和分配各級齒輪副的傳動精度，確定齒輪的精度等級。此方法僅適用于特殊精度機構使用的齒輪。 （2）類比法 此種方法是查閱類似機構的設計方案，根據(jù)經(jīng)過實際驗證的已有的經(jīng)驗結果來確定齒輪的精度。具體可見表9-8。2022-5-65精度等級工作條件與適

3、用范圍圓周速度m/s齒面的最后加工直齒斜齒3用于最平穩(wěn)且無噪聲的極高速下工作的齒輪；特別精密的分度機構中的齒輪；特別精密機械中的齒輪；控制機構齒輪；檢測5、6 級的測量齒輪。 5075特精密的磨齒和研齒，用精密滾刀或單邊剃齒后的大多數(shù)不經(jīng)淬火的齒輪。4用于精密分度機構的齒輪；特別精密機械中的齒輪；高速透平齒輪；控制機構齒輪；檢測 7級的測量齒輪。3570精密磨齒；大多數(shù)用精 密滾刀滾齒和研齒或單邊剃齒。5用于高平穩(wěn)且低噪聲的高速傳動中的齒輪；精密機構中的齒輪；透平傳動的齒輪；檢測 8、9級的測量齒輪。 重要的航空、船用齒輪箱齒輪。2040精密磨齒；大多數(shù)用精密滾刀加工，進而研齒或剃齒。6用于高

4、速下平穩(wěn)工作、需要高效率及低噪聲的齒輪；航空、汽車用齒輪；讀數(shù)裝置中的精密齒輪；機床傳動鏈齒輪；機床傳動齒輪。到15到30精密磨齒或剃齒。7在高速和適度功率或大功率及適當速度下工作的齒輪；機床變速箱進給齒輪；高速減速器齒輪；起重機齒輪；汽車以及讀數(shù)裝置中的齒輪。到10到15無需熱處理的齒輪，用精確刀具加工；對于淬硬齒輪必須精整加工(磨齒、研齒)。8一般機器中無特殊精度要求的齒輪；機床變速齒輪；汽車制造業(yè)中不重要齒輪；冶金、起重、機械齒輪通用減速器的齒輪；農(nóng)業(yè)機械中的重要齒輪。到6到10滾、插齒均可，不用磨齒；必要時剃齒或研齒。9用于無精度要求的粗糙工作的齒輪；因結構上考慮受載低于計算載荷的傳動

5、用齒輪；重載、低速不重要工作機械的傳力齒輪；農(nóng)機齒輪。到2到4不需要特殊的精加工工序。表 9-8 各精度等級齒輪的適用范圍2022-5-66 9.5.3齒輪檢驗項目標準規(guī)定：切向綜合偏差（Fi ，fi）是該標準的檢驗項目，但不是必檢項目。齒廓的形狀偏差和傾斜偏差（ff ，fH）及螺旋線的形狀偏差和傾斜偏差（ff，fH），有時作為有用的參數(shù)和評定值，但不是必檢項目。評定單個齒輪的加工精度應檢查項目：齒距偏差（Fp，F(xiàn)pk ，fpt）、齒廓總偏差（F）、螺旋線總偏差（F）及齒厚偏差。齒厚偏差由設計者按齒輪副側隙計算確定。必檢項目可以客觀地評定齒輪的加工質量和齒輪制造水平，而那些非必檢項目可以根據(jù)供

6、需雙方共同協(xié)商結果來確定。2022-5-67 根據(jù)國內(nèi)企業(yè)多年來貫徹舊標準的經(jīng)驗和目前齒輪生產(chǎn)的控制水平，建議供需雙方依據(jù)齒輪功能要求、生產(chǎn)批量和手段，按表9-9推薦的檢驗組來選取某一個檢驗組。 表9-9 檢驗組（推薦） 檢驗組檢驗項目偏差代號1fpt 、Fp、F、F、Fr2fpt 、Fpk、Fp、F、F、Fr3Fi 、fi4fpt、Fr （1012級）5Fi 、fi （有協(xié)議要求時）2022-5-68 9.5.4 齒輪副側隙齒輪副側隙由齒輪工作條件決定，與齒輪的精度等級無關。齒輪副側隙是在裝配后自然形成的，側隙的大小主要決定于齒厚和中心距。（1）最小法向側隙jbnmin影響最小法向側隙jbn

