112圓柱齒輪傳動的互換性

GB/T10095.1—2008《圓柱齒輪精度制第1部分：輪齒同側(cè)齒面偏差的定義和允許值》GB/T10095.2—2008《圓柱齒輪精度制第2部分：徑向綜合偏差和徑向跳動的定義和允許值》GB/Z18620.1～4—2008《圓柱齒輪檢驗實施規(guī)范》齒輪國家標準3基本內(nèi)容：齒輪傳動使用要求及互換性特點；齒輪加工誤差概述；齒輪公差組與各誤差(公差)項目分析；齒輪副誤差項目的分析；漸開線圓柱齒輪公差適用范圍；精度等級(公差等級)；檢驗組、齒側(cè)間隙計算；齒坯公差及圖樣標注；齒輪公差標注應(yīng)用。重點和難點：重點：齒輪誤差項目的含義和作用；齒輪檢驗組的選用。難點：誤差項目的選擇。教學(xué)基本要求：了解齒輪公差標注的特點。掌握齒輪公差標準中基本誤差項目的意義和作用掌握齒輪公差標準的結(jié)構(gòu)，選用及標注。第12章圓柱齒輪傳動的互換性412.1齒輪傳動及其使用要求512.1齒輪傳動及其使用要求612.1齒輪傳動及其使用要求圓柱齒輪各部分名稱：齒厚s齒距P齒頂圓da齒根圓df分度圓d齒頂高ha齒根高hf7齒頂圓da：通過齒輪各齒頂?shù)膱A。齒根圓df：通過齒輪各齒根的圓。分度圓d：在齒頂圓與齒根圓之間的一假想圓，該圓上齒厚S（弧長）和齒槽寬e（弧長）相等。齒頂高ha：齒頂圓和分度圓的半徑之差叫齒頂高。齒根高hf：分度圓和齒根圓的半徑之差叫齒根高。齒高h：齒頂高與齒根高之和，即：h=ha+hf。齒距P：分度圓上相鄰兩齒對應(yīng)點間的弧長叫齒距，齒距等于齒厚與齒槽寬之和，即：P=S+e模數(shù)m：如齒數(shù)為Z，則分度圓的周長等于齒數(shù)乘以齒距，即：

ZP=πd

即d=ZP/ππ是無理數(shù)，不便計算，令P/π=m，有：d=Zm

m稱為齒輪的模數(shù)，單位是毫米。中心距a：兩圓柱齒輪軸線的距離a=m(z1+z2)/212.1齒輪傳動及其使用要求圓柱齒輪的畫法齒根圓分度圓齒頂圓12.1齒輪傳動及其使用要求9齒輪傳動的使用要求：四項傳動精度的要求1.傳遞運動準確性（運動精度）限制轉(zhuǎn)角誤差作為傳動零件，對齒輪首要的要求是傳遞運動的準確性，即：使傳動比i恒定或者變化不大。2.傳動的平穩(wěn)性限制傳動比的變化齒輪傳動中要求振動，噪音，沖擊盡可能的小。要控制的實際上是使齒輪的瞬時傳動比△i↓→0。3.載荷分布的均勻性限制齒面接觸狀態(tài)齒輪要傳動力和扭矩，所以，嚙合時齒面接觸要好，即要求齒輪的接觸面積要大。4.齒輪側(cè)隙的合理性齒輪嚙合時，非工作面應(yīng)留有一定的間隙以便補償制造和安裝誤差，以及傳動時產(chǎn)生的彈性和熱變形，并可貯存潤滑油，以避免傳動時發(fā)生卡死、干涉。12.1齒輪傳動及其使用要求10不同用途、不同工作條件的齒輪其使用要求有所不同。如：分度機構(gòu)、儀器儀表中讀數(shù)機構(gòu)的齒輪，一轉(zhuǎn)中轉(zhuǎn)角誤差不超過1′~2′甚至幾秒，此時傳遞運動準確性是主要的；高速、大功率傳動裝置中的齒輪，如汽輪機減速器上的齒輪，圓周速度高，傳遞功率大，其運動精度、工作平穩(wěn)性精度及接觸精度要求都很高，特別是瞬時傳動比的變化要求小，以減少振動和噪聲；軋鋼機、起重機、運輸機等低速重載機械，傳遞動力大，但圓周速度不高，故齒輪接觸精度要求較高，齒側(cè)間隙也應(yīng)足夠大，而對其運動精度則要求不高。12.1齒輪傳動及其使用要求11誤差來源：齒輪加工過程中機床、毛坯件和工具的誤差。影響齒輪使用要求的誤差主要包括齒輪的加工誤差和齒輪副的安裝誤差。12.2

