第9

章漸開線圓柱齒輪的互換性2第1節(jié)概述第2節(jié)齒輪精度第3節(jié)齒輪副的安裝精度與側(cè)隙第4節(jié)漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用

3第1節(jié)概述

一.齒輪傳動(dòng)的功能要求傳動(dòng)的功能可體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：分度機(jī)構(gòu)和讀數(shù)機(jī)構(gòu)的齒輪

運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性高速動(dòng)力齒輪,如機(jī)床主軸箱、汽輪機(jī)等傳動(dòng)的平穩(wěn)性

傳動(dòng)側(cè)隙載荷分布的均勻性低速動(dòng)力齒輪,如軋鋼、礦山及起重機(jī)械等保證正常潤(rùn)滑，避免因裝配誤差、發(fā)熱而卡死4二.齒輪的加工誤差范成法:利用刀具與被切齒輪的互相嚙合運(yùn)動(dòng)切出齒形的方法。插齒原理插齒機(jī)5滾齒機(jī)齒輪刀具滾齒原理61.幾何偏心（e幾）:在加工中就是齒坯的安裝偏心滾齒加工示意圖分度傳動(dòng)鏈齒坯分度蝸輪蝸桿滾刀e幾OOO′O′7圖9-1幾何偏心82.運(yùn)動(dòng)偏心（e運(yùn)）滾齒加工示意圖分度傳動(dòng)鏈齒坯分度蝸輪蝸桿滾刀e運(yùn)O"O"OO9

蝸桿勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，蝸輪和齒坯將產(chǎn)生不均勻回轉(zhuǎn)，從而使被加工齒坯在切齒中的圓周速度，以一轉(zhuǎn)為周期快慢不均的變化。齒廓被多切或少切，引起齒距分布不均勻。103.機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差4.刀具的制造、安裝誤差

由分度鏈各元件誤差尤其是分度蝸桿的徑向跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)影響，還有差動(dòng)鏈誤差引起的。刀具徑向跳動(dòng)、軸向竄動(dòng)及齒形角誤差引起的。111.長(zhǎng)周期誤差：指齒輪在一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，誤差值只出現(xiàn)一次。主要是由e幾和e運(yùn)引起的。影響齒輪運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性2.短周期誤差：指齒輪在一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，誤差多次重復(fù)出現(xiàn)主要受分度蝸桿、刀具誤差的影響。影響齒輪傳遞運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性齒輪誤差的分類：徑向誤差、切向誤差、軸向誤差12第2節(jié)齒輪精度一.齒距精度1.單個(gè)齒距偏差

指在分度圓上（允許在齒高中部測(cè)量）實(shí)際齒距與理論齒距之差；實(shí)際>理論，則為正，實(shí)際<理論，則為負(fù)。理論齒距+fpt實(shí)際齒距132.齒距累積偏差

除另有規(guī)定，被限定在不大于1/8的圓周上評(píng)定。因此，的允許值適用于齒距數(shù)k為2到小于z/8的弧段內(nèi)。任意k個(gè)齒距的實(shí)際弧長(zhǎng)與理論弧長(zhǎng)的代數(shù)差；+理論弧長(zhǎng)實(shí)際弧長(zhǎng)分度圓143.齒距累積總偏差

是指齒輪同側(cè)齒面任意弧段(k=1至k=z)內(nèi)的最大齒距累積偏差。它表現(xiàn)為齒距累積偏差曲線的總幅值。實(shí)際齒廓位置Fp（3~7）123456781齒序理論齒廓位置15二.齒廓精度1.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)齒廓跡線間的距離齒頂?shù)估飧叨三X廓總偏差設(shè)計(jì)齒線計(jì)值范圍16

在齒廓記錄儀圖形中，橫坐標(biāo)為實(shí)際齒廓上各點(diǎn)的展開角，縱坐標(biāo)為實(shí)際齒廓對(duì)理想漸開線的變動(dòng)。當(dāng)實(shí)際齒廓為理想漸開線時(shí)，其記錄圖形為一條平行于橫坐標(biāo)的直線。齒頂齒根電感式傳感器直尺基圓盤被側(cè)齒輪172.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相等。齒頂齒根183.齒廓傾斜偏差

