第9章漸開線直齒圓柱齒輪的公差與檢測(cè)

1、互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 主編第9章漸開線直齒圓柱齒輪的公差與檢測(cè)9.1概述9.2齒輪的誤差及其評(píng)定指標(biāo)與檢測(cè)9.3齒輪副的精度及側(cè)隙評(píng)定指標(biāo)9.4漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用9.1概述(1)傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性要求齒輪在轉(zhuǎn)一周范圍內(nèi)，傳動(dòng)比的變化要小，其最大轉(zhuǎn)角誤差應(yīng)限制在一定的范圍內(nèi)。(2)傳動(dòng)的平穩(wěn)性齒輪任一瞬時(shí)傳動(dòng)比的變化，將會(huì)使從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速不斷變化，從而引起齒輪傳動(dòng)中的沖擊、振動(dòng)和噪聲。(3)載荷分布的均勻性載荷分布的均勻性就是要求齒輪相互嚙合的齒面有良好的接觸，使輪齒在齒面上承載均勻，從而提高齒輪的承載能力和使用壽命。(4)適當(dāng)?shù)膫鲃?dòng)側(cè)隙側(cè)隙是指齒輪單面嚙合時(shí)，非工作齒面沿圓周方向的間隙。

2、9.2齒輪的誤差及其評(píng)定指標(biāo)與檢測(cè)9.2.1影響傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性的誤差及其評(píng)定指標(biāo)影響齒輪傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性的誤差是以齒輪一轉(zhuǎn)為周期的徑向誤差和切向誤差。1.徑向誤差及其評(píng)定指標(biāo)圖9-1齒輪的徑向誤差9.2齒輪的誤差及其評(píng)定指標(biāo)與檢測(cè)(1)齒圈徑向跳動(dòng)Fr齒圈徑向跳動(dòng)是指在齒輪一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，測(cè)頭在齒槽內(nèi)的齒高中部雙面接觸，測(cè)頭相對(duì)于齒輪軸線的最大變動(dòng)量，如圖9-2所示。圖9-2齒圈徑向跳動(dòng)9.2齒輪的誤差及其評(píng)定指標(biāo)與檢測(cè)圖9-3雙面嚙合綜合測(cè)量1指示表2彈簧3測(cè)量齒輪4滑動(dòng)溜板5被測(cè)齒輪6固定溜板9.2齒輪的誤差及其評(píng)定指標(biāo)與檢測(cè)(2)徑向綜合總偏差Fi(公差Fi)徑向綜合總偏差是指被測(cè)齒輪與標(biāo)準(zhǔn)的

3、測(cè)量齒輪雙面嚙合時(shí)，在被測(cè)齒輪一轉(zhuǎn)內(nèi)，雙嚙中心距的最大變動(dòng)，如圖9-3所示。圖9-4徑向綜合總偏差曲線9.2齒輪的誤差及其評(píng)定指標(biāo)與檢測(cè)2.切向誤差及其評(píng)定指標(biāo)圖9-5齒輪的切向誤差及公法線長(zhǎng)度變動(dòng)9.2齒輪的誤差及其評(píng)定指標(biāo)與檢測(cè)圖9-6公法線長(zhǎng)度測(cè)量3.傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性的綜合評(píng)定指標(biāo)9.2齒輪的誤差及其評(píng)定指標(biāo)與檢測(cè)(1)切向綜合總偏差F(公差F)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)，在被測(cè)齒輪一周內(nèi)，實(shí)際轉(zhuǎn)角與公稱轉(zhuǎn)角之差的最大差值，以分度圓弧長(zhǎng)計(jì)值。圖9-7單面嚙合綜合測(cè)量a)雙圓盤摩擦式單嚙儀測(cè)量原理b)切向綜合誤差曲線1被測(cè)齒輪2理想精確測(cè)量齒輪3、4精密摩擦盤5

