1、齒輪基本知識和檢測儀器,目 錄 一、齒輪傳動的分類 二、漸開線圓柱齒輪的基本參數(shù) 三、其它類型齒輪 四、齒輪精度評定標(biāo)準(zhǔn) 五、齒輪精度項目的定義及評定 六、齒輪精度公差組檢測儀器 七、常用齒輪儀器生產(chǎn)廠家 八、齒輪測量儀器的發(fā)展沿革 九、計量器具管理的相關(guān)知識 十、齒輪測量儀器的校準(zhǔn)/檢定依據(jù),一、齒輪傳動的分類,1、按兩齒輪軸線的相對位置及輪齒的形狀 （1）平行軸齒輪傳動 直齒圓柱齒輪傳動 斜齒圓柱齒輪傳動 人字齒圓柱齒輪傳動 （2）相交軸齒輪傳動 直齒圓錐齒輪傳動 斜齒圓錐齒輪傳動 曲齒圓錐齒輪傳動 （3）交錯軸齒輪傳動 交錯軸斜齒圓柱齒輪傳動 蝸輪蝸桿傳動,2、按齒輪嚙合方式 3、按齒輪

2、齒廓曲線的形狀 漸開線齒輪傳動 擺線齒輪傳動 圓弧齒輪傳動,直齒圓柱齒輪傳動,外嚙合齒輪傳動,內(nèi)嚙合齒輪傳動,齒輪齒條嚙合傳動,外齒輪,內(nèi)齒輪,齒條,二、漸開線圓柱齒輪的基本參數(shù),1、幾何參數(shù) （1）齒數(shù)z （5）齒寬b （2）法向模數(shù)m（mn） （6）齒頂高系數(shù)han* （3）法向壓力角（n） （7）齒頂隙系數(shù)cn* （4）螺旋升角 （8） 高度變位系數(shù)xn 2、幾何尺寸 計算： （1）分度圓直徑d=mn*z/cos （2）基圓直徑db= mn*z/cos*cos（atan（tann/cos） （3）齒頂高h(yuǎn)a=（han*+xn）*mn （4）齒根高h(yuǎn)f=（han*+cn*-xn）*mn （

3、5）分度圓齒厚s=*mn/2 （6）齒頂圓直徑da= mn*z/cos+2*（han*+xn）*mn （7）齒根圓直徑df= mn*z/cos-2*（han*+cn*-xn）*mn （8）全齒高h(yuǎn)= ha+ hf,三、其它類型齒輪,1、雙圓弧齒輪 2、錐齒輪 （1）直線齒 A. GB/T12369-1990 B. 直齒錐齒輪-Gleason制 C. 斜齒錐齒輪-埃尼姆斯制 （2）曲線齒 A. 弧齒錐齒輪 1）Gleason制 2）埃尼姆斯制 3) 洛卡氏制 B. 零度弧齒錐齒輪-Gleason制 C. 擺線齒錐齒輪 1）Oerlikon制 2）Klingelnberg制 （3）能容納各種齒線的

4、錐齒輪：非零分錐綜合變位 3、蝸桿 （1）普通圓柱蝸桿 A.阿基米德圓柱蝸桿ZA B.漸開線圓柱蝸桿ZI C.法向直廓蝸桿ZN D.錐面包絡(luò)圓柱蝸桿ZK E.圓弧圓柱蝸桿ZC （2）環(huán)面蝸桿 A.直廓環(huán)面蝸桿TSL B.平面包絡(luò)環(huán)面蝸桿,四、齒輪精度評定標(biāo)準(zhǔn),1、齒輪精度評定標(biāo)準(zhǔn) （1） ISO標(biāo)準(zhǔn)：由ISO/TC 60/WG2，齒輪技術(shù)委員會第二工作組制定，包括2部分： A. ISO 1328-1:1995； B. ISO 1328-2 :1997。 （2）德國標(biāo)準(zhǔn)：DIN 3962-1978，德國標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)會制定，DIN 39603967-1978； （3）美國標(biāo)準(zhǔn)：ANSI/AGMA 20