7、min的因素主要有：箱體、軸和軸泵的偏斜；因箱體偏差和軸承的間隙導致齒輪軸線的不對準和歪斜；安裝誤差；軸承的徑向跳動；溫度影響；旋轉零件的離心脹大；由于潤滑劑的允許污染以及非金屬材料的熔脹等。2022-5-69（2）齒厚偏差標準對齒厚偏差是由設計者規(guī)定。從而使標準更具靈活性。最小側隙jhnmin是由齒厚上偏差 Esns（為負值）保證的。若主動輪與被動輪取相同的齒厚上偏差，即 Esns1=Esns2則有： Esns1Esns2jbnmin/2cosn 2022-5-610最大側隙由齒厚下偏差Esni控制。齒厚上偏差Esns確定后，根據(jù)齒厚公差 可確定其下偏差Esni。 其中齒厚公差計算值 ，由齒

8、圈徑向跳動公差Fr和切齒時徑向進刀公差br兩項組成，將它們按隨機誤差合成得：式中： Fr為齒輪徑向跳動公差， br為切齒徑向進刀公差， 相當于一般尺寸的加工誤差，按加工精度確定。22tan2rrnsnbFT2022-5-611當然，根據(jù)齒厚公差計算值Tsn ，可求出齒厚下偏差計算值Esni： EsniEsnsTsn 2022-5-612（3）公法線平均長度偏差的換算在實際測量齒輪時，常用測公法線長度極限偏差取代齒厚偏差測量，它們之間存在以下關系：公法線長度上偏差 公法線長度下偏差 nsnsbnsEEcosnsnibniEEcos2022-5-6137.4.5齒輪副精度（1）中心距極限偏差fa中

9、心距偏差不但會影響齒側間隙，而且對齒輪嚙合的重合度也有影響，因此必須加以控制。通常fa 值按影響傳動平穩(wěn)性的偏差項目的精度等級確定，參考表9-12（見下頁）選取。2022-5-614表9-12中心距極限偏差土fa數(shù)值(摘自GBl009588) ( m)2022-5-615（2）軸線平行度偏差垂直平面內(nèi)的軸線平行度偏差f ：f 0.5(L/b)F式中:L為軸承中間距離，b為齒寬，F(xiàn)為螺旋線總偏差（對直齒輪為齒向公差）。軸線平面內(nèi)的平行度偏差f：f2f2022-5-616（3）接觸斑點檢驗產(chǎn)品齒輪在其箱體內(nèi)嚙合所產(chǎn)生的接觸斑點可用于評定齒面間的載荷分布情況，這對于低速動力齒輪尤為重要。其具體取值見

10、GB/Z 18620.4-2002。2022-5-6177.5.6齒輪坯的精度 齒坯的尺寸偏差、形位誤差和表面粗糙度等幾何參數(shù)誤差不僅直接影響齒輪的加工質量和檢驗精度，還影響齒輪副的接觸精度和運行的平穩(wěn)性。因此，應盡量控制齒輪坯的精度以保證齒輪的加工質量。2022-5-618（1）確定基準軸線的方法設計時應使基準軸線和工作軸線重合，即將安裝面作為確定基準軸線的基準面。確定基準軸線，通常有三種方法：1）用兩個“短”圓柱或圓錐形基準面上設定的兩個圓的圓心來確定軸線上的兩個點（見圖9-13）。圖9-13 基準軸線的確定方法2022-5-6192）用一個“長的”圓柱或圓錐形的面來同時確定軸線的位置和方

11、向（見圖9-14）?？椎妮S線可以用與之相匹配正確地裝配的工作芯軸的軸線來代表。圖9-14 基準軸線的確定方法2022-5-6203）用一個“短的”圓柱形基準面上的一個圓的圓心來確定，而其方向則用垂直于此軸線的一個基準面來確定（見圖9-15）。圖9-15 基準軸線的確定方法2022-5-621（2）齒輪坯公差的給定方法 齒輪坯公差是指在齒輪坯上，影響輪齒加工精度和齒輪傳動質量的表面的幾何公差：尺寸公差、形位公差以及表面粗糙度。1）尺寸公差對作為定位和安裝基準的齒輪內(nèi)孔、齒輪軸、頂圓的尺寸公差和形狀公差可按表9-13（見下頁）選用。2022-5-622表9-13尺寸公差和形狀公差(摘自GBl009

