漸開線圓柱齒輪公差及檢測

1、學(xué) 習(xí) 指 導(dǎo) 本章學(xué)習(xí)目的是了解圓柱齒輪的公差標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用。學(xué)習(xí)要求是了解具有互換性的齒輪和齒輪副必須滿足的四項(xiàng)使用要求；通過分析各種加工誤差對齒輪傳動使用要求的影響，理解漸開線齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的各項(xiàng)公差及極限偏差的定義和作用；初步掌握齒輪精度等級和檢驗(yàn)項(xiàng)目的選用以及確定齒輪副側(cè)隙的大小的方法；掌握齒輪公差在圖樣上的標(biāo)注。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述1傳遞運(yùn)動的準(zhǔn)確性傳遞運(yùn)動的準(zhǔn)確性2傳動的平穩(wěn)性傳動的平穩(wěn)性 即保證齒輪傳動的每個瞬間傳動比變化小，以減小振動,降低噪聲（主要控制齒輪以一齒為周期的短周期轉(zhuǎn)角誤差）。3載荷分布的均勻性載荷分布的均勻性 即要求齒輪嚙合時齒面接觸良好，以免引起應(yīng)力集中，

2、造成齒面局部磨損加劇，影響齒輪的使用壽命。4傳動側(cè)隙的合理性傳動側(cè)隙的合理性 即保證齒輪嚙合時，非工作齒面間應(yīng)留有一定的間隙。它對貯藏潤滑油、補(bǔ)償齒輪傳動受力后的彈性變形、熱膨脹以及齒輪傳動裝置制造誤差和裝配誤差等都是必需的。否則，齒輪在傳動過程中可能卡死或燒傷。 1.幾何偏心幾何偏心1234e幾e運(yùn)e刀e蝸桿oooooooo機(jī)床工作臺回轉(zhuǎn)軸線oo 工件孔軸線 oo分度蝸輪幾何軸線oo齒坯e幾o(hù)o齒圈孔的同心圓o oe幾 幾何偏心的影響幾何偏心的影響2. 運(yùn)動偏心運(yùn)動偏心 3. 機(jī)床傳動鏈的高頻誤差機(jī)床傳動鏈的高頻誤差 4.滾刀的安裝誤差滾刀的安裝誤差(e刀刀)和制造誤差和制造誤差 (1)當(dāng)主

3、動輪基節(jié)大于從動輪基節(jié)時當(dāng)主動輪基節(jié)大于從動輪基節(jié)時(2)當(dāng)主動輪基節(jié)小于從動輪基節(jié)時當(dāng)主動輪基節(jié)小于從動輪基節(jié)時齒輪傳動的使用要求 影響使用要求的誤差（或因素） 傳遞運(yùn)動的準(zhǔn)確性 長周期誤差：包括幾何偏心和運(yùn)動偏心分別引起的徑向和切向長周期（一轉(zhuǎn)）誤差。兩種偏心同時存在，可能疊加，也可能抵消。這類誤差用齒輪上的長周期偏差作為評定指標(biāo) 傳動的平穩(wěn)性 短周期（一齒）誤差：包括齒輪加工過程中的刀具誤差、機(jī)床傳動鏈的短周期誤差。這類誤差用齒輪上的短周期偏差作為評定指標(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。種類誤差用輪齒同側(cè)齒面軸向偏差來評定側(cè)隙的合理性 影響側(cè)隙的主要因素是齒輪副的

4、中心距偏差和齒厚偏差 1齒距偏差齒距偏差（1） 單個齒距偏差 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(shí)際齒距與理論齒距的代數(shù)差 2齒廓偏差齒廓偏差齒廓偏差指實(shí)際齒廓偏離設(shè)計(jì)齒廓的量，該量為在齒廓偏差指實(shí)際齒廓偏離設(shè)計(jì)齒廓的量，該量為在端平面內(nèi)且垂直于漸開線齒廓的方向計(jì)值。端平面內(nèi)且垂直于漸開線齒廓的方向計(jì)值。(1)有關(guān)齒廓偏差的相關(guān)定義有關(guān)齒廓偏差的相關(guān)定義 1)可用長度可用長度 等于兩條端面基圓切線之差。其中一條是從基圓到可用齒廓的外界限點(diǎn)，另一條是從基圓到可用齒廓的內(nèi)界限點(diǎn)。 2)有效長度有效長度 可用長度對應(yīng)于有效齒廓的那部分。3)齒廓計(jì)值范圍齒廓計(jì)值范圍 可用長度中的一