5、15和AGMA 915，美國齒輪制造商協(xié)會制定； A. ANSI/AGMA 2015-1-A01 ； B. ANSI/AGMA 2015-2-A06 。 C.資料圖表：3個： a. AGMA 915-1-A02； b. AGMA 915-2-A05 ； c. AGMA 915-3-A99； （4）日本標(biāo)準(zhǔn)：JIS B1702-1998，日本工業(yè)調(diào)查會制定； A. JIS B1702-1-1998 ； B. JIS B1702-2-1998 。 （5）中國標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 10095-2008，全國齒輪標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會制定； A. GB/T 10095-1-2008 ； B. GB/T 10095

6、-2-2008。 2、國標(biāo)GB/T 10095-2008規(guī)定的齒輪精度檢測項目：,3、國標(biāo)GB/T 10095-2008規(guī)定的齒輪精度分級： （1） GB/T 10095-1-2008輪齒同側(cè)齒面公差：共13級，0級最高，12級最低； （2） GB/T 10095-2-2008徑向綜合公差：共9級，4級最高，12級最低； 4、齒輪精度公差組 5、齒輪精度檢驗組： （1） Fpt，F(xiàn)p，F(xiàn)，F(xiàn)，F(xiàn)r；（2） Fpt，F(xiàn)pk，F(xiàn)p，F(xiàn)，F(xiàn)，F(xiàn)r。 說明：以上2個檢驗組不能同時使用。 6、齒輪精度檢驗項目（推薦）： （1）單項檢驗項目： A. fpt， Fpk ，F(xiàn)p B. F C. F D. Es

7、n E. Fr （2）綜合檢驗項目： A.單面嚙合綜合檢驗； 1）fi； 2） Fi。 -切向綜合偏差 B.雙面嚙合綜合檢驗； 1）fi； 2） Fi。 -徑向綜合偏差 說明：以上2個檢驗形式不能同時使用。,五、齒輪精度項目的定義及評定,1、齒距及齒距偏差： （1）齒距：齒輪分度圓上同側(cè)齒面之間的弧長。 （2）齒距偏差： A. 單個齒距偏差fpt ；在齒輪端平面上，接近齒高中部的一個與齒輪基準(zhǔn)軸線同心 的圓上，實際齒距與理論齒距的代數(shù)差，取其中絕對值最大者（圖1-1）： 圖1-1 B. 齒距累積偏差Fpk ；任意k個齒距的實際弧長與理論弧長的代數(shù)差，K=2z/8的 整數(shù)（圖1-2）： C. 齒

8、距累積總偏差Fp ；在齒輪端平面上，接近齒高中部的一個與齒輪基準(zhǔn)軸線同 心的圓上，任意兩個同側(cè)齒面間實際弧長與理論弧長代數(shù)差最大絕對值（圖1-3）。 圖1-2 圖1-3,fPt,FPk,fpt,2、齒廓及齒廓偏差： （1）齒廓：對于漸開線齒輪而言，齒廓形狀是漸開線。 （2）齒廓偏差： A.齒廓總偏差F；在計值范圍內(nèi)，包容實際齒廓工作部分且距離最小的兩條設(shè)計齒廓 （理論齒廓）之間的法向距離。見圖2-1、圖2-2 ： 圖2-1 圖2-2 B.齒廓形狀偏差 f f；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 同的曲線之間的距離。見圖2-3： C.齒廓傾斜偏差 f H；在計值范圍內(nèi)，兩端

9、與平均螺旋跡線相交的兩條設(shè)計齒廓跡線 之間的距離見圖2-4： 圖2-3 圖2-4 注： L-齒廓計值范圍，LAE-齒廓有效長度，LAF-齒廓可用長度,3、螺旋線及螺旋線偏差： （1）螺旋線：對于直齒輪，其設(shè)計螺旋線（理論螺旋線）是一條平行于齒輪基準(zhǔn)軸線的 平行線。 （2）螺旋線偏差： A.螺旋線總偏差F；在計值范圍L內(nèi)，包容實際螺旋線跡線且距離為最小的 兩條設(shè)計螺旋線跡線之間的距離。見圖3-1： 圖3-1 B.螺旋線形狀偏差 f f；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 完全相同的曲線之間的距離。見圖3-2： C.螺旋線傾斜偏差 f H；在計值范圍內(nèi)，兩端與平均螺旋跡線相交的