在計(jì)值范圍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19三.齒向精度

齒向精度用于控制齒輪實(shí)際齒面方向的變動(dòng)。齒向由齒面與分度圓柱面的交線，即齒線(亦稱齒向線)表示。不修形的直齒輪的齒線為直線，不修形的斜齒輪的齒線為螺旋線。Fβ分度圓分度圓直齒輪斜齒輪齒向線（直線）齒向線（螺旋線）201.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。在齒線記錄儀圖形中，橫坐標(biāo)為齒輪軸線方向，縱坐標(biāo)為實(shí)際齒線對(duì)理想齒線的變動(dòng)。因此，當(dāng)實(shí)際齒線為理想螺旋線時(shí)，記錄圖形為一條平行于橫坐標(biāo)的直線。212.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)。223.螺旋線傾斜偏差

在計(jì)值范圍的兩端與平均螺旋線跡線相交的設(shè)計(jì)螺旋線跡線間的距離。23四.綜合精度1.切向綜合總偏差

切向綜合總偏差，是指被測(cè)齒輪與理想精確的測(cè)量齒輪單面嚙合時(shí)，被測(cè)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。24被測(cè)齒輪與理想精確的測(cè)量齒輪單面嚙合測(cè)量齒輪被測(cè)齒輪單面嚙合252.一齒切向綜合偏差

一齒切向綜合偏差，就是一個(gè)齒距內(nèi)的切向綜合偏差。'if263.徑向綜合總偏差

徑向綜合總偏差是在徑向(雙面)綜合檢驗(yàn)時(shí)，產(chǎn)品齒輪的左右齒面同時(shí)與測(cè)量齒輪接觸，并轉(zhuǎn)過(guò)一整圈時(shí)出現(xiàn)的中心距最大值和最小值之差。27

在齒輪雙面嚙合綜合檢查儀上測(cè)量，若齒輪存在徑向誤差（如幾何偏心）及短周期誤差（如齒廓偏差），則齒輪與測(cè)量齒輪雙面嚙合的中心距會(huì)發(fā)生變化。雙面嚙合綜合檢查儀測(cè)量齒輪a〃被測(cè)齒輪28

在齒輪雙面嚙合綜合檢查儀上測(cè)量，若齒輪存在徑向誤差（如幾何偏心）及短周期誤差（如齒廓偏差），則齒輪與測(cè)量齒輪雙面嚙合的中心距會(huì)發(fā)生變化。雙面嚙合綜合檢查儀29

一齒徑向綜合偏差是當(dāng)產(chǎn)品齒輪嚙合一整圈時(shí)，對(duì)應(yīng)一個(gè)齒距(360°/z)的徑向綜合偏差值。4.一齒徑向綜合偏差360°/z

的最大值305.徑向跳動(dòng)

指齒輪在一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，測(cè)頭（球形、圓柱形、砧形）在齒槽內(nèi)于齒高中部與左右齒面雙面接觸，測(cè)頭相對(duì)于齒輪軸線的最大變動(dòng)量。Fr31測(cè)量方法：

可在齒圈徑向跳動(dòng)儀，萬(wàn)能測(cè)齒儀或普通偏擺儀上測(cè)量。

把測(cè)量頭（球形或圓錐形）或小圓柱放在齒間，逐齒進(jìn)行測(cè)量。在輪齒一轉(zhuǎn)中指示表最大讀數(shù)與最小讀數(shù)之差即32

切向綜合精度（、）只與齒輪同側(cè)齒面的偏差有關(guān)，比較接近齒輪的實(shí)際工作狀態(tài)，可以滿足較高精度齒輪的傳動(dòng)功能要求；