5、部分，在L內(nèi)應(yīng)遵照規(guī)定精度等級的公差。4）設(shè)計(jì)齒廓）設(shè)計(jì)齒廓符合設(shè)計(jì)規(guī)定的齒廓，當(dāng)無其它限定時，是指端面齒廓。 5）被測齒面的平均齒廓）被測齒面的平均齒廓設(shè)計(jì)齒廓跡線的縱坐標(biāo)減去一條斜直線的縱坐標(biāo)后得到的一條跡線。 (2 ) 齒廓總偏差齒廓總偏差 在計(jì)值范圍內(nèi)，包容實(shí)際齒廓跡線的兩條設(shè)計(jì)齒廓跡線間的距離 (3) 齒廓形狀偏差齒廓形狀偏差 在計(jì)值范圍內(nèi)，包容實(shí)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) (4) 齒廓傾斜偏差齒廓傾斜偏差 在計(jì)值范圍內(nèi)的兩端與平均齒廓跡線相交的兩條設(shè)計(jì)齒廓跡線間的距離 齒頂齒根齒頂齒頂齒根AEFAEFAEF+_Ffff

6、HLLLLAELAELAELAFLAFLAFLLLLAELAELAELAFLAFLAFAEFAEFAEF+_LLLAELAELAELAFLAFLAFLAEFAEFAEFFfffH+_FfffHi)ii)iii)3螺旋線偏差螺旋線偏差螺旋線偏差指在端面基圓切線方向上測得的實(shí)際螺旋線偏離設(shè)計(jì)螺旋線的量 （1） 螺旋線總偏差螺旋線總偏差 在計(jì)值范圍內(nèi)，包容實(shí)際螺旋線跡線的兩條設(shè)計(jì)螺旋線跡線間的距離 （2） 螺旋線形狀偏差螺旋線形狀偏差 在計(jì)值范圍內(nèi)，包容實(shí)際螺旋線跡線的兩條與平均螺旋線跡線完全相同曲線間的距離 （3） 螺旋線傾斜偏差螺旋線傾斜偏差 在計(jì)值范圍的兩端與平均螺旋跡線相交的設(shè)計(jì)螺旋線跡線間

7、的距離 iii)ii)設(shè)計(jì)螺旋線；實(shí)際螺旋線；平均螺旋線 +_+FLbFLbLbLbLbLbLbLbLb_+_+_+_FFFFFFFi)4切向綜合偏差切向綜合偏差（1）切向綜合總偏差）切向綜合總偏差 指被測齒輪與測量齒輪單面嚙合檢驗(yàn)時，被測齒輪一轉(zhuǎn)內(nèi)，齒輪分度圓上實(shí)際圓周位移與理論圓周位移的最大差值 （2）一齒切向綜合偏差）一齒切向綜合偏差 在一個齒距內(nèi)的切向綜合偏差，是指被測齒輪與測量齒輪單面嚙合時，在被測齒輪一個齒距內(nèi)，齒輪分度圓上實(shí)際圓周位移與理論圓周位移的最大差值 1 2523 21 7 19 1715 1311 9531 25被檢驗(yàn)齒輪的一轉(zhuǎn)Fifi齒輪編號11徑向綜合總偏差徑向綜合

8、總偏差 指在徑向(雙面)綜合檢驗(yàn)時，產(chǎn)品齒輪的左右齒面同時與測量齒輪接觸，并轉(zhuǎn)過一整轉(zhuǎn)時，出現(xiàn)的中心距的最大值和最小值之差 2一齒徑向綜合偏差一齒徑向綜合偏差指當(dāng)產(chǎn)品齒輪嚙合一整圈時，對應(yīng)一個齒距(360/z)的徑向綜合偏差值，亦即齒輪在一個齒距內(nèi)雙嚙中心距的最大變動量 0fi的最大值Fi360/z360齒輪徑向跳動Fr在標(biāo)準(zhǔn)的正文中沒有給出，只在GB/T 10095.22001的附錄中給出 評定指標(biāo)公差或極限偏差評定指標(biāo)公差對傳動性能的主要影響輪齒同側(cè)齒面偏差齒距偏差單個齒距偏差fpt單個齒距極限偏差fpt徑向綜合偏差與徑向跳動徑向綜合偏差徑向綜合總偏差Fi徑向綜合總公差Fi其中Fp、Fi、