10、兩條設(shè)計螺旋跡 線之間的距離。見圖3-3： 圖3-3 圖3-4 注： L-螺旋線計值范圍，b-齒寬,4、切向綜合偏差： （1）切向綜合總偏差Fi：被測齒輪與測量齒輪單面嚙合檢測時，在被測齒輪一轉(zhuǎn)內(nèi)分度圓上實際圓周位移與理論圓周位移的最大差值。 （2）一齒切向綜合總偏差fi：被測齒輪一轉(zhuǎn)中對應(yīng)一個齒距范圍內(nèi)的實際圓周位移與理論圓周位移的最大差值。 圖4,5、徑向綜合偏差： （1）徑向綜合總偏差Fi：被測齒輪與測量齒輪雙面嚙合檢測時，在被測齒輪一轉(zhuǎn)內(nèi)中 心距的最大值與最小值之差。見圖5-1： （2）一齒徑向綜合總偏差fi：被測齒輪與測量齒輪雙面嚙合檢測時，被測齒輪一個齒距 角范圍內(nèi)的中心距最大變動

11、量。見圖5-2： （3）齒輪徑向跳動 Fr ：將測頭相繼放入被測齒輪每個齒槽內(nèi)，于接近齒高中部的位置與 左、右齒面接觸時，從該測頭到該齒輪基準(zhǔn)軸線的最大距離與最小距離之差。見圖 5-3： 圖5-1 圖5-3 圖5-2,Fi,fi,6、齒厚及齒厚偏差 （1）齒厚Sn：在分度圓的圓周上，一個輪齒兩側(cè)齒廓間的弧長。 （2）齒厚偏差Esn：在分度圓上，實際齒厚與公稱齒厚Sn(齒厚理論值)之差。見圖6： 7、公法線長度 （1）公法線長度Wk：與兩個非對應(yīng)齒面相切的兩個平行平面之間的距離 。 （2）公法線長度變動Fw：在齒輪一周范圍內(nèi),所有位置的公法線最大值與最小值之差 。 （3）公法線平均長度偏差Ew：

12、在齒輪一周范圍內(nèi)，實際公法線長度的平均值與公稱值 之差 。見圖7： 圖6 圖7,六、齒輪精度公差組檢測儀器,1、影響運動準(zhǔn)確性的誤差： （1）切向綜合誤差（F i）： -齒輪單面嚙合檢查儀 （2）齒距累積總誤差（Fp）： -萬能漸開線檢測儀 （3）齒距累積誤差（Fpk）： -萬能漸開線檢測儀 （4）切向綜合總誤差（Fi）： -齒輪雙面嚙合檢查儀 （5）齒圈徑向跳動（Fr）： -齒圈徑向跳動檢查儀 （6）公法線長度變動（Fw）： -公法線千分尺,齒圈徑跳儀,單嚙儀,公法線千分尺,2、影響傳動平穩(wěn)性（噪聲、振動）的誤差： （1）一齒切向綜合總誤差（f i）： -齒輪單面嚙合檢查儀 （2）齒廓形狀誤

13、差（ff）： -萬能漸開線檢測儀 （3）單個齒距誤差（fpt）： -萬能漸開線檢查儀 （4）基節(jié)偏差（fpb）： -萬能漸開線檢查儀/齒輪基節(jié)檢查儀 （5）一齒徑向綜合總誤差（fi）： -齒輪雙面嚙合檢查儀 （6）螺旋線形狀誤差（ff）： -萬能漸開線檢測儀,單嚙儀,齒圈徑跳儀,公法線千分尺,萬能漸開線儀,3、影響載荷分布均勻性的誤差： （1）螺旋線總誤差（ F ）： -齒輪單面嚙合檢查儀 （3）接觸線誤差（Fb）： -齒形齒向檢查儀 （3）軸向齒距偏差（Fpx）： -漸開線檢測儀,單嚙儀,齒圈徑跳儀,公法線千分尺,萬能漸開線儀,七、常用齒輪儀器生產(chǎn)廠家,1、齒輪單項誤差的檢測 （1）齒圈徑向

14、跳動： （2）齒距：,（3）公法線： A.公法線千分尺 D.帶表游標(biāo)卡尺 B.公法線杠桿千分尺 E.萬能漸開線齒形齒向檢查儀 C.公法線指示卡規(guī) F.萬能工具顯微鏡 （4）齒形（齒廓）：,（5）基節(jié)： （6）齒向（螺旋線）： （7）齒厚： A.光學(xué)測厚卡尺 B.齒厚游標(biāo)卡尺 C.萬能漸開線檢查儀,2、齒輪誤差的綜合檢測： （1）單面嚙合綜合檢驗：,（2）雙面嚙合綜合檢驗：,八、齒輪測量儀器的發(fā)展沿革,1、齒輪測量儀器發(fā)展歷史上的標(biāo)志性事件： （1）1923年，德國Zeiss公司在世界上首次研究成功 “Toooth Surface Tester”機械展成式 萬能漸開線檢查儀，1925年實用化。在