徑向綜合精度（、、）與齒輪兩側(cè)齒面的偏差的綜合結(jié)果有關(guān)，只適用于一般和較低精度齒輪的傳動(dòng)功能要求。

由實(shí)際測(cè)量方法可以看出，徑向綜合偏差與徑向跳動(dòng)都只反映了齒面對(duì)齒輪軸線的徑向位置偏差，而直接影響齒輪傳動(dòng)精度的是其切向位置偏差。33一.齒輪副的安裝精度1.軸線平行度偏差、第3節(jié)齒輪副的安裝精度與側(cè)隙齒輪副軸線的平行度偏差應(yīng)在互相垂直的兩個(gè)方向測(cè)量34“軸線平面內(nèi)的偏差”是在兩軸線的公共平面上測(cè)量的，這公共平面是用兩軸承跨距中較長(zhǎng)的一個(gè)L和另一根軸上的一個(gè)軸承來(lái)確定的“垂直平面上的偏差”是在與軸線公共平面相垂直的“交錯(cuò)軸平面”上測(cè)量的。L35二.齒輪副的配合1.齒輪副側(cè)隙圓周側(cè)隙齒輪副的側(cè)隙法向側(cè)隙徑向側(cè)隙1)圓周側(cè)隙是指裝配好的齒輪副，當(dāng)一個(gè)齒輪固定時(shí)，另一個(gè)齒輪的圓周晃動(dòng)量，以分度圓弧長(zhǎng)計(jì)值?？梢杂弥甘颈頊y(cè)量。千分表垂直在分度圓切線方向測(cè)量。最大的晃動(dòng)量即為362)法向側(cè)隙是指裝配好的齒輪副，當(dāng)工作齒面接觸時(shí)，非工作齒面之間的最小距離?？梢杂萌邷y(cè)量。βb

用塞尺測(cè)量373)徑向側(cè)隙是互嚙齒輪雙面嚙合（無(wú)側(cè)隙嚙合）時(shí)的中心距與公稱中心距之差。法向側(cè)隙與圓周側(cè)隙兩者的關(guān)系為：徑向側(cè)隙與圓周側(cè)隙兩者的關(guān)系為：382.齒厚為了保證獲得合理的側(cè)隙，應(yīng)控制齒輪的齒厚尺寸.

在設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)定齒厚的極限偏差(上偏差、下偏差)作為齒厚允許變化的界限值。齒厚上偏差齒厚下偏差齒厚公差39齒厚偏差是實(shí)際齒厚與公稱齒厚之差：實(shí)際齒厚公稱齒厚齒厚偏差40

由于齒輪傳動(dòng)通常須保證有側(cè)隙，因此實(shí)際齒厚必須小于公稱齒厚，即齒厚上、下偏差均應(yīng)為負(fù)值，并滿足≤≤0齒厚公差帶上偏差下偏差公稱齒厚413.公法線長(zhǎng)度偏差

公法線長(zhǎng)度偏差是公法線的實(shí)際長(zhǎng)度與其公稱長(zhǎng)度之差，即：跨k個(gè)齒的公法線公稱長(zhǎng)度可按照下式計(jì)算42公法線長(zhǎng)度極限偏差可由齒厚極限偏差計(jì)算得到顯然，公法線長(zhǎng)度極限偏差也是負(fù)值，并應(yīng)滿足≤≤公法線長(zhǎng)度公差可按下式計(jì)算43公法線長(zhǎng)度偏差與公差如圖基圓分度圓公法線0實(shí)際長(zhǎng)度公稱長(zhǎng)度上偏差下偏差公法線公差帶44主要包括：一.漸開線圓柱齒輪的精度標(biāo)準(zhǔn)三項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T10095.1－2008；GB/T10095.2－2008；GB/T13924－2008.四項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化指導(dǎo)性技術(shù)文件：GB/Z18620.1—2002；GB/Z18620.2—2002；GB/Z18620.3—2002；GB/Z18620.4—2002.第4節(jié)漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用451.適用范圍GB/T10095.1－2008規(guī)定單個(gè)漸開線圓柱齒輪輪齒同側(cè)齒面的精度制兩標(biāo)準(zhǔn)均只適用于單個(gè)齒輪的各要素，而不包括相互嚙合的齒輪副的精度。GB/T10095.2－2008規(guī)定單個(gè)漸開線圓柱齒輪徑向綜合偏差與徑向跳動(dòng)462.齒輪精度等級(jí)、公差值及選用1)精度等級(jí)GB/T10095.1－2008規(guī)定了齒輪的13個(gè)精度等級(jí)：

