第11章：圓柱齒輪公差與檢測

1、12一、齒輪傳動的使用要求一、齒輪傳動的使用要求 1 傳遞運動的準確性傳遞運動的準確性 2傳動的平穩(wěn)性傳動的平穩(wěn)性 3載荷分布的均勻性載荷分布的均勻性4齒輪副側(cè)隙的合理性齒輪副側(cè)隙的合理性 一般情況下，齒輪傳動的使用要求可分為以一般情況下，齒輪傳動的使用要求可分為以下四個方面下四個方面：3二、齒輪加工誤差的來源與分類二、齒輪加工誤差的來源與分類 （1）幾何偏心）幾何偏心 （2）運動偏心）運動偏心 （3）機床傳動鏈的高頻誤差）機床傳動鏈的高頻誤差 （4）滾刀的安裝誤差和加工誤差）滾刀的安裝誤差和加工誤差 1.齒輪加工誤差的來源齒輪加工誤差的來源jeye4 2.齒輪加工誤差的分類齒輪加工誤差的分類

2、 （1）按其表現(xiàn)特征可分為四類）按其表現(xiàn)特征可分為四類 齒廓誤差齒廓誤差 齒距誤差齒距誤差 齒向誤差齒向誤差 齒厚誤差齒厚誤差5 （2）按其方向特征可分為三類）按其方向特征可分為三類 徑向誤差徑向誤差 切向誤差切向誤差 軸向誤差軸向誤差 （3）按其周期或頻率特征可分為兩類）按其周期或頻率特征可分為兩類 長周期誤差長周期誤差 短周期誤差短周期誤差 6一、傳遞運動準確性的檢測項目一、傳遞運動準確性的檢測項目 切向綜合總偏差是指被測齒輪與測量齒輪單面嚙合切向綜合總偏差是指被測齒輪與測量齒輪單面嚙合時，被測齒輪一轉(zhuǎn)內(nèi)，齒輪分度圓上實際圓周位移與理時，被測齒輪一轉(zhuǎn)內(nèi)，齒輪分度圓上實際圓周位移與理論圓周位

3、移的最大差值。論圓周位移的最大差值。 1切向綜合總偏差切向綜合總偏差 （Tangential composite deviation）iF7圖11-4 切向綜合偏差8圖圖11-6 齒距偏差與齒距累積偏差齒距偏差與齒距累積偏差9 齒距累積偏差齒距累積偏差 是指在端平面上，在接近齒是指在端平面上，在接近齒高中部的與齒輪軸線同心的圓上，任意高中部的與齒輪軸線同心的圓上，任意k個齒距的實際個齒距的實際弧長與理論弧長的代數(shù)差（圖弧長與理論弧長的代數(shù)差（圖11-6）。）。 齒距累積總偏差齒距累積總偏差 是指齒輪同側(cè)齒面任意弧段是指齒輪同側(cè)齒面任意弧段（K=1z）內(nèi)的最大齒距累積偏差。它表現(xiàn)為齒距累）內(nèi)的最

4、大齒距累積偏差。它表現(xiàn)為齒距累積偏差曲線的總幅值，如圖積偏差曲線的總幅值，如圖11-7所示。所示。 2. 齒距累積總偏差齒距累積總偏差 （Total accumulative Pitch deviation）pFpkFpF10圖圖11-7 齒距累積總偏差齒距累積總偏差11 徑向跳動是指測頭（球形、圓柱形、砧形）相繼置徑向跳動是指測頭（球形、圓柱形、砧形）相繼置于被測齒輪的每個齒槽內(nèi)時，從它到齒輪軸線的最大和于被測齒輪的每個齒槽內(nèi)時，從它到齒輪軸線的最大和最小徑向距離之差。最小徑向距離之差。 3. 徑向跳動徑向跳動 （Teeth radial run-out）rF12圖圖11-12 一個齒輪的徑

5、向跳動一個齒輪的徑向跳動13 徑向綜合總偏差是指在徑向（雙面）綜合檢驗時，徑向綜合總偏差是指在徑向（雙面）綜合檢驗時，被測齒輪的左右齒面同時與測量齒輪接觸，并轉(zhuǎn)過一整被測齒輪的左右齒面同時與測量齒輪接觸，并轉(zhuǎn)過一整圈時出現(xiàn)的中心距最大值和最小值之差。圈時出現(xiàn)的中心距最大值和最小值之差。 4. 徑向綜合總偏差徑向綜合總偏差 （Radial composile deviation） iF14圖圖11-13 徑向綜合總偏差徑向綜合總偏差15 公法線長度變動是指在齒輪一周范圍內(nèi)，實際公法公法線長度變動是指在齒輪一周范圍內(nèi)，實際公法線長度最大值與最小值之差，如下圖所示。線長度最大值與最小值之差，如下圖所

