1、第7章 圓柱齒輪公差與檢測,基本要求,了解漸開線圓柱齒輪傳動(dòng)的使用要求。 了解齒輪誤差產(chǎn)生的原因及誤差特性。 了解圓柱齒輪傳動(dòng)精度的評定指標(biāo)、側(cè)隙評定指標(biāo)以及齒輪箱體的精度評定指標(biāo)。 掌握漸開線圓柱齒輪傳動(dòng)精度的設(shè)計(jì)的基本方法。,本章主要內(nèi)容,概述 圓柱齒輪同側(cè)齒面的精度指標(biāo) 圓柱齒輪競相綜合偏差的精度指標(biāo)及檢驗(yàn) 齒輪坯、齒輪軸中心矩和軸線平行度的精度 齒輪的側(cè)隙和接觸斑點(diǎn)的檢驗(yàn) 圓柱齒輪的精度設(shè)計(jì),1 概 述,漸開線圓柱齒輪是一種重要的傳動(dòng)零件，廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。 齒輪精度設(shè)計(jì)的目的在于保證齒輪傳動(dòng)的精度和互換性。 齒輪的制造精度等級相差一級，其承載能力相差2030%，噪音相差2.53分

2、貝，制造成本相差6080%。 齒輪的設(shè)計(jì)、工藝、制造、檢驗(yàn)以及銷售、和采購，都以齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)為重要依據(jù)。,1 概 述,為了保證齒輪傳動(dòng)的精度和互換性，就需要規(guī)定齒輪公差和齒輪毛坯公差以及齒輪箱體公差，并按圖樣上給出的精度要求來檢測齒輪和齒輪箱體。 為此，我國頒布了二項(xiàng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，四個(gè)相關(guān)指導(dǎo)性技術(shù)文件。,1 概述,一、國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 10095.1-2001 輪齒同側(cè)齒面偏差的定義和允許值 GB/T 10095.2-2001 徑向綜合偏差與徑向跳動(dòng)的定義和允許值,1 概述,有關(guān)圓柱齒輪精度檢驗(yàn)實(shí)施規(guī)范的指導(dǎo)性技術(shù)文件： GB/Z 18620.1-2002輪齒同側(cè)齒面的檢測； GB/Z 186

3、20.2-2002徑向綜合偏差、徑向跳動(dòng)、 齒厚和側(cè)隙的檢測； GB/Z 18620.3-2002齒輪坯、軸中心距和軸線 平行度； GB/Z 18620.4-2002表面結(jié)構(gòu)和齒輪接觸斑點(diǎn) 的檢測。,二、 漸開線圓柱齒輪傳的使用要求,齒輪的功用是傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力 傳遞運(yùn)動(dòng)應(yīng)保證傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確、平穩(wěn)； 傳遞動(dòng)力應(yīng)保證傳動(dòng)可靠（承載能力高） 和靈活。 因此，對齒輪及其傳動(dòng)提出四個(gè)方面的使用要求：,二、 漸開線圓柱齒輪傳動(dòng)使用要求,（一）傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性（運(yùn)動(dòng)精度） 為了保證齒輪傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)精度，應(yīng)限制齒輪一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，最大轉(zhuǎn)角誤差不得超過一定的限度。 即要求齒輪在一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)的傳動(dòng)比（或轉(zhuǎn)角比）的準(zhǔn)確性。

4、,從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)角誤差曲線,二、 漸開線圓柱齒輪傳動(dòng)使用要求,（二）傳動(dòng)的平穩(wěn)性（平穩(wěn)性精度） 要求齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，沒有沖擊、振動(dòng)和噪聲。 即要求齒輪回轉(zhuǎn)過程中瞬時(shí)傳動(dòng)比變化盡量小，也就是要求在一個(gè)小角度的范圍內(nèi)（如一個(gè)齒距角360/z范圍內(nèi)）轉(zhuǎn)角誤差的變化的最大值不得超過一定的限度。,從動(dòng)輪的一齒距角誤差的最大值是第5齒轉(zhuǎn)到第6齒的轉(zhuǎn)角誤差。,二、 漸開線圓柱齒輪傳動(dòng)使用要求,影響：在齒輪回轉(zhuǎn)過程中，特別是高速傳動(dòng)的齒輪，瞬時(shí)傳動(dòng)比頻繁地變化，會(huì)產(chǎn)生撞擊、振動(dòng)和噪聲，從而影響其傳動(dòng)的平穩(wěn)性。 應(yīng)當(dāng)指出：齒輪傳遞運(yùn)動(dòng)不準(zhǔn)確和傳動(dòng)不平穩(wěn)，都是齒輪傳動(dòng)比變化引起的，實(shí)際上在齒輪回轉(zhuǎn)過程中，二者是同時(shí)存在

