互換性與測量技術(shù)(極限配合與測量技術(shù)) 第八章 齒輪精度設(shè)計(jì)

1、第八章圓柱齒輪的互換性一、漸開線圓柱齒輪傳動精度要求運(yùn)動精度：是指傳遞運(yùn)動的準(zhǔn)確性。為了保證齒輪傳動的運(yùn)動精度，應(yīng)限制齒輪一轉(zhuǎn)中最大轉(zhuǎn)角誤差。運(yùn)動平穩(wěn)性精度：要求齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，沒有沖擊、振動和噪聲。要限制一齒距角范圍內(nèi)轉(zhuǎn)角誤差的最大值。接觸精度：要求齒輪在接觸過程中，載荷分布要均勻，接觸良好，以免引起應(yīng)力集中，造成局部磨損，影響齒輪的使用壽命。齒側(cè)間隙：在齒輪傳動過程中，非接觸面一定要有合理的間隙。一方面為了貯存潤滑油，一方面為了補(bǔ)償齒輪的制造和變形誤差。二、不同用途各有偏重上述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)

2、中的轉(zhuǎn)角誤差不超過12，甚至是幾秒，此時(shí)，傳遞運(yùn)動準(zhǔn)確性是主要的；對于高速、大功率傳動裝置中用的齒輪，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)傳動比的變化要求小，以減少振動和噪聲；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)動精度則要求不高。三、漸開線圓柱齒輪的制造誤差影響上述4項(xiàng)要求的誤差因素，主要包括齒輪的加工誤差和齒輪副的安裝誤差。為了便于分析齒輪的各種制造誤差對齒輪傳動質(zhì)量的影響，按誤差相對于齒輪的方向特征，可分為徑向誤差、切向誤差和軸

3、向誤差；齒輪為圓周分度零件，其誤差可分為以齒輪一轉(zhuǎn)為周期的長周期誤差，或低頻誤差，它主要影響傳遞運(yùn)動的準(zhǔn)確性；以齒輪一齒為周期短周期誤差，或高頻誤差，它主要影響工作平穩(wěn)性。1、幾何偏心誤差2、運(yùn)動偏心誤差以上兩項(xiàng)誤差均以齒坯一轉(zhuǎn)為周期，是長周期誤差。3、短周期誤差機(jī)床分度蝸桿誤差影響，如蝸桿為單頭，蝸輪為n牙，則在蝸輪（齒坯）一轉(zhuǎn)中產(chǎn)生n次誤差。滾刀偏心（ed）、軸線傾斜及軸向竄動。此誤差使加工出的齒輪徑向和軸向都產(chǎn)生誤差，如滾刀單頭，齒輪z牙，則在齒坯一轉(zhuǎn)中產(chǎn)生z次誤差。滾刀本身的基節(jié)、齒形等制造誤差。此誤差會復(fù)映到被加工齒輪的每一齒上，使之產(chǎn)生基節(jié)偏差和齒形誤差。以上三項(xiàng)誤差在齒坯一轉(zhuǎn)中多

4、次重復(fù)出現(xiàn)，為短周期誤差。四、圓柱齒輪精度的評定指標(biāo)運(yùn)動精度第公差組平穩(wěn)性第公差組接觸精度第公差組側(cè)隙齒厚偏差1、運(yùn)動精度的評定指標(biāo)（第公差組）：（1）切向綜合誤差（Fi）切向綜合誤差（Fi）指被測齒輪與理想精確的測量齒輪單面嚙合時(shí)，在被測齒輪一轉(zhuǎn)內(nèi)，實(shí)際轉(zhuǎn)角與公稱轉(zhuǎn)角之差的總幅度值。它以分度圓弧長計(jì)值。Fi是幾何偏心、運(yùn)動偏心加工誤差的綜合反映，因而是評定齒輪傳遞運(yùn)動準(zhǔn)確性的最佳綜合評定指標(biāo)。但因切向綜合誤差是在單面嚙合綜合檢查儀（簡稱單嚙儀）上進(jìn)行測量的，單嚙儀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，在生產(chǎn)車間很少使用。（2）齒距累積誤差（Fp）及K個(gè)齒距累積誤差（Fpk）（3）齒圈徑向跳動（Fr）齒輪一轉(zhuǎn)范

5、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稱齒圈徑向跳動。Fr主要反映由于齒坯偏心引起的齒輪徑向長周期誤差?？捎谬X圈徑向跳動檢查儀測量，測頭可以用球形或錐形。（4）徑向綜合誤差（Fi）與理想精確的測量齒輪雙面嚙合時(shí)，在被測齒輪一轉(zhuǎn)內(nèi)，雙嚙中心距的最大變動量稱為徑向綜合誤差Fi。徑向綜合誤差主要反映由幾何偏心引起的徑向誤差及一些短周期誤差。被測齒輪由于雙面嚙合綜合測量時(shí)的嚙合情況與切齒時(shí)的嚙合情況相似，能夠反映齒輪坯和刀具安裝調(diào)整誤差，測量所用儀器遠(yuǎn)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。但它只能反映徑向誤差，且測量狀況與齒輪實(shí)際工作狀況不完全相