6、示。 5. 公法線長度變動公法線長度變動 （Base tangent length variation）WFminmaxWWFW16二、傳動工作平穩(wěn)性的檢測項目二、傳動工作平穩(wěn)性的檢測項目 一齒切向綜合偏差是指齒輪在一個齒距角內(nèi)的切向一齒切向綜合偏差是指齒輪在一個齒距角內(nèi)的切向綜合總偏差，即在切向綜合總偏差記錄曲線上小波紋的綜合總偏差，即在切向綜合總偏差記錄曲線上小波紋的最大幅度值。最大幅度值。1一齒切向綜合偏差一齒切向綜合偏差 （Tangential tooth-to-tooth composite deviation）if17 一齒徑向綜合偏差是指當被測齒輪與測量齒輪嚙合一齒徑向綜合偏差是

7、指當被測齒輪與測量齒輪嚙合一整圈時，對應(yīng)一個齒距（一整圈時，對應(yīng)一個齒距（360/z）的徑向綜合偏差）的徑向綜合偏差值。即在徑向綜合總偏差記錄曲線上小波紋的最大幅度值。即在徑向綜合總偏差記錄曲線上小波紋的最大幅度值（圖值（圖11-13），其波長常常為齒距角。），其波長常常為齒距角。2一齒徑向綜合偏差一齒徑向綜合偏差 （Radial toothtotooth composite error） if18 齒廓偏差是指實際齒廓對設(shè)計齒廓的偏離量，它在齒廓偏差是指實際齒廓對設(shè)計齒廓的偏離量，它在端平面內(nèi)且垂直于漸開線齒廓的方向計值，如圖端平面內(nèi)且垂直于漸開線齒廓的方向計值，如圖11-17所示。所示。3

8、齒廓偏差（齒廓偏差（Tooth profile deviation）19圖11-17 齒廓偏差20（ （） ）設(shè)計齒設(shè)計齒廓：未修形的廓：未修形的漸漸開開線線， ，實際齒實際齒廓：在減薄區(qū)內(nèi)具有廓：在減薄區(qū)內(nèi)具有偏向體內(nèi)的偏向體內(nèi)的負負偏差；偏差；（ （） ）設(shè)計齒設(shè)計齒廓：修形的廓：修形的漸漸開開線線， ，實際齒實際齒廓：在減薄區(qū)內(nèi)具有偏廓：在減薄區(qū)內(nèi)具有偏向體內(nèi)的向體內(nèi)的負負偏差；偏差；（ （） ）設(shè)計齒設(shè)計齒廓：修形的廓：修形的漸漸開開線線， ，實際齒實際齒廓：在減薄區(qū)內(nèi)具有偏廓：在減薄區(qū)內(nèi)具有偏向體外的正偏差向體外的正偏差（1）齒廓總偏差）齒廓總偏差F Fa a（Tooth profi

9、le total deviation） 齒廓總偏差是指在計值范圍內(nèi)，包容實際齒齒廓總偏差是指在計值范圍內(nèi)，包容實際齒廓的兩條設(shè)計齒廓跡線間的距離，如圖廓的兩條設(shè)計齒廓跡線間的距離，如圖11-17（a）所示。所示。21faffaf（2）齒廓形狀偏差 （Form deviation of tooth Profile） 齒廓形狀偏差是指在計值范圍內(nèi)，包容實際齒廓跡線的兩條與平均齒廓跡線完全相同的曲線間的距離，且兩條曲線與平均齒廓跡線的距離為常數(shù)，如圖11-17（b）所示。（3）齒廓傾斜偏差 （Angle deviation of tooth Profile） 齒廓傾斜偏差是指在計值范圍內(nèi)，兩端與平均

10、齒廓跡線相交的兩條設(shè)計齒廓跡線間的距離，如圖11-17（c）所示。fafHaf22 基圓齒距偏差是指實際基節(jié)與公稱基節(jié)的代數(shù)差，基圓齒距偏差是指實際基節(jié)與公稱基節(jié)的代數(shù)差，如圖如圖11-20所示。所示。4基圓齒距偏差基圓齒距偏差 （Base circular Pitch deviation）圖圖11-20 基圓齒距偏差基圓齒距偏差pbf23 單個齒距偏差是指在端平面上，在接近齒高中部的單個齒距偏差是指在端平面上，在接近齒高中部的一個與齒輪軸線同心的圓上，實際齒距與理論齒距的代一個與齒輪軸線同心的圓上，實際齒距與理論齒距的代數(shù)差，如圖數(shù)差，如圖11-23所示。所示。5單個齒距偏差單個齒距偏差 （

