圓柱齒輪互換性課件

7.1概述7.2齒輪傳動的使用要求7.3圓柱齒輪的誤差分析及評定參數(shù)7.4齒輪副的誤差及其評定指標(biāo)7.5漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用

齒輪精度設(shè)計示例第7章圓柱齒輪的互換性目的與要求：1.了解圓柱齒輪傳動互換性必須滿足的四項基本使用要求2.通過分析各種加工誤差對齒輪傳動使用要求的影響，理解漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定公差項目的含義和作用。3.明確哪些是必檢項目，以及確定常用齒輪副的側(cè)隙和齒厚偏差。4.掌握技術(shù)要求在圖樣上的標(biāo)注。概述我國推薦使用的齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)為《漸開線圓柱齒輪精度》GB/T10095-2001，《圓柱齒輪檢驗實施規(guī)范》GB/Z18620-20021.傳遞運動的準(zhǔn)確性齒輪主要用來傳遞運動和動力。對齒輪的使用要求可歸納為以下幾個方面：齒輪傳動的使用要求齒輪傳動理論上傳動比應(yīng)恒定，即當(dāng)主動齒輪轉(zhuǎn)過一個角度φ1時，從動輪應(yīng)按速比i準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)動相應(yīng)的角度φ2=iφ1。由于齒輪副存在加工誤差和安裝誤差，在從動輪轉(zhuǎn)過3600的過程中實際傳動比呈周期性變化的。因此，在齒動傳動中，只有要求從動齒輪在—轉(zhuǎn)內(nèi)的最大轉(zhuǎn)角誤差不超過一定的限度，才能保證傳遞回轉(zhuǎn)運動的準(zhǔn)確性。要求從動輪與主動輪運動協(xié)調(diào)，為此應(yīng)限制齒輪在一轉(zhuǎn)內(nèi)傳動比的不均勻。不同用途和不同工作條件下的齒輪，對上述4項要求的側(cè)重點是不同的，如：傳動齒輪（變速箱齒輪）動力齒輪（低速重載、高速重載）讀數(shù)裝置和分度機(jī)構(gòu)的齒輪它們分別對齒輪傳動的使用要求是怎樣的？P174齒輪傳動的使用要求圓柱齒輪的誤差分析及評定參數(shù)影響漸開線圓柱齒輪精度的因素可以分為輪齒同側(cè)齒面偏差（切向偏差、齒距偏差、齒廓偏差和螺旋線偏差）、徑向偏差和徑向跳動。用滾齒機(jī)加工齒輪時，其誤差的來源以及對齒輪精度的影響有：各種偏差視其特性不同，對齒輪傳動的影響也不同。1.安裝偏心（幾何偏心）——齒輪坯裝在加工機(jī)床的心軸上后，齒輪坯的幾何中心和心軸中心不重合。使輪齒產(chǎn)生徑向偏差。2.運動偏心——機(jī)床分度蝸輪的加工幾何偏心會使工作臺按正弦規(guī)律以一轉(zhuǎn)為周期時快時慢地旋轉(zhuǎn)。使輪齒產(chǎn)生切向偏差。1.機(jī)床傳動鏈的誤差——刀具至工件的傳動系統(tǒng)中各傳動件的誤差，尤其是分度蝸桿的徑向跳動和軸向竄動的影響。1.滾齒刀的制造和安裝誤差——滾刀的齒形角誤差、徑向跳動和軸向竄動等（如滾齒加工示意圖中的e）2.其它：如齒坯的加工誤差——齒輪孔的軸線與基準(zhǔn)端面不垂直；機(jī)床刀架導(dǎo)軌與回轉(zhuǎn)軸線不平行等三.影響載荷分布均勻性的因素二.影響齒輪傳動平穩(wěn)性的因素一.影響傳送運動的準(zhǔn)確性的主要誤差該誤差會反映在每個齒上，引起以一齒為周期的誤差，稱短周期誤差。圓柱齒輪的誤差分析及評定參數(shù)我國現(xiàn)行的齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)GB10095.1-2001GB10095.2-2001GB/Z18620.1-2002GB/Z18620.2-2002GB/Z18620.3-2002GB/Z18620.4-2002指導(dǎo)性文件圓柱齒輪的誤差分析及評定參數(shù)單個齒輪的偏差項目及檢測一.齒輪輪齒同側(cè)齒面偏差1.齒距偏差（1）單個齒距偏差fpt