4、輔助裝置6傳動(dòng)軸7傳感器9.2齒輪的誤差及其評(píng)定指標(biāo)與檢測(cè)(2)齒距累積總偏差Fp(公差Fp)齒距累積總偏差是指在分度圓上附近，任意兩個(gè)同側(cè)齒面的實(shí)際弧長(zhǎng)與公稱弧長(zhǎng)之差的最大絕對(duì)值。圖9-8齒距累積總偏差9.2齒輪的誤差及其評(píng)定指標(biāo)與檢測(cè)1)切向綜合總偏差F。2)齒距累積總偏差Fp(必要時(shí)加檢Fpk)。3)齒圈徑向跳動(dòng)Fr與公法線長(zhǎng)度變動(dòng)Fw。4)徑向綜合總偏差F與公法線長(zhǎng)度變動(dòng)量Fw。5)齒圈徑向跳動(dòng)Fr(僅用于1012級(jí)精度的齒輪)。9.2.2影響傳動(dòng)平穩(wěn)性的誤差及其評(píng)定指標(biāo)齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性是由任一瞬時(shí)傳動(dòng)比的變化來體現(xiàn)的，而主要影響瞬時(shí)傳動(dòng)比變化的誤差是以齒輪一個(gè)齒距角為周期的基節(jié)(基圓

5、上的齒距)偏差和齒形誤差。1. 基節(jié)偏差及其評(píng)定指標(biāo)9.2齒輪的誤差及其評(píng)定指標(biāo)與檢測(cè)圖9-9有基節(jié)偏差時(shí)齒輪的嚙合9.2齒輪的誤差及其評(píng)定指標(biāo)與檢測(cè)圖9-10基節(jié)偏差2.齒形誤差及其評(píng)定指標(biāo)9.2齒輪的誤差及其評(píng)定指標(biāo)與檢測(cè)圖9-11齒形誤差3.單個(gè)齒距偏差fpt(極限偏差fpt)9.2齒輪的誤差及其評(píng)定指標(biāo)與檢測(cè)圖9-12齒距偏差4.傳動(dòng)平穩(wěn)性的綜合評(píng)定指標(biāo)9.2齒輪的誤差及其評(píng)定指標(biāo)與檢測(cè)(1)一齒切向綜合偏差f一齒切向綜合偏差f是指被測(cè)齒輪與理想精確的測(cè)量齒輪單面嚙合時(shí)，在被測(cè)齒輪一齒距角內(nèi)，實(shí)際轉(zhuǎn)角與公稱轉(zhuǎn)角之差的最大幅度值。(2)一齒徑向綜合偏差f一齒徑向綜合偏差f是指被測(cè)齒輪與理

6、想精確的測(cè)量齒輪雙面嚙合時(shí)，在被測(cè)齒輪一齒距角內(nèi)，雙嚙中心距的最大變動(dòng)量。1)一齒切向綜合偏差f。2)一齒徑向綜合偏差f。3)基節(jié)偏差fpb與齒廓形狀偏差ff。4)單個(gè)齒距偏差fpt與齒廓形狀偏差ff。5)單個(gè)齒距偏差fpt與基圓齒距偏差fpb(用于912級(jí)精度)。6)單個(gè)齒距偏差fpt或基圓齒距偏差fpb(用于1012級(jí)精度)。9.2齒輪的誤差及其評(píng)定指標(biāo)與檢測(cè)9.2.3影響載荷分布均勻性的誤差及其評(píng)定指標(biāo) 影響齒輪載荷分布均勻性的主要因素是相嚙合輪齒齒面接觸的均勻性。圖9-13齒向誤差1實(shí)際齒線2設(shè)計(jì)齒線鼓形量齒端修薄量b齒寬9.2.4傳動(dòng)側(cè)隙合理性的評(píng)定指標(biāo)1.齒厚偏差Es(極限偏差：上

7、偏差Ess、下偏差Esi)9.2齒輪的誤差及其評(píng)定指標(biāo)與檢測(cè)圖9-14齒厚偏差9.2齒輪的誤差及其評(píng)定指標(biāo)與檢測(cè)圖9-15側(cè)隙的形成2.公法線平均長(zhǎng)度偏差Ewm(上偏差Ewms、下偏差Ewmi)9.3齒輪副的精度及側(cè)隙評(píng)定指標(biāo)9.3.1齒輪副的切向綜合總偏差F(公差F)齒輪副的切向綜合總偏差F是指安裝好的齒輪副，在嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)足夠多的轉(zhuǎn)數(shù)內(nèi)，一個(gè)齒輪相對(duì)于另一個(gè)齒輪的實(shí)際轉(zhuǎn)角與公稱轉(zhuǎn)角之差的總幅度值。9.3.2齒輪副的一齒切向綜合偏差f(公差f) 齒輪副的一齒切向綜合偏差f是指安裝好的齒輪副，在嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)足夠多的轉(zhuǎn)數(shù)內(nèi)，一個(gè)齒輪相對(duì)于另一個(gè)齒輪，在一個(gè)齒距內(nèi)實(shí)際轉(zhuǎn)角與公稱轉(zhuǎn)角之差的最大幅度值。9.3