11、Individual circular Pitch deviation）圖圖11-23 單個齒距偏差單個齒距偏差ptf24三、載荷分布均勻性的三、載荷分布均勻性的檢測項目檢測項目 螺旋線偏差是指在端面基圓切線方向上測得的實際螺旋線偏差是指在端面基圓切線方向上測得的實際螺旋線偏離設(shè)計螺旋線的量。螺旋線偏離設(shè)計螺旋線的量。1螺旋線線偏差（Spiral deviation）（l）螺旋線總偏差）螺旋線總偏差F Fb b（Spiral total deviation） 螺旋線總偏差是指在計值范圍內(nèi)，包容實際螺旋螺旋線總偏差是指在計值范圍內(nèi)，包容實際螺旋線跡線的兩條設(shè)計螺旋線跡線間的距離，如圖線跡線的兩條

12、設(shè)計螺旋線跡線間的距離，如圖11-24（a）所示。所示。25（2）螺旋線形狀偏差）螺旋線形狀偏差 （Form deviation of spiral）bff 螺旋線形狀偏差是指在計值范圍內(nèi)，包容實際螺螺旋線形狀偏差是指在計值范圍內(nèi)，包容實際螺旋線跡線的兩條與平均螺旋線跡線完全相同的曲線間旋線跡線的兩條與平均螺旋線跡線完全相同的曲線間的距離，且兩條曲線與平均螺旋線跡線的距離為常數(shù)，的距離，且兩條曲線與平均螺旋線跡線的距離為常數(shù)，如圖如圖11-24（b）所示。）所示。26 （3）螺旋線傾斜偏差）螺旋線傾斜偏差 （Angle deviation of spiral）bHf 螺旋線傾斜偏差是指在計值范

13、圍的兩端與平螺旋線傾斜偏差是指在計值范圍的兩端與平均螺旋線跡線相交的設(shè)計螺旋線跡線間的距離，均螺旋線跡線相交的設(shè)計螺旋線跡線間的距離，如圖如圖11-24（c）所示。）所示。27圖圖11-24 螺旋線偏差螺旋線偏差28四、四、影響側(cè)隙的單個齒輪因素及其檢測影響側(cè)隙的單個齒輪因素及其檢測 齒厚偏差是指在齒輪的分度圓柱面上，齒厚的實際齒厚偏差是指在齒輪的分度圓柱面上，齒厚的實際值與公稱值之差，如圖值與公稱值之差，如圖11-26所示。對于斜齒輪，指法所示。對于斜齒輪，指法向齒厚。向齒厚。1齒齒厚偏差 （Thickness deviation of teeth）snf29圖圖11-26 齒厚偏差齒厚偏差

14、30 公法線長度偏差是指在齒輪一周內(nèi)，實際公法線長公法線長度偏差是指在齒輪一周內(nèi)，實際公法線長度度Wa與公稱公法線長度與公稱公法線長度W之差，如圖之差，如圖11-28所示。所示。2公法線長線長度偏差（Base tangent length deviation）圖圖11-28 公法線長度偏差公法線長度偏差31一、軸線的平行度誤差一、軸線的平行度誤差 軸線平面內(nèi)的平行度誤差是指一對齒輪的軸線，在軸線平面內(nèi)的平行度誤差是指一對齒輪的軸線，在其基準平面上投影的平行度誤差，如圖其基準平面上投影的平行度誤差，如圖11-29所示。所示。 1軸線平面內(nèi)的平行度誤差軸線平面內(nèi)的平行度誤差 （Parallelis

15、m deviation on the axial plane） 2垂直平面上的平行度誤差垂直平面上的平行度誤差 （Parallelism deviation on the vertical plane） 垂直平面上的平行度誤差是指一對齒輪的軸線，在垂直垂直平面上的平行度誤差是指一對齒輪的軸線，在垂直于基準平面，且平行于基準軸線的平面上投影的平行度誤差，于基準平面，且平行于基準軸線的平面上投影的平行度誤差，如圖如圖11-29所示。所示。fbf32圖圖11-29 齒輪副的安裝誤差齒輪副的安裝誤差33二、中心距偏差二、中心距偏差 中心距偏差中心距偏差 （Center distance deviati