5、的。如圖示：,齒輪一轉(zhuǎn)中傳動(dòng)比變化,二、 漸開線圓柱齒輪傳動(dòng)使用要求,引起傳遞運(yùn)動(dòng)不準(zhǔn)確的傳動(dòng)比最大變化量以齒輪一轉(zhuǎn)為周期，且波幅較大長周期誤差； 而瞬時(shí)傳動(dòng)比的變化是由齒輪每個(gè)齒距角范圍內(nèi)的單齒誤差引起的，在齒輪一轉(zhuǎn)內(nèi)單齒誤差頻繁出現(xiàn)，且波幅小短周期誤差。,二、 漸開線圓柱齒輪傳動(dòng)使用要求,（三）輪齒載荷分布的均勻性（接觸精度 ） 要求齒輪嚙合時(shí)，兩工作齒面接觸良好，使載荷沿齒面均勻分布，以免引起應(yīng)力集中，造成局部磨損或折斷，影響齒輪的承載能力和使用壽命。 這項(xiàng)要求用在齒長和齒高方向保證一定的接觸區(qū)域來表示。,二、 漸開線圓柱齒輪傳動(dòng)使用要求,（四）合理的齒輪副側(cè)隙（齒側(cè)間隙適度） 在齒輪傳

6、動(dòng)過程中，非接觸面一定要有合理的間隙（即齒側(cè)間隙）。一方面為了貯存潤滑油，另一方面為了補(bǔ)償齒輪的制造和變形誤差，從而防止齒輪在工作中發(fā)生齒面燒蝕或卡死，以使齒輪副能正常工作。 側(cè)隙是裝配后形成的。過小，會(huì)造成齒面燒蝕或卡死，過大又會(huì)產(chǎn)生反相沖擊及回程誤差，所以側(cè)隙適度才能使齒輪副正常工作。,二、 漸開線圓柱齒輪傳動(dòng)使用要求,（五）不同圓柱齒輪的傳動(dòng)精度要求 上述4項(xiàng)要求，對于不同用途、不同工作條件的齒輪其側(cè)重點(diǎn)也應(yīng)有所不同。 如：對于分度機(jī)構(gòu)，儀器儀表中讀數(shù)機(jī)構(gòu)的齒輪，齒輪一轉(zhuǎn)中的轉(zhuǎn)角誤差不超過12，甚至是幾秒，此時(shí)，傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性是主要的；,二、 漸開線圓柱齒輪傳動(dòng)使用要求,（五）不同圓柱齒

7、輪的傳動(dòng)精度要求 對于機(jī)床和汽車變速箱中的變速齒輪傳動(dòng)重點(diǎn)是傳動(dòng)平穩(wěn)性和載荷分布均勻性，以降低振動(dòng)和噪聲并保證承載能力；,二、 漸開線圓柱齒輪傳動(dòng)使用要求,（五）不同圓柱齒輪的傳動(dòng)精度要求 對于高速、大功率傳動(dòng)裝置中用的齒輪，如汽輪機(jī)減速器上的齒輪，圓周速度高，傳遞功率大，其運(yùn)動(dòng)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(shí)傳動(dòng)比的變化要求小，以減少振動(dòng)和噪聲；,二、 漸開線圓柱齒輪傳動(dòng)使用要求,（五）不同圓柱齒輪的傳動(dòng)精度要求 對于軋鋼機(jī)、起重機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、透平機(jī)等低速重載機(jī)械，傳遞動(dòng)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(yùn)動(dòng)精度則要求不高。,二、 漸開

8、線圓柱齒輪傳動(dòng)使用要求,在前述的四項(xiàng)使用要求中，前三項(xiàng)是對齒輪的精度要求，不同用途的齒輪有不同側(cè)重的要求。 而側(cè)隙則是獨(dú)立于精度要求的另一類要求。它主要取決于齒輪副的工作條件。一般重載、高速的齒輪傳動(dòng)，由于受熱、受力變形較大，側(cè)隙應(yīng)大些；而經(jīng)常正、反轉(zhuǎn)的齒輪，為了減小回程誤差，應(yīng)適當(dāng)減小側(cè)隙。,2 圓柱齒輪同側(cè)齒面的精度指標(biāo),圓柱齒輪同側(cè)齒面的精度適用于通用機(jī)械和重型機(jī)械的單個(gè)漸開線齒輪。 通常，齒輪精度的檢驗(yàn)項(xiàng)目主要從齒距、齒形、齒向三個(gè)方面檢測。 常檢項(xiàng)目有:單個(gè)齒距偏差、齒距累計(jì)偏差、齒廓總偏差。,2 圓柱齒輪同側(cè)齒面的精度指標(biāo),一、單個(gè)齒距偏差 （fpt ） 齒距偏差（fpt ） 是指