9、Fr 、Fi是長周期偏差，影響齒輪傳遞運(yùn)動的準(zhǔn)確性。Fi、Fr反映幾何偏心引起的徑向誤差，F(xiàn)i、Fp反映幾何偏心、運(yùn)動偏心引起切向誤差fpt、fi、fi及齒廓偏差是短周期偏差，影響齒輪傳動的平穩(wěn)性。螺旋線偏差主要影響載荷分布的均勻性。齒距累積偏差Fp k齒距累積極限偏差Fp k齒距累積總偏差Fp齒距累積總公差Fp齒廓偏差齒廓總偏差F齒廓總公差F齒廓形狀偏差ff齒廓形狀公差ff一齒徑向綜合偏差fi一齒徑向綜合公差fi齒廓傾斜偏差fH齒廓傾斜極限偏差fH切向綜合偏差切向綜合總偏差Fi切向綜合總公差Fi一齒切向綜合偏差fi一齒切向綜合公差fi螺旋線偏差螺旋線總偏差F螺旋線總公差F徑向跳動Fr徑向跳動

10、 公差Fr螺旋線形狀偏差ff 螺旋線形狀公差ff 螺旋線傾斜偏差fH螺旋線傾斜極限偏差fH1輪齒同側(cè)齒面偏差輪齒同側(cè)齒面偏差規(guī)定了規(guī)定了0、112共共13個精度等級，個精度等級，其中其中0級最高，級最高，13級最低。級最低。標(biāo)準(zhǔn)適用范圍為：分度圓直徑為510000mm，法向模數(shù)為0.570mm，齒寬為41000mm的漸開線圓柱齒輪。2徑向綜合偏差徑向綜合偏差規(guī)定了規(guī)定了4、512共共9個精度等級，其中個精度等級，其中4級最高，級最高，12級最低。級最低。標(biāo)準(zhǔn)適用范圍為：分度圓直徑為51000mm，法向模數(shù)為0.210mm的漸開線圓柱齒輪。3徑向跳動徑向跳動 GB/ T10095.22001在附

11、錄B中推薦了推薦了0、112共共13個精度等級個精度等級，其中0級最高，級最高，13級最低。級最低。適用于分度圓直徑為510000mm，法向模數(shù)為0.570mm，齒寬為41000mm的漸開線圓柱齒輪。 1計(jì)算法計(jì)算法 依據(jù)齒輪傳動用途的主要要求，計(jì)算確定出其中一種使用要求的精度等級，再按其他方面要求，作適當(dāng)協(xié)調(diào)，來確定其它使用要求的精度等級2類比法類比法 類比法是依據(jù)以往產(chǎn)品設(shè)計(jì)、性能試驗(yàn)以及使用過程中所積累的經(jīng)驗(yàn)，以及較可靠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(jì)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。 精度等級456789圓周速度(m/s)直齒輪35斜齒輪70直齒

12、輪20斜齒輪40直齒輪至15斜齒輪至30直齒輪至10斜齒輪至15直齒輪至6斜齒輪至10直齒輪至2斜齒輪至4工作條件與適用范圍特別精密分度機(jī)構(gòu)中或在最平穩(wěn)、且無噪聲的極高速情況下工作的齒輪；特別精密分度機(jī)構(gòu)中的齒輪；高速汽輪機(jī)齒輪；檢測67級齒輪用的測量齒輪精密分度機(jī)中或要求極平穩(wěn)且無噪聲的高速工作的齒輪；精密分度機(jī)構(gòu)用齒輪；高速汽輪機(jī)齒輪；檢測89級齒輪用測量齒輪要求最高效率且無噪聲的高速平穩(wěn)工作的齒輪；分度機(jī)構(gòu)的齒輪；特別重要的航空、汽車齒輪；讀數(shù)裝置中特別精密傳動的齒輪增速和減速用齒輪傳動；金屬切削機(jī)床進(jìn)刀機(jī)構(gòu)用齒輪；高速減速器用齒輪；航空、汽車用齒輪；讀數(shù)裝置用齒輪無需特別精密的一般機(jī)械

13、制造用齒輪；分度鏈以外的機(jī)床傳動齒輪；航空、汽車制造業(yè)中不重要齒輪；起重機(jī)構(gòu)用齒輪；農(nóng)業(yè)機(jī)械中的小齒輪；通用減速器齒輪用于粗糙工作的齒輪應(yīng)用范圍精度等級應(yīng)用范圍精度等級測量齒輪35拖拉機(jī)610汽輪減速器36一般用途的減速器69金屬切削機(jī)床38軋鋼設(shè)備的小齒輪610內(nèi)燃機(jī)車與電氣機(jī)車67礦用絞車810輕型汽車58起重機(jī)機(jī)構(gòu)710重型汽車69農(nóng)業(yè)機(jī)械811航空發(fā)動機(jī)47 根據(jù)根據(jù)GB/ T10095.12001的規(guī)定，的規(guī)定，對于單個齒輪的加工精度，應(yīng)檢驗(yàn)單個齒距對于單個齒輪的加工精度，應(yīng)檢驗(yàn)單個齒距偏差、齒距累積總偏差、齒廓總偏差、螺旋偏差、齒距累積總偏差、齒廓總偏差、螺旋線總偏差。齒距累積偏差