16、on）是指）是指在齒輪副的齒寬中間平面內(nèi)，實際中心距與公稱中心距在齒輪副的齒寬中間平面內(nèi)，實際中心距與公稱中心距之差。如圖之差。如圖11-29所示。所示。af34 齒輪副的切向綜合總偏差是指按設(shè)計中心距安裝好齒輪副的切向綜合總偏差是指按設(shè)計中心距安裝好的齒輪副，在嚙合轉(zhuǎn)動足夠多的轉(zhuǎn)數(shù)內(nèi)，一個齒輪相對的齒輪副，在嚙合轉(zhuǎn)動足夠多的轉(zhuǎn)數(shù)內(nèi)，一個齒輪相對于另一個齒輪的實際轉(zhuǎn)角與公稱轉(zhuǎn)角之差的總幅度值。于另一個齒輪的實際轉(zhuǎn)角與公稱轉(zhuǎn)角之差的總幅度值。 1齒輪副的切向綜合總偏差齒輪副的切向綜合總偏差 2齒輪副的一齒切向綜合偏差齒輪副的一齒切向綜合偏差 齒輪副的一齒切向綜合偏差是指安裝好的齒輪副，在嚙齒輪副

17、的一齒切向綜合偏差是指安裝好的齒輪副，在嚙合轉(zhuǎn)動足夠多的轉(zhuǎn)數(shù)內(nèi)，一個齒輪相對于另一個齒輪，在一合轉(zhuǎn)動足夠多的轉(zhuǎn)數(shù)內(nèi)，一個齒輪相對于另一個齒輪，在一個齒距角內(nèi)的實際轉(zhuǎn)角與公稱轉(zhuǎn)角之差的最大幅度值。個齒距角內(nèi)的實際轉(zhuǎn)角與公稱轉(zhuǎn)角之差的最大幅度值。icFicf35 接觸斑點是指裝配好的齒輪副，在輕微制動下，運接觸斑點是指裝配好的齒輪副，在輕微制動下，運轉(zhuǎn)后齒面上分布的接觸擦亮痕跡，如圖轉(zhuǎn)后齒面上分布的接觸擦亮痕跡，如圖11-30所示。所示。 3接觸斑點接觸斑點圖圖11-30 接觸斑點接觸斑點36 齒輪副的側(cè)隙可分為圓周側(cè)隙齒輪副的側(cè)隙可分為圓周側(cè)隙 和法向側(cè)隙和法向側(cè)隙 兩種。兩種。 圓周側(cè)隙是指安

18、裝好的齒輪副，當其中一個齒輪固定時，圓周側(cè)隙是指安裝好的齒輪副，當其中一個齒輪固定時，另一齒輪圓周的晃動量，以分度圓上弧長計值，如圖另一齒輪圓周的晃動量，以分度圓上弧長計值，如圖11-31（a）所示。所示。 法向側(cè)隙是指安裝好的齒輪副，當工作齒面接觸時，非工法向側(cè)隙是指安裝好的齒輪副，當工作齒面接觸時，非工作齒面之間的最小距離，如圖作齒面之間的最小距離，如圖11-31（b）所示。）所示。 4齒輪副的側(cè)隙齒輪副的側(cè)隙wtjbnjnbwtbnjjbcoscosb bb b為基圓螺旋角，為基圓螺旋角， n n為分度圓法面壓力角。為分度圓法面壓力角。37圖圖11-31 齒輪副側(cè)隙齒輪副側(cè)隙38一、齒輪

19、精度等級和確定一、齒輪精度等級和確定 國標對單個齒輪規(guī)定了國標對單個齒輪規(guī)定了13個精度等級，依次用阿拉個精度等級，依次用阿拉伯數(shù)字伯數(shù)字0、l、2、3、12表示。其中表示。其中0級精度最高，級精度最高，依次遞減，依次遞減，12級精度最低。級精度最低。 一般將一般將35級精度視為高精度等級；級精度視為高精度等級；68級精度視級精度視為中等精度等級，使用最多；為中等精度等級，使用最多；912級精度視為低精度級精度視為低精度等級。等級。5級精度是確定齒輪各項允許值計算式的基礎(chǔ)級。級精度是確定齒輪各項允許值計算式的基礎(chǔ)級。 1精度等級精度等級39 齒輪精度等級的選擇方法主要有計算法和類比法兩齒輪精度