（2）齒距累積偏差FPk（3）齒距累積總偏差FP

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，實際齒距與設(shè)計齒距的代數(shù)差。主要影響運動平穩(wěn)性

任意k個(k取2到z/8的整數(shù))實際齒距與設(shè)計齒距的代數(shù)差。如果較小的齒距數(shù)上的齒距累積偏差過大，則在實際工作中產(chǎn)生很大的動載荷，影響平穩(wěn)性。

在一轉(zhuǎn)內(nèi)任意兩齒間的實際齒距與設(shè)計齒距的最大累積誤差。主要影響運動準(zhǔn)確性圓柱齒輪的誤差分析及評定參數(shù)圓柱齒輪的誤差分析及評定參數(shù)圓柱齒輪的誤差分析及評定參數(shù)（1）齒廓總偏差Fα

在計值范圍內(nèi)，包容實際齒廓的兩條設(shè)計廓線的距離。圓柱齒輪的誤差分析及評定參數(shù)（2）齒廓形狀偏差ffα（3）齒廓傾斜偏差fHα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，且兩條曲線與平均跡線的距離為常數(shù)。平均齒廓跡線是實際齒廓跡線對該跡線的偏差的平方和為最小的一條跡線，可用最小二乘法求得。齒廓形狀偏差ffα齒廓傾斜偏差fHα

在計值范圍內(nèi)，兩端與平均齒廓跡線相交的兩條設(shè)計齒廓跡線的間的距離。不是必檢項目圓柱齒輪的誤差分析及評定參數(shù)是指被測齒輪與測量齒輪單面嚙合檢驗時，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移的最大差值。

它們綜合反映了齒輪加工中各方面的誤差，是最佳的綜合評定指標(biāo)，可用來代替齒距、齒廓偏差。

圖示為用單嚙儀測ΔF’i、f

’i的記錄曲線（1）切向綜合總偏差F’i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)，齒輪分度圓上實際圓周位移與理論圓周位移的最大差值。3.切向綜合偏差主要影響傳動準(zhǔn)確性主要影響傳動平穩(wěn)性（不是必檢項目）（2）一齒切向綜合偏差f’i圓柱齒輪的誤差分析及評定參數(shù)（1）螺旋線總偏差Fβ影響載荷分布均勻性4.螺旋線偏差在端面基圓切線方向測得的實際螺旋線偏離設(shè)計螺旋線的量。在計值范圍內(nèi)，包容實際螺旋線的兩條設(shè)計螺旋線間的距離。直線螺旋線圓柱齒輪的誤差分析及評定參數(shù)（2）螺旋線形狀偏差Ffβ（3）螺旋線傾斜偏差FHβ不是必檢項目在計值范圍內(nèi)，包容實際螺旋跡線的兩條與平均螺旋跡線完全相同的曲線間的距離，且兩條曲線與平均跡線的距離為常數(shù)。平均螺旋跡線是實際螺旋跡線對該跡線的偏差的平方和為最小的一條跡線，可用最小二乘法求得。在計值范圍內(nèi)，兩端與平均螺旋跡線相交的兩條設(shè)計螺旋跡線間的距離。螺旋線形狀偏差Ffβ螺旋線傾斜偏差FHβ漸開線圓柱齒輪精度的評定參數(shù)與檢測1.徑向綜合總偏差F

”i主要影響傳動準(zhǔn)確性二.齒輪徑向綜合偏差與檢測(輔助項目)是指產(chǎn)品齒輪與理想齒輪雙面嚙合時，在產(chǎn)品齒輪一轉(zhuǎn)內(nèi)，雙嚙中心距的最大變動量。與實際工作不一致!加工時是否有幾何偏心圓柱齒輪的誤差分析及評定參數(shù)主要影響傳動平穩(wěn)性2.一齒徑向綜合偏差f