齒輪加工誤差的來源及其特點成型法

銑齒展成法

滾齒展成法插齒12齒輪加工誤差主要表現(xiàn)在：徑向誤差：被加工齒輪的幾何中心相對于滾刀刀刃的距離的變化。-----幾何偏心切向誤差：刀具和工件間的滾切運動轉(zhuǎn)速不勻或分度的不準確。-----運動偏心創(chuàng)成面誤差：切齒刀具齒廓誤差，刀具本身的誤差。軸向誤差：刀具沿工件軸向位移的誤差。12.2

齒輪加工誤差的來源及其特點13滾齒加工1.幾何偏心及運動偏心幾何偏心：齒輪齒圈軸線與工作軸線不重合。使齒面位置相對于齒輪基準中心在徑向發(fā)生了變化，稱為徑向誤差。12.2

齒輪加工誤差的來源及其特點滾刀加工軸線工作軸線14運動偏心：滾齒機分度蝸輪加工誤差和分度蝸輪軸線與工作臺旋轉(zhuǎn)軸線有安裝偏心所致。運動偏心使齒坯相對于滾刀的轉(zhuǎn)速不均勻而使被加工齒輪各齒廓產(chǎn)生切向錯移。12.2

齒輪加工誤差的來源及其特點幾何偏心和運動偏心原因產(chǎn)生的齒輪誤差是以齒輪一轉(zhuǎn)為周期的，稱為長周期誤差。152.機床傳動鏈的高頻誤差受傳動鏈分度裝置元件誤差的影響，尤其是蝸桿安裝偏心和軸向竄動的影響，使蝸輪（齒坯）在一周范圍內(nèi)轉(zhuǎn)速出現(xiàn)多次變化，產(chǎn)生被加工齒輪的齒距偏差和齒形誤差。3.滾刀的制造和安裝誤差滾刀本身的基節(jié)、齒形等制造誤差，會復(fù)映到被加工齒輪的每一齒上，使加工后的齒輪產(chǎn)生基節(jié)偏差和齒形誤差。滾刀偏心使加工出的齒輪徑向誤差；滾刀刀架導(dǎo)軌或齒坯軸線相對于工作臺旋轉(zhuǎn)軸向的傾斜和軸向竄動，引起被加工齒面沿齒長方向（軸向）的齒向誤差。這兩項原因產(chǎn)生的齒輪誤差在一轉(zhuǎn)內(nèi)多次重復(fù)出現(xiàn)，是短周期誤差。12.2

齒輪加工誤差的來源及其特點16漸開線圓柱齒輪傳動誤差的評定指標及其代號根據(jù)齒輪誤差的特性及對齒輪傳動使用性能的影響，將齒輪分為三個公差組：第Ⅰ公差組影響傳遞運動的準確性第Ⅱ公差組影響傳動的平穩(wěn)性第Ⅲ公差組影響載荷分布的均勻性。齒輪誤差的評定指標和測量一、齒輪傳遞運動準確性的應(yīng)檢指標及檢測傳遞運動準確性是指：齒輪在一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)傳動比變化盡量小。齒輪誤差的評定指標和測量影響傳動準確性的誤差切向綜合誤差△Fi’齒距累積誤差△Fp徑向綜合誤差△Fi”齒圈徑向跳動△Fr公法線長度變動△Fw綜合指標單項指標徑向誤差切向誤差1.切向綜合誤差△Fi’：被測齒輪與理想精確的測量齒輪單面嚙合時，在被測齒輪一轉(zhuǎn)內(nèi)，實際轉(zhuǎn)角與公稱轉(zhuǎn)角之差的總幅度值。反映齒輪一轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)角誤差。綜合性地反映了齒輪加工中的幾何偏心、運動偏心及各短周期誤差的影響。切向綜合誤差是在單面嚙合綜合檢查儀（簡稱單嚙儀）上進行測量的，單嚙儀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴，在生產(chǎn)車間很少使用。影響傳遞運動準確性的項目影響傳遞運動準確性的項目2.