14、用于高速齒輪的檢線總偏差。齒距累積偏差用于高速齒輪的檢驗(yàn)。驗(yàn)。 當(dāng)檢驗(yàn)切向綜合偏差和時，可不必檢驗(yàn)單當(dāng)檢驗(yàn)切向綜合偏差和時，可不必檢驗(yàn)單個齒距和齒距累積總偏差個齒距和齒距累積總偏差 。 7 GB/ T10095.12001或或 7 GB/ T10095.220016( )、7( 、) GB/ T10095.12001FpFF 基準(zhǔn)軸線是由基準(zhǔn)面中心確定的，是加工或檢驗(yàn)人員對單個齒輪確定輪齒幾何形狀的軸線。齒輪依此軸線來確定各項(xiàng)參數(shù)及檢測項(xiàng)目，確定齒距、齒廓和螺旋線的偏差更是如此。 工作軸線是齒輪在工作時繞其旋轉(zhuǎn)的軸線，它由工作安裝面的中心確定的。 設(shè)計(jì)者應(yīng)力?；鶞?zhǔn)軸線足夠清楚和正確，從而滿足輪

15、齒相對于工作軸線的技術(shù)要求。理想狀況是基準(zhǔn)軸線與工作軸線相重合。1用兩個“短的”圓柱或圓錐形基準(zhǔn)面上設(shè)定的兩個圓的圓心來確定軸線上的兩個點(diǎn)。2用一個“長的”圓柱或圓錐形面來同時確定軸線的方向和位置。 3軸線的位置用一個“短的”圓柱形基準(zhǔn)面上的一個圓的圓心來確定,而其方向用垂直于此軸線的一個基準(zhǔn)端面來確定。 1基準(zhǔn)面與安裝面的形狀公差基準(zhǔn)面與安裝面的形狀公差 2工作安裝面的跳動公差工作安裝面的跳動公差3齒頂圓柱面的尺寸和跳動公差齒頂圓柱面的尺寸和跳動公差 選擇直徑的公差應(yīng)考慮保證最小限度的設(shè)計(jì)重合度，同時還應(yīng)考慮齒輪副具有足夠的頂隙。如果把齒頂圓柱面作為齒坯安裝的找正基準(zhǔn)或齒厚檢驗(yàn)的測量基準(zhǔn)，其

16、形位公差不應(yīng)大于教材表10-12的適當(dāng)數(shù)值，其尺寸公差可參照教材表10-13選取。 齒面的表面粗糙度對齒輪的傳動精度(噪聲和振動)、表面承載能力(點(diǎn)蝕、膠合和磨損)和彎曲強(qiáng)度(齒根過渡曲面狀況)等都會產(chǎn)生很大的影響，應(yīng)規(guī)定相應(yīng)的表面粗糙度。齒面的表面粗糙度推薦值見教材表1014。教材表1015給出了齒輪坯其它表面的表面粗糙度推薦值。第六節(jié)第六節(jié) 齒輪精度設(shè)計(jì)舉例齒輪精度設(shè)計(jì)舉例例12-1 某通用減速器中有一直齒齒輪，模數(shù)m=3mm，齒數(shù)z=32，齒形角20，齒寬b=20mm傳遞的最大功率為5KW，轉(zhuǎn)速n=1280 r/min，已知齒厚上、下偏差通過計(jì)算分別確定為-0.160mm和-0.240m

17、m，生產(chǎn)條件為小批生產(chǎn)。試確定其精度等級、檢驗(yàn)項(xiàng)目及其允許值，并繪制齒輪工作圖。 f96102h8(-0.054)0f40H7(+0.025)0120.02143.3+ 0.20A0.015A0.015 A其余6.3300.103.21.625550.0060.006A0.020.005bnsbniEEWptfnmpFFF圖20 齒輪工作圖 模數(shù)3齒數(shù)z32齒形角20螺旋角0變位系數(shù)0齒厚及其極限偏差精度等級9(Fp)、8(fpt、F)GB/T10095.12001單個齒距極限偏差0.017齒距累積總公差0.076齒廓總公差0.022螺旋線總公差0.021配對齒輪圖號齒數(shù) 技術(shù)要求1.熱處理