6、符。（5）公法線長度變動（Fw）在被測齒輪一周范圍內(nèi)，實(shí)際公法線長度的最大值與最小值之差稱為公法線長度變動，F(xiàn)w=WmaxWmin。公法線長度的變動說明齒廓沿基圓切線方向有誤差，因此公法線長度變動可以反映滾齒時(shí)由運(yùn)動偏心影響引起的切向誤差。由于測量公法線長度與齒輪基準(zhǔn)軸線無關(guān)，因此公法線長度變動可用公法線千分尺、公法線卡尺等測量。2、平穩(wěn)性的評定指標(biāo)（1）一齒切向綜合誤差（fi）實(shí)測齒輪與理想精確的測量齒輪單面嚙合時(shí)，在被測齒輪一齒距角內(nèi)，實(shí)際轉(zhuǎn)角與公稱轉(zhuǎn)角之差的最大幅度值。（2）一齒徑向綜合誤差（fi）被測齒輪與理想精確的測量齒輪雙面嚙合時(shí)，在被測齒輪一齒角內(nèi)的最大變動量。在雙嚙儀上測量簡單

7、，操作方便，故該項(xiàng)目適用于大批量生產(chǎn)的場合。（3）基節(jié)偏差（fpb）基節(jié)偏差是指實(shí)際基節(jié)與公稱基節(jié)之差?；?jié)偏差可用基節(jié)儀和萬能測齒儀進(jìn)行測量。（4）齒形誤差（ff）齒形誤差是在端截面上，齒形工作部分內(nèi)（齒頂部分除外），包容實(shí)際齒形且距離為最小的兩條設(shè)計(jì)齒形間的法向距離。設(shè)計(jì)齒形可以根據(jù)工作條件對理論漸開線進(jìn)行修正為凸齒形或修緣齒形。齒形誤差會造成齒廓面在嚙合過程中使接觸點(diǎn)偏離嚙合線，引起瞬時(shí)傳動比的變化，破壞了傳動的平穩(wěn)性。（5）齒距偏差（fpt，fpx）齒距偏差是指在分度圓上，實(shí)際齒距與公稱齒距之差。3、接觸精度的評定指標(biāo)：接觸線百分比齒輪工作時(shí)，兩齒面接觸良好，才能保證齒面上載荷分布均勻

8、。（1）齒形誤差ff會影響兩齒面的接觸(齒高方向）（2）齒向誤差（F）：在分度圓柱面上，齒寬有效部分范圍內(nèi)（端部倒角部分除外），包容實(shí)際齒線且距離為最小的兩條設(shè)計(jì)齒向線之間的端面距離為齒向誤差。（齒寬方向）（3）接觸線誤差（Fb）：在斜齒輪基圓切平面內(nèi)，平行于接觸線并包容接觸線的平行線間距離。4、側(cè)隙的評定指標(biāo)齒側(cè)間隙定義：主從動齒輪非嚙合齒面間的距離功用：補(bǔ)償熱脹冷縮的影響、減小傳動阻力、儲存潤滑油、太大則形成回程運(yùn)動死區(qū)側(cè)隙形成途徑：1)箱體中心距加大；2)將輪齒減薄。工程上采用：基中心距制減薄齒厚的方法獲得齒側(cè)間隙加工制造方法：齒厚減薄量是通過調(diào)整刀具與毛坯的徑向位置而獲得的影響側(cè)隙的因

9、素：幾何偏心和運(yùn)動偏心也會引起齒厚不均勻，使齒輪工作時(shí)的側(cè)隙也不均勻。評定指標(biāo)：齒厚偏差（ES），公法線平均長度偏差（EWm）（1）齒厚偏差（ES）齒厚偏差是指在齒輪分度圓柱面上，齒厚的實(shí)際值與公稱值之差。對于斜齒輪，指法向齒厚。為了保證一定的齒側(cè)間隙，齒厚的上偏差（ESS），下偏差（ESi）一般都為負(fù)值。（2）公法線平均長度偏差（EWm）公法線平均長度偏差EW是指在齒輪一周內(nèi)，公法線長度平均值與公稱值之差。即：EWm=（W1+W2+Wz）/zW公稱齒輪因齒厚減薄使公法線長度也相應(yīng)減小，所以可用公法線平均長度偏差作為反映側(cè)隙的一項(xiàng)指標(biāo)。通常是通過跨一定齒數(shù)測量公法線長度來檢查齒厚偏差的。五、漸

10、開線圓柱齒輪傳動精度的設(shè)計(jì)1、齒輪精度等級的確定齒輪及齒輪副共規(guī)定有12個(gè)精度等級，用1，2，12表示。其中1級精度最高，12級精度最低。齒輪和齒輪副的誤差項(xiàng)目都規(guī)定了相應(yīng)的公差或極限偏差誤差代號去掉；齒輪的公差項(xiàng)目分為、公差組，各公差組中的公差項(xiàng)目、代號、所用公差值符號、公差值計(jì)算公式及齒輪副的有關(guān)公差列于表。（1）a.齒輪的用途；b.使用要求；c.傳遞功率；d.圓周速度；e.其它技術(shù)要求；f.工藝及經(jīng)濟(jì)性。（2）齒輪3個(gè)公差組，可采用同級，也可以不同級，但同一公差組中的項(xiàng)目必須同級。齒輪副中兩齒輪對應(yīng)公差組的精度采用同級， 也允許不同級。圓周線速度確定第公差組的精度等級運(yùn)動準(zhǔn)確性確定第公差組傳遞的功率確定第公差組，一般采用和第公差組相同的精度等級。2、齒輪副的最小法向極限側(cè)隙jnmin齒輪副的最小極限側(cè)隙工作時(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jnmin。jnmin應(yīng)等于為補(bǔ)償溫升變形而引起的最小側(cè)隙量jn1和為保證齒輪工作面的正常工作潤滑所需的最小側(cè)隙jn2之和。即：jnmin=jn1+jn23、側(cè)隙獲得方法和齒厚極限偏差代號國標(biāo)規(guī)定了14種齒厚極限偏差的數(shù)值，并用14個(gè)大寫的英文字