0、1、2、3、…、120級(jí)精度最高，12級(jí)精度最低GB/T10095.2－2008中徑向綜合總偏差、一齒徑向綜合偏差規(guī)定了4～12共9個(gè)精度等級(jí)；4級(jí)最高，12級(jí)最低。472)

公差值各項(xiàng)目參數(shù)偏差值的最大允許值，見表9-7~9-20切向綜合總偏差的允許值可按下式計(jì)算得到：表9－2各項(xiàng)參數(shù)與齒輪傳動(dòng)功能要求的關(guān)系

功能要求

精度項(xiàng)目

運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性

、、、、

傳動(dòng)平穩(wěn)性

（、）、、、

承載均勻性

（、）、、483)

選用

齒輪各項(xiàng)目參數(shù)的精度等級(jí)一般取成相同等級(jí)，特殊情況也可取成不同級(jí)（一般相差1級(jí)）。

目前多采用經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證的齒輪精度所適用的產(chǎn)品性能、工作條件等經(jīng)驗(yàn)資料，進(jìn)行齒輪精度類比法的選擇。表9－3幾種常見機(jī)械采用的齒輪精度等級(jí)應(yīng)用范圍精度等級(jí)應(yīng)用范圍精度等級(jí)單嚙儀、雙嚙儀汽輪機(jī)減速器金屬切削機(jī)床航空發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃機(jī)車、電氣機(jī)車輕型汽車2～53～53～84～75～85～8載重汽車通用減速器軋鋼機(jī)礦用絞車起重機(jī)拖拉機(jī)6～96～85～106～106～96～1049表9－4漸開線圓柱齒輪精度等級(jí)的適用范圍精度等級(jí)456789工作條件與應(yīng)用范圍用于特殊精密分度機(jī)構(gòu)的齒輪在速度極高、要求最平穩(wěn)及無(wú)噪聲情況下工作的齒輪**；高速汽輪機(jī)的齒輪；檢驗(yàn)6~7精度齒輪的測(cè)量齒輪用于精密分度機(jī)構(gòu)的齒輪。在高速、要求高平穩(wěn)性及無(wú)噪聲情況下工作的齒輪**；高速汽輪機(jī)的齒輪；檢驗(yàn)8~9精度齒輪的測(cè)量齒輪用于高速情況下平穩(wěn)工作，要求最高效率及無(wú)噪聲的齒輪**；航空制造業(yè)特殊重要的小齒輪，讀數(shù)設(shè)備中特殊精密傳動(dòng)的齒輪在增高了速度與適度功率或相反情況下工作的齒輪；金屬切削機(jī)床中的進(jìn)給齒輪(要求運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào))；具有一定速度的減速器中的齒輪，讀數(shù)設(shè)備中的傳動(dòng)及具有一定速度的非直齒齒輪傳動(dòng)，航空制造業(yè)中的齒輪一般機(jī)器制造業(yè)中，不要求特殊精度的齒輪，分度鏈以外的機(jī)床用齒輪；航空與汽車拖拉機(jī)制造業(yè)中不重要的小齒輪；起重機(jī)構(gòu)的齒輪；農(nóng)業(yè)機(jī)器中的小齒輪，普通減速器的齒輪用于不提出精度要求的粗糙工作的齒輪，按照大載荷設(shè)計(jì)，且用于輕載的齒輪圓周速度m/s直齒＜35＜20＜15＜10＜6＜2斜齒＜70＜40＜30＜15＜10＜450