8、.3齒輪副的接觸斑點(diǎn) 齒輪副的接觸斑點(diǎn)是指安裝好后的齒輪副，在輕微制動(dòng)下運(yùn)轉(zhuǎn)后齒面上分布的接觸擦亮痕跡。9.3齒輪副的精度及側(cè)隙評(píng)定指標(biāo)圖9-16接觸斑點(diǎn)9.3.4齒輪副的側(cè)隙及其評(píng)定指標(biāo)9.3齒輪副的精度及側(cè)隙評(píng)定指標(biāo) 齒輪副的側(cè)隙分為圓周側(cè)隙和法向側(cè)隙，如圖9 17所示。(1)圓周側(cè)隙jt (圓周最大極限側(cè)隙jtmax、圓周最小極限側(cè)隙jtmin)圓周側(cè)隙jt是指裝配好后的齒輪副，當(dāng)一個(gè)齒輪固定，另一個(gè)齒輪的圓周晃動(dòng)量，如圖9-17a所示。圖9-17齒輪幅的側(cè)隙a) 圓周側(cè)隙b)法向側(cè)隙9.3齒輪副的精度及側(cè)隙評(píng)定指標(biāo)(2)法向側(cè)隙jn(法向最大極限側(cè)隙jnmax、法向最小極限側(cè)隙jnmi

9、n)法向側(cè)隙jn是指裝配好后的齒輪副，當(dāng)工作齒面接觸時(shí)，非工作齒面之間的最短距離，如圖9-17b所示。9.3.5齒輪副的安裝誤差及其評(píng)定1.齒輪副中心距偏差fa(極限偏差fa)圖9-18齒輪副的安裝誤差a)中心距偏差b)x方向軸線平行度誤差c)y方向軸線平行度誤差9.3齒輪副的精度及側(cè)隙評(píng)定指標(biāo)2.齒輪副的軸線平行度誤差fx、fy(公差fx、fy)9.4漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用9.4.1精度等級(jí)及其選擇1.精度等級(jí)表9-1齒距累積公差及(摘自GB/T 10095.12001)(單位：m)2.一般對(duì)于Fpk，k值規(guī)定取為小于z6 (或z8) 的最大整數(shù)。9.4漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用

10、表9-2齒圈徑向跳動(dòng)公差、公法線長(zhǎng)度變動(dòng)公差、徑向綜合公差F、齒形公差、9.4漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用表9-2齒圈徑向跳動(dòng)公差、公法線長(zhǎng)度變動(dòng)公差、徑向綜合公差F、齒形公差、9.4漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用表9-3齒向公差(摘自GB/T 10095.12001)(單位：m)9.4漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用表9-4齒輪副接觸斑點(diǎn)(摘自GB/T 10095.12001)2.公差組表9-5齒輪公差組3.精度等級(jí)的選擇9.4漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用表9-6各類機(jī)械中的齒輪精度等級(jí)9.4漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用表9-7常用齒輪精度等級(jí)的適用范圍9.4漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)

11、用表9-8齒輪第公差組精度等級(jí)的推薦應(yīng)用9.4漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用表9-8齒輪第公差組精度等級(jí)的推薦應(yīng)用9.4.2公差組的檢驗(yàn)組及其選擇9.4漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用 齒輪精度的評(píng)定指標(biāo)有很多，在檢查和驗(yàn)收齒輪精度時(shí)，沒有必要對(duì)所有的評(píng)定指標(biāo)都進(jìn)行檢測(cè)。表9-9公差組的檢驗(yàn)組9.4漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用(1)齒輪的精度等級(jí)和用途對(duì)高精度齒輪，應(yīng)選擇最能直接反映齒輪一轉(zhuǎn)和一齒轉(zhuǎn)角誤差的綜合性指標(biāo)，如F、Fp、f等。表9-10各公差組的檢驗(yàn)組的組合及其適用范圍9.4漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用(2)檢驗(yàn)的目的齒輪檢驗(yàn)可分為驗(yàn)收檢驗(yàn)和工藝檢驗(yàn)。(3)生產(chǎn)的規(guī)模及工廠的具體條