齒距累積總偏差Fp（公差為Fp）和齒距累積偏差Fpk

齒距（周節(jié)）偏差：齒輪分度圓上，相鄰?fù)瑐?cè)齒面間實際齒距與理論齒距之差。Fp是指齒輪同側(cè)齒面任意圓弧段（k=1至z）內(nèi)實際弧長與理論弧長的最大差值。它等于齒距累積偏差的最大偏差與最小偏差的代數(shù)差

Fpk是指k個齒距間的實際弧長與理論弧長的最大差值，國標中規(guī)定k的取值范圍一般為2～z/8，對高速齒輪可取更小的值。綜合反映齒輪加工中的幾何偏心和運動偏心對齒輪轉(zhuǎn)角誤差的影響，可用來評定齒輪運動的準確性。但因為只在分度圓上測量，故不如切向綜合誤差反映的全面。影響傳遞運動準確性的項目齒距累積總偏差Fp和齒距累積偏差Fpk通常在萬能測齒儀、齒距儀和光學(xué)分度頭上測量。測量方法有絕對法和相對法兩種。影響傳遞運動準確性的項目3.徑向綜合誤差(總偏差）△Fi”：被測齒輪與理想精確的測量齒輪雙面嚙合時，在被測一轉(zhuǎn)內(nèi)，雙嚙中心距的最大變動量。反映齒輪幾何偏心引起的徑向誤差，同時也反映齒形誤差、基節(jié)誤差或齒距偏差及齒厚不均勻性等在徑向的影響。所用測量儀器比單嚙儀簡單，操作方便，測量效率高，故在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用很普通。但只能反映徑向誤差，且測量狀況與齒輪實際工作狀況不完全相符。影響傳遞運動準確性的項目4.齒圈徑向跳動△Fr：齒輪一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，測頭在齒槽內(nèi)與齒高中部雙面接觸，測頭相對于齒輪軸線的最大變動量。是齒輪幾何偏心引起的徑向誤差?？捎谬X圈徑向跳動檢查儀測量，測頭可以用球形或錐形。影響傳遞運動準確性的項目5.公法線長度變動△Fw：齒輪一周范圍內(nèi)，實際公法線長度最大值與最小值之差，△Fw=Wmax–Wmin原因：運動偏心引起的齒輪切向誤差，反映了運動準確性的切向誤差。公法線長度變動可用公法線千分尺、公法線卡尺等測量。影響傳遞運動準確性的項目第一公差組規(guī)定的檢驗組：用一個綜合性指標或兩個單項性指標（徑向和切向各取一個）來評定。1）切向綜合公差△Fi’2）齒輪齒距累積公差△Fp（△Fkp)3）徑向綜合誤差△Fi”和公法線長度變動△Fw4）齒圈徑向跳動△Fr和公法線長度變動△Fw5）齒圈徑向跳動△Fr（僅限于10~12級齒輪）影響傳遞運動準確性的項目261.單個齒距偏差fpt是指在端平面上，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數(shù)差（在分度圓上，實際齒距與公稱齒距之差）公稱齒距（理論齒距）：所有實際齒距的平均值。直接反映每齒的轉(zhuǎn)角誤差，也是反映綜合誤差△Fp的主要因素。該項偏差主要由機床誤差產(chǎn)生。二、影響傳動平穩(wěn)性的項目2.齒廓總偏差Fα齒廓偏差是實際齒廓對設(shè)計齒廓的偏離量。在齒輪端平面內(nèi)且垂直于漸開線齒廓的方向計量。

Fα是指在計值范圍內(nèi)，包容實際齒廓跡線的兩條設(shè)計齒廓跡線間的距離。二、影響傳動平穩(wěn)性的項目

Fα是影響傳動平穩(wěn)性的主要因素，當(dāng)齒形有誤差時，將破壞齒輪副的正常嚙合，使實際嚙合點偏離嚙合線，從而引起一對齒嚙合過程中瞬時速比的變化。通常用萬能漸開線檢查儀或單圓盤漸開線檢查儀進行測量。二、影響傳動平穩(wěn)性的項目3.一齒切向綜合偏差（誤差）△fi’：