18、HRC40502.未注倒角和未注公差的尺寸按GB/T1804-m3.銳角倒鈍4.未注形位公差按GB/T1184-K 標(biāo)題欄公差組評定指標(biāo)公差或極限偏差對傳動性能的主要影響注第公差組齒距累積誤差Fpk個齒距累積誤差Fp k切向綜合誤差Fi徑向綜合誤差Fi齒圈徑向跳動Fr公法線長度變動Fw齒距累積公差Fpk個齒距累積公差Fp k切向綜合公差Fi徑向綜合公差Fi齒圈徑向跳動公差Fr公法線長度變動公差Fw主要影響傳遞運(yùn)動的準(zhǔn)確性舊國標(biāo)將齒輪各項(xiàng)公差和極限偏差按其對使用要求的影響分為三個公差組，每個公差組規(guī)定了12個公差等級，并推薦了個公差組的檢驗(yàn)組?？筛鶕?jù)齒輪的使用要求和生產(chǎn)規(guī)模，在每個公差組的檢驗(yàn)組

19、中各選擇一個檢驗(yàn)組來鑒定和驗(yàn)收齒輪的精度。新國標(biāo)沒有這樣的規(guī)定和推薦。第公差組一齒切向綜合誤差fi一齒徑向綜合誤差fi齒形誤差ff齒距偏差fpt基節(jié)偏差fpb螺旋線波度誤差ff一齒切向綜合公差fi一齒徑向綜合公差fi齒形公差ff齒距極限偏差fpt基節(jié)極限偏差fpb螺旋線波度公差ff主要影響傳遞運(yùn)動的平穩(wěn)性第公差組齒向誤差F接觸線誤差Fb軸向齒距偏差Fpx齒向公差F接觸線公差Fb軸向齒距極限偏差Fpx主要影響載荷分布的均勻性齒厚偏差Es公法線平均長度偏差Ewm齒厚極限偏差（上偏差Ess、下偏差Esi）公法線平均長度極限偏差（上偏差Ewms、下偏差Ewmi）主要影響齒輪副的側(cè)隙舊國標(biāo)對齒厚極限偏差

20、規(guī)定了14個字母代號，每個代號對應(yīng)有數(shù)值。新國標(biāo)沒有這樣的規(guī)定，也未推薦齒厚極限偏差的數(shù)值。1. 齒輪傳動的使用要求和各使用要求的評定指標(biāo) 齒輪傳動有四個使用要求（見課件表）不同用途的齒輪對這四個使用要求的側(cè)重點(diǎn)是不同的，詳見本章有關(guān)內(nèi)容。影響齒輪使用要求的因素很多，對單個齒輪用兩大類偏差（輪齒同側(cè)齒面偏差、徑向綜合偏差與徑向跳動）作為使用要求的評定指標(biāo)。這些偏差產(chǎn)生的原因及其是何種使用要求的評定指標(biāo)見表22和表23。對漸開線圓柱齒輪副精度要求包括中心距偏差、軸線平行度偏差、側(cè)隙和齒厚以及輪齒接觸斑點(diǎn)。2. 漸開線圓柱齒輪的精度等級 輪齒同側(cè)齒面偏差精度等級從高到低依次為0、1、2、12，各有

21、13個等級；徑向綜合偏差的精度等級從高到低依次為4、5、12共9個等級。各個精度等級的極限偏差值可查閱表10-2表10-8或公差與配合手冊。精度等級的確定方法有計(jì)算法和類比法。大多數(shù)情況下采用類比法（參見表10-9、表10-10）。3. 齒輪坯的精度和齒面粗糙度的確定見教材相關(guān)內(nèi)容。4. 側(cè)隙和齒厚的確定 側(cè)隙不是誤差而是齒輪的一項(xiàng)使用要求。側(cè)隙大小的獲得，主要決定于齒厚和中心距。 確定側(cè)隙時，采用“基中心距制”，就是在固定中心距極限偏差的情況下，通過改變齒厚偏差而獲得需要的側(cè)隙。側(cè)隙的確定方法有查表法參見表(17)和計(jì)算法參見式(1)、式(2)；齒厚偏差采用式(3)進(jìn)行計(jì)算來確定。5齒輪的精度等級在圖樣上的標(biāo)注及齒輪工作圖的