9、在分度圓上，實(shí)際齒距與公稱齒距之差 。 齒距偏差fpt 在每一次轉(zhuǎn)齒和換齒的嚙合過程中產(chǎn)生轉(zhuǎn)角誤差。 齒距偏差可在測量齒距累積誤差（FP）時(shí)得到，所以比較簡單。 該項(xiàng)偏差主要由機(jī)床誤差產(chǎn)生。,單個(gè)齒距偏差指在齒輪的端截面上，在接近齒高中部的一個(gè)與齒輪軸線同軸的圓上，實(shí)際齒距與理論齒距的代數(shù)差。,它將影響齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性。,2 圓柱齒輪同側(cè)齒面的精度指標(biāo),二、齒距累積偏差（Fp）及 K個(gè)齒距累積偏差（Fpk） 齒距累積偏差（Fp） 指在分度圓上，任意兩個(gè)同側(cè)齒面間的實(shí)際弧長與公稱弧長之差的最大絕對值。 K個(gè)齒距累積偏差（Fpk）K個(gè)齒距累積誤差是指在分度圓上，K個(gè)齒距間的實(shí)際弧長與公稱弧長之差的

10、最大絕對值，K為2到小于Z2的整數(shù) 影響齒輪傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性。,2 圓柱齒輪同側(cè)齒面的精度指標(biāo),規(guī)定Fpk是為了限制齒距累積偏差集中在局部圓周上。 齒距累積偏差反映了一轉(zhuǎn)內(nèi)任意個(gè)齒距的最大變化，它直接反映齒輪的轉(zhuǎn)角誤差，是幾何偏心和運(yùn)動(dòng)偏心的綜合結(jié)果。因而可以較為全面地反映齒輪的傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性，是一項(xiàng)綜合性的評定項(xiàng)目。但因?yàn)橹辉诜侄葓A上測量，故不如切向綜合誤差反映的全面。,三、齒廓總偏差 在齒輪的端平面上，包容實(shí)際齒廓曲線的兩條設(shè)計(jì)齒廓曲線間的法向距離。（圖7-4）p122 影響齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性。 四、螺旋線總偏差 指包容實(shí)際螺旋線的兩條設(shè)計(jì)跡線間的距離。 （圖7-5）p122 影響齒輪載荷分

11、布均勻性。,五、標(biāo)準(zhǔn)公差值的計(jì)算 （p122、123） 上述四項(xiàng)指標(biāo)的合格判定條件： 1.單個(gè)齒距偏差 2.齒距累計(jì)總偏差 3.齒廓總偏差 4.螺旋線總偏差,3 圓柱齒輪徑向綜合偏差的 精度指標(biāo)及檢測,一、徑向綜合偏差 二、一齒徑向綜合偏差 三、徑向跳動(dòng),4齒輪的側(cè)隙和接觸斑點(diǎn)的檢驗(yàn),一、齒輪副的側(cè)隙 1.齒輪副的最小側(cè)隙 側(cè)隙是在齒輪傳動(dòng)過程中，非接觸面一側(cè)的合理間隙。 一方面為了貯存潤滑油，另一方面為了補(bǔ)償變形，從而使齒輪副能正常工作。,4 齒輪的側(cè)隙和接觸斑點(diǎn)的檢驗(yàn),齒輪副的側(cè)隙分為： 圓周側(cè)隙 當(dāng)一對齒輪副裝配好后，固定一個(gè)齒輪，另一個(gè)齒輪的圓周晃動(dòng)量，以分度圓弧長計(jì)值。 法向側(cè)隙 指

12、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。 由于法向側(cè)隙對齒輪副的影響更大，在齒輪設(shè)計(jì)時(shí)，主要考慮法向側(cè)隙的大小。,生產(chǎn)中常用塞尺來測量法向側(cè)隙。,4 齒輪的側(cè)隙和接觸斑點(diǎn)的檢驗(yàn),齒輪副的最小法向極限側(cè)隙 齒輪副的最小極限側(cè)隙應(yīng)根據(jù)齒輪工作時(shí)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(dòng)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(jī)構(gòu)的齒輪，為避免空程，則要求較小的側(cè)隙。故設(shè)計(jì)選定的最小法向極限側(cè)隙 。 應(yīng)等于為補(bǔ)償溫升變形而引起的最小側(cè)隙量 和為保證齒輪工作面的正常工作潤滑所需的最小側(cè)隙 之和。即：,2.側(cè)隙的評定指標(biāo),（1）補(bǔ)償溫升而