12、588)注：1.當齒輪的三個公差組的精度等級不同時，按最高的精度等級確定公差值。2.當頂圓不作測量齒厚的基準時，其尺寸公差按ITll給定，但不大于01mn。2022-5-6232) 形狀公差基準面與安裝面的形狀公差可按表9-14選??；表9-14 基準面與安裝面的形狀公差(摘自GB/Z 18620.32002)注：齒輪坯的公差應減至能經(jīng)濟地制造的最小值。2022-5-624安裝面的跳動公差可按表9-15選用。表9-15安裝面的跳動公差(摘自GB/Z 18620.32002)注：齒輪坯的公差應減至能經(jīng)濟地制造的最小值。2022-5-6253）表面粗糙度齒面的表面粗糙度可按表9-16選用。表9-16

13、算術平均偏差Ra的推薦值（摘自GB/Z 18620.4-2002） （m）2022-5-626 9.5.7齒輪精度的標注齒輪精度等級及齒厚極限偏差在圖樣上的標注，建議采用如下方法：（1）齒輪精度等級的標注若齒輪的各檢驗項目為同一精度等級，可直接標注精度等級和標準號。如齒輪各檢驗項目精度同為7級，則標注為:7GB/T10095.l2008或7 GB/T10095.220082022-5-627若齒輪各檢驗項目的精度等級不同，應分別標注，如齒廓總偏差為6級，齒距累積總偏差和螺旋線總偏差為7級，則標注為:6(F)、7(Fp、F)GB/T 10095.12008（2）齒厚偏差的標注齒厚偏差標注是在齒輪

14、工作圖右上角的參數(shù)表中標出其公稱值和偏差。2022-5-628 9.5.8齒輪精度設計 （1）齒輪精度設計方法及步驟：1)確定齒輪的精度等級；2)選擇齒輪的檢驗組及其確定公差值；3)計算齒輪副側隙和齒厚偏差；4)確定齒輪坯公差和表面粗糙度；5)公法線平均長度極限偏差的換算；6)繪制齒輪零件圖。2022-5-629（2）齒輪精度設計示例如下：例9.1 某機床變速箱中一對直齒圓柱齒輪，模數(shù)m3 mm，齒數(shù)z1 30，齒數(shù)z2 90，齒形角=20，齒寬b1 20，轉速 n1=1200r/min,齒輪材料為45號鋼，單件小批生產(chǎn)。試確定小齒輪精度等級，確定檢驗項目，計算齒輪副側隙和齒厚偏差，并將齒厚極

15、限偏差換算成公法線平均長度極限偏差。畫出齒輪工作圖。2022-5-630 確定齒輪的精度等級確定齒輪的精度等級u根據(jù)圓周速度確定其影響傳動平穩(wěn)性的偏差項目的精度等級。參考表9-8，選影響傳動平穩(wěn)性的偏差項目的精度等級為8級。u選影響傳遞運動準確性的偏差項目的精度等級為9級。u選影響載荷分布均勻性的偏差項目的精度等級為8級。2022-5-631smdnv/65. 5100060120030314. 3100060 選擇齒輪的檢驗組及其確定公差值選擇齒輪的檢驗組及其確定公差值u參考表9-9選第1檢驗組，檢驗項目為fpt 、Fp、F、F、Fr 。 單個齒距偏差fpt，查表9-1得 fpt17齒距累積

16、總偏差Fp ，查表9-2得 Fp76 齒廓總偏差F，查表9-3得 F22螺旋線總偏差F，查表9-4得 F21徑向跳動公差Fr ，查表9-5得 Fr612022-5-632 計算齒輪副側隙和齒厚偏差齒輪中心距代入式（9-1）求出最小側隙推薦值 =0.106 mm 2022-5-633mmzzmai1802/ )9030(32/ )(213/ ) 303. 01800005. 006. 0 (23/ )03. 00005. 006. 0 (2minnibnmj 計算齒輪副側隙和齒厚偏差計算齒輪副側隙和齒厚偏差由式（9-2）得齒厚上偏差由表9-11查得brIT100.140 mm由式（9-3）得齒厚

17、公差 = =0.111mm由式（9-4）得齒厚下偏差2 2r r2 2r rn nsnsnb bF F2tan2tanT T2 22 20.1400.1400.0610.061 2tan202tan202022-5-634mmTEEsnssnssni167. 0111. 0056. 0mmjEnbnsns056. 0)20cos2/(106. 0cos2/min 確定齒輪坯公差和表面粗糙度確定齒輪坯公差和表面粗糙度u該齒輪為非連軸齒輪，按表9-13、表9-14、表9-15查得齒輪坯尺寸公差和形位公差；u按表9-16查得表面粗糙度允許值。2022-5-635 公法線平均長度極限偏差的換算公法線平均長度極限偏差的換算 公法線公