15、我國廣泛使用的VG450 就是其改進產(chǎn)品。 （2）50年代初，機械展成式萬能螺旋線標(biāo)準(zhǔn)儀出現(xiàn)，齒輪質(zhì)量全面控制成為現(xiàn)實。 （3）1965年，英國RMunro博士研制成功光柵式單嚙儀，標(biāo)志著齒輪動態(tài)高精度測量時 代的來臨。 （4）1970年，以黃潼年為代表的中國技術(shù)人員研制開發(fā)出齒輪整體誤差測量技術(shù)，標(biāo)志 著運動幾何法齒輪測量的開始。 （5）1970年，美國Fellow公司在芝加哥博覽會展出Microlog50，標(biāo)志著數(shù)控齒輪測量中 心開始投入使用。 （6）80年代末，日本大阪精機Osaka推出基于光學(xué)全息原理的非接觸齒面分析機PS- 35，標(biāo)志著齒輪非接觸測量法的開始。,2、齒輪測量儀器發(fā)展的

16、技術(shù)沿革： （1）測量原理方面，由“比較測量”到“嚙合運動測量”，直至“模型化測量” 。 （2）測量原理實現(xiàn)的技術(shù)手段上，由“以機械為主”到“機電結(jié)合”，直至 “光機電”與信 息技術(shù)綜合集成的演變。 (3) 測量結(jié)果的表述與利用方面： （A）從“指示表加目視讀取”到“記錄儀器記錄加人工研判”，直至“計算機自動分析并將 測量結(jié)果反饋到制造系統(tǒng)” 。 （B）從單品種單參數(shù)的儀器(如單盤漸開線檢查儀)、單品種多參數(shù)儀器(如齒形齒向 檢查儀)到多品種多參數(shù)儀器(如齒輪測量中心)。 3、現(xiàn)代齒輪前沿測量技術(shù)（整體誤差測量技術(shù)和齒輪測量中心）在技術(shù)路線上的差異： （1）齒輪整體誤差測量技術(shù)是從綜合測量中提

17、取單項誤差和其它有用信息。經(jīng)過30年的 完善與推廣，已發(fā)展成為傳統(tǒng)元件的運動幾何測量法，基本思想是將被測對象與標(biāo) 準(zhǔn)元件嚙合運動，通過嚙合運動誤差來反求出被測量的誤差，特點是形象地反映了 齒輪嚙合傳動過程并精確地揭示了齒輪單項誤差的變化規(guī)律以及誤差間的關(guān)系，適 合齒輪工藝誤差分析和動態(tài)性能預(yù)報。儀器測量效率高，適用于大批量檢測。 （2）齒輪測量中心采用圓柱(極)坐標(biāo)測量原理，即“模型化測量”。將被測齒輪作為幾何形 體，測量實際齒輪的坐標(biāo)值(直角坐標(biāo)、柱坐標(biāo)、極坐標(biāo)等)，與理想形體的數(shù)模比 對，得出測量偏差。其特點是通用性強，主機結(jié)構(gòu)簡單，測量精度很高。現(xiàn)代光電 技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、軟

18、件工程、精密機械等技術(shù)的發(fā)展使齒輪坐標(biāo)測 量法的優(yōu)越性得以充分發(fā)揮。,4、齒輪測量中心在實現(xiàn)方式上的差異： （1）測量傳感器等方面，角度基準(zhǔn)采用高精度圓光柵，長度基準(zhǔn)，高精度齒輪或標(biāo)準(zhǔn)器 （如漸開線或螺旋線樣板），采用雙頻(或單頻)激光干涉儀，一般情況下，則采用高 精度線性光柵。 （2）機械系統(tǒng)方面，無一例外都采用高精度軸承，直線導(dǎo)軌的精度有依靠機械精度保證 的，也有采用動態(tài)誤差修正技術(shù)的。 （3）數(shù)控系統(tǒng)方面，70年代，NC開環(huán)控制；80年代，CNC控制，多數(shù)采用直流伺服電 機，交流伺服系統(tǒng)或直線電機也開始應(yīng)用。 （4）在測頭方面，有單維電感測頭，也有三維數(shù)字測頭，甚至剛性測頭也有使用。 5