13、引起變形的最小側(cè)隙（ ） 式中： 齒輪副傳動(dòng)中心距； 齒輪、箱體的線膨脹系數(shù)； 齒輪、箱體相對于20的溫升； 法向壓力角。,（2）保證潤滑的最小側(cè)隙（ ） 取決于與潤滑方式和齒輪的工作速度。,齒輪副的最小法向側(cè)隙 也可以按如下公式計(jì)算： 式中， 為齒輪中心距公稱值； 為齒輪的法向模數(shù)。,4 齒輪的側(cè)隙和接觸斑點(diǎn)的檢驗(yàn),二、齒厚的評價(jià)指標(biāo) 齒輪副安裝后，其側(cè)隙的大小，與齒輪副的中心矩及兩齒輪的齒厚有關(guān)。 獲得側(cè)隙的方法有兩種： 一種是基齒厚制，即固定齒厚的極限偏差，通過改變中心距的基本偏差來獲得不同的最小極限側(cè)隙，此方法用于中心距可調(diào)的機(jī)構(gòu)。 另一種方法是基中心距制，即固定中心距的極限偏差，通過

14、改變齒厚的上偏差來得到不同的最小極限側(cè)隙，國標(biāo)采用后一種。,4 齒輪的側(cè)隙和接觸斑點(diǎn)的檢驗(yàn),一般情況下，中心矩的調(diào)整牽扯的問題比較多，為了保證適當(dāng)?shù)膫?cè)隙，在加工過程中往往以保證齒厚的極限偏差而將齒輪的輪齒切薄，從而得到適當(dāng)?shù)膫?cè)隙。 齒厚在分度圓柱上，法向平面上的輪齒厚度。 公稱齒厚（ 為弧長）,4 齒輪的側(cè)隙和接觸斑點(diǎn)的檢驗(yàn),1.齒厚偏差 指在分度圓周上，齒厚的實(shí)際值與公稱值之差，（極限偏差為 ， ）。 如圖示。 2.齒厚偏差計(jì)算 齒厚上偏差 即齒厚的最小減薄量。是按齒輪副所需的最小側(cè)隙來計(jì)算的。 齒厚下偏差 則按齒輪精度等級和齒厚公差確定。,4 齒輪的側(cè)隙和接觸斑點(diǎn)的檢驗(yàn),1）齒厚上偏差的計(jì)

15、算： 式中： 齒輪副最小法向側(cè)隙； 補(bǔ)償制造和安裝誤差引起的側(cè)隙減少量其計(jì)算公式見p120（7-12）式； 齒輪副中心矩極限偏差（可查附表7-4 p210）； 分度圓法向壓力角。,4齒輪的側(cè)隙和接觸斑點(diǎn)的檢驗(yàn),2）齒厚下偏差的計(jì)算： 式中： 齒厚公差，其值取決于齒輪加工時(shí)徑向進(jìn)刀公差 和齒輪徑向跳動(dòng)公差 的大小，按下式計(jì)算（ 值見表7-8 p121）,4 齒輪的側(cè)隙和接觸斑點(diǎn)的檢驗(yàn),3）分度圓弦齒高公稱值與弦齒厚公稱值 分度圓弦齒高公稱值： 分度圓弦齒厚公稱值： 齒厚偏差合格條件：,4 齒輪的側(cè)隙和接觸斑點(diǎn)的檢驗(yàn),三、公法線長度偏差 齒厚偏差還可以通過公法線長度來體現(xiàn)。 （p121 圖7-11

16、） 公法線的公稱長度 公法線長度的上偏差 公法線長度的下偏差 實(shí)際公法線長度的合格條件,4 齒輪的側(cè)隙和接觸斑點(diǎn)的檢驗(yàn),四、輪齒的接觸斑點(diǎn) （p128 圖7-10）,5 齒輪坯、齒輪軸中心矩和 軸線平行度的精度,一、齒坯精度 齒輪坯的制造基準(zhǔn)面、安裝基準(zhǔn)面、找正點(diǎn)等規(guī)定必要的形位公差。 （p133 圖7-13 、134 圖7-14、表7-7、7-8、7-9） 二、齒輪中心距精度 ； 附表7-4（p225） 三、齒輪軸線平行度公差 四、齒輪表面粗糙度的確定 附表7-5（p225）、表7-10、7-11（p136）.,6 圓柱齒輪的精度設(shè)計(jì),圓柱齒輪的精度設(shè)計(jì) 1.輪齒的精度設(shè)計(jì)選擇輪齒的精度等級和檢測項(xiàng)目； 2.齒坯的精度設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)齒坯的尺寸公差、形位公差和表