20、等級的選擇方法主要有計算法和類比法兩種。一般實際工作中，多采用類比法。種。一般實際工作中，多采用類比法。 類比法是根據(jù)以往產(chǎn)品設(shè)計、性能試驗以及使用過類比法是根據(jù)以往產(chǎn)品設(shè)計、性能試驗以及使用過程中所累積的成熟經(jīng)驗，以及長期使用中已證實其可靠程中所累積的成熟經(jīng)驗，以及長期使用中已證實其可靠性的各種齒輪精度等級選擇的技術(shù)資料，經(jīng)過與所設(shè)計性的各種齒輪精度等級選擇的技術(shù)資料，經(jīng)過與所設(shè)計的齒輪在用途、工作條件及技術(shù)性能上作對比后，選定的齒輪在用途、工作條件及技術(shù)性能上作對比后，選定其精度等級。其精度等級。 2精度等級的選擇精度等級的選擇40應(yīng)應(yīng) 用用 范范 圍圍精精 度度 等等 級級應(yīng)應(yīng) 用用 范

21、范 圍圍精精 度度 等等 級級測量齒輪測量齒輪2 25拖拉機拖拉機6 69汽輪機減速器汽輪機減速器3 36一般用途的減速器一般用途的減速器6 69精密切削機床精密切削機床3 37軋鋼設(shè)備軋鋼設(shè)備6 610一般金屬切削機一般金屬切削機床床5 58起重機械起重機械7 710航空發(fā)動機航空發(fā)動機4 48礦用絞車礦用絞車8 810輕型汽車輕型汽車5 58農(nóng)用機械農(nóng)用機械8 811重型汽車重型汽車6 69表表11-1 部分機械采用的齒輪的精度等級部分機械采用的齒輪的精度等級41 在檢驗中，沒有必要測量全部輪齒要素的偏差，因在檢驗中，沒有必要測量全部輪齒要素的偏差，因為有些要素對于特定齒輪的功能并沒有明顯

22、的影響。另為有些要素對于特定齒輪的功能并沒有明顯的影響。另外，有些測量項目可以代替另一些項目，如切向綜合總外，有些測量項目可以代替另一些項目，如切向綜合總偏差檢驗?zāi)艽纨X距累積總偏差檢驗，徑向綜合總偏差偏差檢驗?zāi)艽纨X距累積總偏差檢驗，徑向綜合總偏差檢驗?zāi)艽鎻较蛱鴦訖z驗等。檢驗?zāi)艽鎻较蛱鴦訖z驗等。 各級精度齒輪及齒輪副所規(guī)定的的各項公差或極限各級精度齒輪及齒輪副所規(guī)定的的各項公差或極限偏差可查閱標準手冊。偏差可查閱標準手冊。 3齒輪檢驗項目及其評定參數(shù)的確定齒輪檢驗項目及其評定參數(shù)的確定42二、齒輪副側(cè)隙二、齒輪副側(cè)隙 齒輪副側(cè)隙分為圓周側(cè)隙齒輪副側(cè)隙分為圓周側(cè)隙jwt和法向側(cè)隙和法向側(cè)隙

23、jbn。圓周。圓周側(cè)隙便于測量，但法向側(cè)隙是基本的，它可與法向齒厚、側(cè)隙便于測量，但法向側(cè)隙是基本的，它可與法向齒厚、公法線長度、油膜厚度等建立函數(shù)關(guān)系。齒輪副側(cè)隙應(yīng)公法線長度、油膜厚度等建立函數(shù)關(guān)系。齒輪副側(cè)隙應(yīng)按工作條件，用最小法向側(cè)隙來加以控制。按工作條件，用最小法向側(cè)隙來加以控制。 1最小法向極限側(cè)隙最小法向極限側(cè)隙 的確定的確定 最小法向極限側(cè)隙的確定主要考慮齒輪副工作時的最小法向極限側(cè)隙的確定主要考慮齒輪副工作時的溫度變化、潤滑方式以及齒輪工作的圓周速度。溫度變化、潤滑方式以及齒輪工作的圓周速度。minbnj43（1）補償溫升而引起變形所需的最小法向）補償溫升而引起變形所需的最小法向側(cè)隙側(cè)隙bn1jnbnttajsin2)(22111（2）保證正常潤滑所必需的最小法向側(cè)隙）保證正常潤滑所必需的最小法向側(cè)隙2bnjbn2j最小法向極限側(cè)隙是補償溫升而引起變形所最小法向極限側(cè)隙是補償溫升而引起變形所需的最小法向側(cè)隙需的最小法向側(cè)隙 與保證正常潤滑所必與保證正常潤滑所必需需的最小法向側(cè)隙的最小法向側(cè)隙 之和。之和。bn1j2bnj21minbnbnbnjjj44潤潤 滑滑 方方 式式圓周速度圓周速度v v（m/s）v v1010v252560噴油潤滑噴油潤滑0.01m mn n0.02m mn n