被測齒輪與理想精確的測量齒輪單面嚙合時，在被測齒輪一齒距角內(nèi)，實際轉(zhuǎn)角與公稱轉(zhuǎn)角之差的最大幅度值。

主要反映由刀具和分度蝸桿的安裝及制造誤差所造成的，齒輪上齒形、齒距等各項短周期綜合誤差，是綜合性指標。二、影響傳動平穩(wěn)性的項目4.一齒徑向綜合誤差△fi”：

被測齒輪與理想精確的測量齒輪雙面嚙合時，在被測齒輪一齒距角內(nèi)，雙嚙中心距的最大變動量。綜合反映了由于刀具安裝偏心及制造所產(chǎn)生的基節(jié)和齒形誤差，屬綜合性項目?？稍跍y量徑向綜合誤差時得出。測量受左右齒面的共同影響，不如一齒切向綜合誤差反映那么全面，不宜采用該法驗收高精度的齒輪，但在雙嚙儀上測量簡單，操作方便，故該項目適用于大批量生產(chǎn)的場合。二、影響傳動平穩(wěn)性的項目影響傳動平穩(wěn)性的誤差一齒切向綜合誤差△fi’一齒徑向綜合誤差△fi”齒廓總偏差Fα單個齒距偏差△fpt綜合指標單項指標二、影響傳動平穩(wěn)性的項目該檢驗組中：用一個綜合指標或兩個單項指標來評定。32由于齒輪的制造和安裝誤差，一對齒輪在嚙合過程中沿齒長方向和齒高方向都不是全齒接觸，實際接觸線只是理論接觸線的一部分，影響了載荷分布的均勻性。國標規(guī)定用螺旋線偏差來評定載荷分布均勻性。螺旋線偏差是指在端面基圓切線方向上，實際螺旋線對設(shè)計螺旋線的偏離量。原因：機床導(dǎo)軌的縱、橫向的不準確性和齒坯軸線歪斜等三、影響載荷分布均勻性的評定參數(shù)螺旋線總偏差Fβ

在計值范圍內(nèi)，包容實際螺旋線跡線的兩條設(shè)計螺旋線跡線的距離。

三、影響載荷分布均勻性的評定參數(shù)Ⅰ-基準面Ⅱ-非基準面b-齒寬或兩端倒角之間的距離Lβ-螺旋線計值范圍

螺旋線形狀偏差ffβ

螺旋線傾斜偏差fHβ

三、影響載荷分布均勻性的評定參數(shù)

為了保證齒輪副的齒側(cè)間隙，必須控制輪齒的齒厚，齒輪輪齒的減薄量可由齒厚偏差和公法線長度偏差來控制。四、影響齒輪副側(cè)隙的指標及其檢測1.齒厚偏差是指在分度圓柱上，齒厚的實際值與公稱值之差。（斜齒輪指法向齒厚）齒厚上偏差Esns齒厚下偏差Esni齒厚公差Tsn齒厚偏差的測量—齒厚游標卡尺分度圓上公稱弦齒高：分度圓上公稱弦齒厚：四、影響齒輪副側(cè)隙的指標及其檢測2.公法線長度偏差

指齒輪一圈內(nèi)，實際公法線長度Wka與公稱公法線長度Wk之差。公法線長度上偏差代號為Ews，下偏差代號為Ewi。公法線千分尺測量公法線四、影響齒輪副側(cè)隙的指標及其檢測wswiwiws影響齒輪副側(cè)隙的的誤差齒厚偏差△Esn公法線長度偏差△Ew替代四、影響齒輪副側(cè)隙的指標及其檢測12.5齒輪精度指標的公差及精度等級一、漸開線圓柱齒輪的精度標準1.精度等級國標將齒輪的精度等級分為：0、1、2、3、…12個等級，其中0級最高；12級最低。通常3~5級稱為高精度等級，6~9級稱為中等精度等級，10~12級稱為低精度等級。標準中5級是