12、件生產(chǎn)批量大，宜選用綜合性指標(biāo)的檢驗(yàn)組，以提高驗(yàn)收效率。(4)切齒的工藝不同的切齒方法可能產(chǎn)生的主要誤差是有區(qū)別的，因此應(yīng)根據(jù)切齒工藝的特點(diǎn)選擇檢驗(yàn)項(xiàng)目，以便對(duì)齒輪的精度進(jìn)行有效的控制。(5)被測(cè)齒輪幾何尺寸的大小直徑不是很大的齒輪(d400mm)可以在固定式的儀器上檢測(cè)，進(jìn)行綜合測(cè)量也比較容易。(6)檢驗(yàn)組之間的協(xié)調(diào)為減少所使用的檢測(cè)儀器種類，提高檢測(cè)的效率及保證各公差組之間測(cè)量精度的一致性，應(yīng)注意檢驗(yàn)組中被測(cè)誤差項(xiàng)目的協(xié)調(diào)。9.4漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用9.4.3齒輪副側(cè)隙及齒厚極限偏差、公法線平均長(zhǎng)度極限偏差的確定 齒輪副的合理側(cè)隙要求與齒的精度等級(jí)基本無關(guān)，它應(yīng)根據(jù)齒輪副的工作條

13、件和側(cè)隙的作用來確定。1.最小極限側(cè)隙jnmin(或jtmin)的確定表9-11的推薦值2.齒厚上偏差Ess的確定9.4漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用表9-12齒厚極限偏差(摘自GB/T 10095.12001)表9-13C級(jí)齒厚上偏差3.齒厚下偏差的確定9.4漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用表9-14齒厚公差(單位：m)9.4漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用表9-15切齒徑向進(jìn)刀公差4.公法線平均長(zhǎng)度極限偏差的計(jì)算9.4.4齒坯公差及齒輪的主要表面的粗糙度齒坯公差是指齒輪的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)面、工藝基準(zhǔn)面和測(cè)量基準(zhǔn)面的尺寸公差和形位公差。9.4漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用表9-16齒坯公差(摘自GB/T

14、 10095.12001)9.4漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用表9-16齒坯公差(摘自GB/T 10095.12001) 當(dāng)三個(gè)公差組的精度等級(jí)不同時(shí)，按最高的精度等級(jí)確定公差值。 當(dāng)頂圓不作測(cè)量齒厚的基準(zhǔn)時(shí)，尺寸公差按IT11給定，但不大于0.1mn。 當(dāng)以頂圓作基面時(shí)，基準(zhǔn)面徑向圓跳動(dòng)就指頂圓的徑向跳動(dòng)。9.4漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用表9-17齒面及齒坯基準(zhǔn)面的表面粗糙度參數(shù)值(單位：m)9.4.5箱體公差箱體公差是指齒輪箱體支承孔軸心線間的孔心距極限偏差f和平行度公差f和f。9.4漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用表9-18中心距極限偏差(摘自GB/T 10095.12001)9.4.6應(yīng)用舉例9.4漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用例9-1某直齒圓柱齒輪減速器，其傳遞的功率為5kW，高速軸轉(zhuǎn)速n700rmin，齒輪的模數(shù)m3mm，齒形角 =20，小齒輪為齒輪軸，齒數(shù)z120，齒寬b60mm，大齒輪齒數(shù)z279。該減速器為小批量生產(chǎn)，試確定小齒輪的精度等級(jí)、檢驗(yàn)組、齒厚極限偏差代號(hào)、側(cè)隙及其評(píng)定指標(biāo)、齒坯公差及主要表面粗糙度。設(shè)齒輪的材料為鋼，線脹系數(shù)；箱體的材料為鑄鐵，線脹系數(shù)210.510-6/。在傳動(dòng)工作時(shí)，齒輪的溫度t145，箱體的溫度t230。解：由題目條件得1.確定齒輪精度等級(jí)2.確定各齒