19、、齒輪測量中心的組成及特點 （1）組成：一般由主機、CNC數(shù)控單元、數(shù)據(jù)采集單元、機間通訊接口、計算機及外設(shè) 測量軟件和數(shù)據(jù)處理軟件等部分組成 。 （2）特點： A.性能上,高效、高精度、易操作。采取精密機械優(yōu)化設(shè)計、32位CNC4- 5軸數(shù)控系 統(tǒng)、直線電機、三維測頭和誤差修正技術(shù)。 B.功能上，包括： a.齒輪(內(nèi)、外)、齒輪刀具(滾刀、插齒刀、剃齒刀)、錐齒輪、蝸輪、蝸桿、螺桿、 凸齒輪、拉刀等回轉(zhuǎn)類零件的主要誤差項目測量； b.軸類零件的形位公差測量； c.強大的分析功能，如接觸分析、工藝誤差分析、齒根形狀分析、參數(shù)反求等； d.可耦合到加工系統(tǒng)中，實時數(shù)據(jù)通信。 C.維修性方面，具有

20、故障自診斷、網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程故障診斷能力。 D.可升級性。包括軟件的可升級和硬件的可升級。,6、齒輪測量技術(shù)發(fā)展的新趨勢： （1）齒輪整體誤差測量技術(shù)與齒輪坐標(biāo)測量技術(shù)合二為一。成都工具研究所推出標(biāo)準(zhǔn) 蝸桿帶測頭的齒輪測量機CZN450，國外的CNC齒輪測量中心也能給出“虛 擬整體 誤差”。 （2）齒輪測量中心與三坐標(biāo)測量機的合二為一，如美國TSK公司的Rdaiance和Process Equipement Company的ND430 。 （3）功能測試與分析測試功能合二為一。 （4）簡化測量成為發(fā)展趨勢。 （5）齒輪整體誤差測量技術(shù)因高效率地給出齒輪全部信息而被齒輪制造業(yè)所接受。 7、齒輪測量技術(shù)未

21、來的研發(fā)重點： （1）齒輪網(wǎng)絡(luò)化測量技術(shù)； （2）基于實測結(jié)果的齒輪性能虛擬分析技術(shù)(智能配對、動力學(xué)性能預(yù)報等)； （3）齒輪整體誤差測量技術(shù)(指標(biāo)量化、性能優(yōu)化等)； （4）齒輪誤差的智能分析技術(shù)； （5）齒輪統(tǒng)計誤差概念體系的建立及其相應(yīng)的測量技術(shù)； （6）生產(chǎn)現(xiàn)場的齒輪快速測量與分析技術(shù) （7）精密機械、光電技術(shù)、微電子技術(shù)、軟件工程等技術(shù)在齒輪上的應(yīng)用。,九、計量器具管理的相關(guān)知識,1、計量監(jiān)督管理的法規(guī)： 中華人民共和國計量法（2014版） 2013-12-28簽署，2014-3-1施行 2、計量器具校準(zhǔn)和檢定的區(qū)別： （1）目的： A.校準(zhǔn)是自行確定監(jiān)視及測量裝置量值是否準(zhǔn)確，屬自下而上的量值溯源，評定示 值誤差； B.檢定是對計量特性進行強制性的全面評定,屬自上而下的量值傳遞、量值統(tǒng)一,檢 定是否符合規(guī)定要求。 （2）對象： A.校準(zhǔn)是針對除強制檢定之外的計量器具和測量裝置； B.檢定是國家強制檢定：計量基準(zhǔn)器；計量標(biāo)準(zhǔn)器；用于貿(mào)易結(jié)算、安全防護、醫(yī) 療衛(wèi)生、環(huán)境監(jiān)測的工作計量七類共59種。 （3）依據(jù)： A.校準(zhǔn)的依據(jù)是校準(zhǔn)規(guī)范或校準(zhǔn)方法，采用國家統(tǒng)一規(guī)定或組織自定 ； B.檢定的依據(jù)是由國家授權(quán)的計量部門統(tǒng)一制定的檢定規(guī)程。 （4）性質(zhì)： A.校準(zhǔn)是不具有強制性,屬組織自愿的溯源行為； B.檢定是具有強制性,屬法制計量管理范疇