’’i

徑向綜合誤差在測量時需雙面接觸，與齒輪工作狀態(tài)不同，僅反映徑向誤差，不如切向綜合誤差全面，但測量效率高、簡便。常用作大批量生產(chǎn)時的輔助檢測項。是當(dāng)產(chǎn)品齒輪與理想精確的測量齒輪在雙面嚙合一整圈時，對應(yīng)一個齒距的徑向綜合偏差值，可見它是一個齒距內(nèi)的雙嚙中心距的最大變動量。圓柱齒輪的誤差分析及評定參數(shù)三.齒圈徑向跳動與檢測齒圈徑向跳動Fr

是指在齒輪一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，測頭在齒槽內(nèi)于齒高中部雙面接觸，測頭相對于齒輪軸線的最大變動量。齒圈徑向跳動Fr與徑向綜合總偏差F

”i性質(zhì)相似，只需檢測一個即可。徑向綜合偏差和徑向跳動都不是必檢項目主要影響傳動準(zhǔn)確性圓柱齒輪的誤差分析及評定參數(shù)

是指在分度圓柱面上，齒厚實際值與公稱值(Sn=πmn/2)之差。四.齒厚偏差Esn（上偏差為Esns，下偏差為Esni）

齒厚為分度圓上的一段弧長，不便直接測量，常以分度圓弦齒厚s來代替。

齒頂圓為測量基準(zhǔn)。齒頂圓的直徑偏差會影響測量結(jié)果。因此，常以公法線長度偏差代替。EsnsEsni圓柱齒輪的誤差分析及評定參數(shù)由圖可知齒厚減薄會使公法線長度變短，所以公法線長度偏差可以用來間接評價齒側(cè)間隙。

公法線長度偏差是齒輪一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，各部位的公法線的平均值與設(shè)計值之差。圓柱齒輪的誤差分析及評定參數(shù)三.輪齒接觸斑點接觸斑點——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。接觸痕跡的大小在齒面展開圖上用百分比計算：

沿齒高方向：

沿齒長方向：齒輪副誤差及其評定指標(biāo)典型的規(guī)范接觸有螺旋線偏差齒長方向正常,有齒廓偏差齒輪副誤差及其評定指標(biāo)1.法向側(cè)隙jn——是指裝配好的齒輪副，當(dāng)工作齒面接觸時，非工作齒面之間的最小距離。四.法向側(cè)隙及齒厚極限偏差2.最小法向側(cè)隙jbnmin

它用來補(bǔ)償由于軸承、箱體、軸等零件的制造、安裝誤差以及潤滑、溫度的影響，以保證在帶負(fù)荷運行于最不利的工作條件下仍有足夠的側(cè)隙。

最小法向側(cè)隙是當(dāng)一個齒輪的輪齒以最大允許實效齒厚與另一個也是具有最大允許實效齒厚的相配齒輪在最緊的允許中心距相嚙合時，在靜態(tài)條件下的最小允許側(cè)隙。齒輪副誤差及其評定指標(biāo)一.精度等級1.輪齒同側(cè)齒面偏差的精度等級

GB/T10095.1-2001對11項偏差規(guī)定了13個精度等級：0，1，……，12,其中0級最高，12級最低。適用于分度圓直徑5～10000mm，法向模數(shù)為0.5～70mm，齒寬4～1000mm的漸開線圓柱齒輪。2.徑向綜合偏差的精度等級

GB/T10095.2-2001對F

”i和f

”i規(guī)定了4、5…12共9個精度等級適用于分度圓直徑5～10000mm，法向模數(shù)為0.2～10mm。3.徑向跳動的精度等級

GB/T10095.2-2001附錄中對Fr規(guī)定了0，1，……，12，共13個等級。適用范圍同1。漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用▲偏差的計算公式及允許值