13個精度等級中的基礎(chǔ)級，是確定齒輪各項偏差的公差計算式的精度等級。2.齒輪精度等級的選擇根據(jù)齒輪的用途、使用要求、傳遞功率及圓周速度及其它技術(shù)要求而定，同時考慮切齒工藝及經(jīng)濟性。齒輪3個公差組的精度等級應(yīng)分別規(guī)定，可采用同級，也可以不同級，但同一公差組中的項目必須同級。齒輪副中兩齒輪對應(yīng)公差組的精度可同級，也允許不同級。一般齒輪傳動多按齒輪圓周線速度確定第Ⅱ公差組的精度等級。當(dāng)對傳遞運動準確性要求高時，采用第Ⅰ公差組和第Ⅱ公差組同級；當(dāng)對傳遞運動準確性沒有特別要求時，第Ⅰ公差組的精度常比第Ⅱ公差組低一個等級；當(dāng)所傳遞的功率不特別大時（中、輕載），第Ⅲ公差組一般采用和第Ⅱ公差組相同的精度等級；重載齒輪傳動則第Ⅲ公差組的精度等級宜高于第Ⅱ公差組的精度等級。12.5

齒輪精度指標的公差及精度等級12.5齒輪精度指標的公差及精度等級3.評定參數(shù)的公差值與極限偏差的確定GB/T10095—2008規(guī)定，各評定參數(shù)允許值是以5級精度規(guī)定的公式乘以級間公比計算出來的。標準中各公差或極限偏差數(shù)值表列出的數(shù)值，是用表12-3、12-4中所列出的計算公式，根據(jù)尺寸（如法向模數(shù)mn、分度圓直徑d、齒寬b等）計算出各評定參數(shù)的允許值（公差或極限偏差）圓整后得到的。42圖樣上齒輪精度等級的標注齒輪的三個公差組檢測項目為同一精度等級時，可直接標注精度等級和標準號。

如：8GB/T10095.1-2008齒輪檢驗項目的精度等級不同時，則分別標注。如：7-6-6GB/T10095.1-2008

9-8-8GB/T10095.1-20086（Fα）、7（Fp、Fβ）GB/T10095.1-2008齒廓總偏差Fα為6級，齒距累積總偏差Fp為7級，螺旋線總偏差Fβ為7級的齒輪

7GB/T10095.1~212.6齒輪副的誤差及公差1.齒輪副中心距偏差指齒輪副兩軸線之間的實際距離（實際中心距）與公稱中心距之差。圖樣上標注公稱中心距及其上下偏差：影響齒輪側(cè)隙4412.6齒輪副的誤差及公差2.軸線平行度偏差軸線平面內(nèi)的平行度偏差f∑δ垂直平面內(nèi)的平行度偏差f∑β

影響齒面載荷分布均勻性4512.6齒輪副的誤差及公差3.齒輪副的接觸斑點安裝好的齒輪副，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沿齒高方向和齒長方向的百分比計算。沿齒長方向的接觸斑點主要影響齒輪副的承載能力，沿齒高方向的接觸斑點主要影響工作平穩(wěn)性。4612.7齒輪側(cè)隙指標的公差和齒輪坯公差一、齒厚極限偏差的確定1.齒輪副側(cè)隙的規(guī)定齒輪副側(cè)隙通常在相互嚙合齒輪齒面的法向平面上或沿嚙合線測量，稱為法向側(cè)隙jbn齒輪副的最小極限側(cè)隙jbnmin應(yīng)根據(jù)齒輪工作時的溫度和潤滑條件確定，與齒輪的精度等級無關(guān)。高溫工作的傳動齒輪，為保證正常潤滑，避免發(fā)熱卡死，要求有較大的側(cè)隙；而需正反轉(zhuǎn)或讀數(shù)機構(gòu)的齒輪，為避免空程，則要求較小的側(cè)隙。最小極限側(cè)隙jbnmin等于補償溫升引起變形所需的最小側(cè)隙量jbn1和保證正常潤滑所需的最小側(cè)隙量jbn2之和。47國標規(guī)定了14種齒厚極限偏差的數(shù)值，用大寫英文字母表示。每一種代號代表的齒厚極限偏差的數(shù)值均以齒距極限偏差（fpt）的倍數(shù)表示。選取齒厚極限偏差代號前，先根據(jù)齒輪副所要求的最小側(cè)隙jbnmin、補償齒輪和箱體的制造安裝誤差所引起的側(cè)隙