當(dāng)選用切向綜合總偏差時(shí)，則選用一齒切向綜合偏差；當(dāng)選用齒距累積總偏差時(shí)，則選用單個(gè)齒距偏差。

生產(chǎn)批量較大時(shí)，宜采用綜合性項(xiàng)目，以減少測(cè)量費(fèi)用。

★精度設(shè)計(jì)時(shí)，如給出按GB/T10095.1－2008某級(jí)精度而無(wú)其它規(guī)定時(shí)，則該齒輪的同側(cè)齒面的各精度項(xiàng)目均按該精度等級(jí)確定其公差或偏差的最大允許值。51表9－5各類齒輪推薦選用的精度項(xiàng)目組合用途分度、讀數(shù)航空、汽車、機(jī)床

拖拉機(jī)減速機(jī)農(nóng)用機(jī)械透平機(jī)軋鋼機(jī)精度等級(jí)3~54~66~87~123~66~8功能要求運(yùn)動(dòng)精度

或

或

或

或傳動(dòng)平穩(wěn)

或

+

或

+

+承載能力52

裝配好的齒輪副，在輕微制動(dòng)下，運(yùn)轉(zhuǎn)后齒面分布的接觸擦亮痕跡。4.接觸斑點(diǎn)沿齒長(zhǎng)方向沿齒高方向535.齒輪副側(cè)隙及其確定

要使齒輪傳動(dòng)具有所必需的側(cè)隙，通常在加工中是采取減薄齒厚或加深吃刀深度來(lái)獲得齒側(cè)間隙。齒厚極限偏差的計(jì)算法步驟如下:(1)首先確定齒輪副所需的最小法向側(cè)隙

齒輪副的側(cè)隙由齒輪的工作條件決定，與齒輪的精度等級(jí)無(wú)關(guān)。

如汽輪機(jī)中的齒輪傳動(dòng)工作溫升高，為保證正常潤(rùn)滑，避免因發(fā)熱而卡死，要求有大的側(cè)隙。

有正反轉(zhuǎn)或讀數(shù)機(jī)構(gòu)中的傳動(dòng)齒輪，為避免空程影響，則要求較小的側(cè)隙。54法向模數(shù)

最小中心距5010020040080016001.50.090.11———20.100.120.15———30.120.140.170.24——5—0.180.210.28——8—0.240.270.340.47—12——0.350.420.55—18———0.540.610.94也可用公式進(jìn)行計(jì)算：表9－21中、大模數(shù)齒輪最小側(cè)隙的推薦數(shù)據(jù)mm55影響側(cè)隙的因素除了中心距以外，主要是齒輪的齒厚。

確定齒輪副中兩個(gè)齒輪齒厚的上偏差和時(shí)，除保證形成齒輪副所需的最小側(cè)隙外，還要補(bǔ)償由齒輪的制造誤差和安裝誤差所引起的側(cè)隙減少量，因此其中，為補(bǔ)償齒輪加工誤差和安裝誤差引起的側(cè)隙減少量，按下式計(jì)算：56通常，等值分配小齒輪和大齒輪的上偏差，即

也可采用不等值分配，大齒輪的齒厚減薄量略大于小齒輪的齒厚減薄量，以盡量增大小齒輪輪齒的強(qiáng)度。(2)確定齒厚公差和齒厚下偏差

齒厚公差由徑向跳動(dòng)的允許值和切齒時(shí)徑向進(jìn)刀公差兩項(xiàng)組成，按隨機(jī)誤差合成，即見表9－22齒厚下偏差57

由于齒厚測(cè)量通常以齒頂圓作為測(cè)量的定位基準(zhǔn)，測(cè)量準(zhǔn)確度不高，所以可用公法線偏差代替齒厚偏差。相應(yīng)地，規(guī)定公法線的長(zhǎng)度上、下偏差，代替齒厚上、下偏差。586