齒輪的精度等級是通過實測的偏差值與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)值徑進(jìn)行比較后確定的。GB/T10095.1-2001和GB10095.2-2001規(guī)定：公差表格中的數(shù)值是用5級精度規(guī)定的公式乘以級間公比計算出來的。兩相鄰精度等級的級間公比等于，本級數(shù)值除以（或乘以）即可得到相鄰較高（或較低）等級的數(shù)值。5級精度未圓整的計算值乘以即可得任一精度等級的待求值。式中Q是待求值的精度等級數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)中所列出的各公差和極限偏差數(shù)值的表格，見手冊表10-6、10-7漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用P189表7-1一些機(jī)械采用的齒輪精度等級表7-2圓柱齒輪精度等級的適用范圍一般根據(jù)齒輪圓周速度的大小選擇精度等級▲齒輪檢驗項目的確定必檢項目：單個齒距偏差fpt

齒距累積總偏差Fp

齒廓總偏差Fα

螺旋線總偏差Fβ

還應(yīng)檢測齒厚偏差▲齒輪精度等級的確定漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用在齒輪檢驗時，沒有必要對14個項目全部進(jìn)行檢測，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以下項目不是必檢項目：齒廓和螺旋線的形狀偏差和傾斜偏差(ffα、fHα、ffβ、fHβ)——為了進(jìn)行工藝分析或其他某些目的才用。切向綜合偏差(Fi’、fi

’)——可以用來代替齒距偏差；齒距累積偏差(Fpk)——一般高速齒輪使用；徑向綜合偏差(Fi”、fi”)與徑向跳動(Fr)這三項偏差雖然測量方便、快速，但由于反映齒輪誤差的情況不夠全面，只能作為輔助檢驗項目，即在大批量生產(chǎn)齒輪時，首先用GB／T10095.1-2001中的要求對首批生產(chǎn)的齒輪進(jìn)行檢驗，掌握它們是否符合所規(guī)定的精度等級；對后面接著生產(chǎn)的齒輪，就可只檢查徑向綜合偏差或徑向跳動，揭示由于齒輪加工時安裝偏心等原因造成的徑向方向的誤差。漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用▲齒輪精度等級在圖樣上的標(biāo)注7GB/T10095.1——齒輪同側(cè)齒面各檢驗項目均為7級精度7（Fα、fpt）、8（Fp、Fβ）GB/T10095.1——齒廓總偏差和單個齒距偏差為7級精度；齒距累積偏差和螺旋線總偏差為8級精度7（Fi’’、fi”）GB/T10095.2——徑向綜合總偏差和一齒徑向綜合偏差均為7級漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用二、齒輪副極限側(cè)隙的確定GB/Z18620.2—2002有最小側(cè)隙的推薦數(shù)據(jù)：手冊表10-8中、大模數(shù)齒輪推薦的最小側(cè)隙jbnmin數(shù)據(jù)（mm）1.齒厚上偏差的確定Esns漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用式中：Esns1、Esns2——小齒輪、大齒輪的齒厚上偏差fa——中心距偏差Jn——齒輪和齒輪副的加工、安裝誤差對側(cè)隙減小的補(bǔ)償量式中：fpb1、fpb2——小齒輪和大齒輪的基節(jié)偏差Fβ——小齒輪和大齒輪的螺旋線總公差fΣδ、fΣβ——齒輪副軸線平行度公差2.齒厚下偏差的確定EsniTsn——齒厚公差：式中:

Fr——齒圈徑向跳動公差；

br——切齒徑向進(jìn)刀公差，其值按齒輪第Ⅰ公差組精度等級決定，見表7-17。注：表中IT值按分度圓直徑查表2-4確定。漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用齒輪精度等級456789br1.26IT7IT81.26IT8IT91.26IT9IT10

齒厚減薄，公法線長度變短，所以公法線長度偏差可間接評價齒側(cè)間隙。公法線長度的公稱值：跨齒數(shù)：公法線平均長度上下偏差：漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用手冊表10-11手冊P137修改三、齒坯精度要求漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用GB/Z18620.3-2002規(guī)定：1.齒輪坯上確定基準(zhǔn)軸線的基準(zhǔn)面的形狀公差（手冊表10-12）漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用2.當(dāng)基準(zhǔn)軸線與工作軸線不重合是，工作面相對于基準(zhǔn)軸線的跳動公差（手冊表10-13）圓柱面為基準(zhǔn)面和工作安裝面兩端的中心孔為制造安裝面3.齒輪的齒頂圓