圓柱齒輪傳動的公差及測量

1、直齒圓柱齒輪的公差與測量【學習任務(wù)】1、用齒厚游標卡尺測量齒輪齒厚偏差；2、用公法線千分尺測量齒輪公法線長度變動量；3、用齒輪徑向跳動測量儀測量齒圈徑向跳動誤差。圓柱齒輪傳動的要求 齒輪傳動廣泛應用于機器或各種機械設(shè)備中，其使用要求可歸納為四方面。1傳遞運動的準確性（運動精度）要求齒輪在一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，最大轉(zhuǎn)角誤差應限制在一定范圍內(nèi)，傳動比變化小，以保證從動件與主動件協(xié)調(diào)。2傳動平穩(wěn)性（平穩(wěn)性精度）要求齒輪傳動的瞬時傳動比變化不大，因為瞬時傳動比的突變將引起齒輪傳動沖擊、振動和噪聲。3載荷分布均勻性（接觸精度）要求輪齒嚙合時齒面接觸良好，以免載荷分布不均引起應力集中，造成局部磨損，影響使用壽命。4

2、合理的齒輪副側(cè)隙要求齒輪嚙合時非工作面應有一定的間隙，用于儲油潤滑或容納齒輪因受熱和受力的彈性變形，以及制造和安裝所產(chǎn)生的誤差，保證傳動中不出現(xiàn)卡死和齒面燒傷及換向沖擊等 齒輪傳動的用途和工作條件不同，對上述四方面的要求也各有側(cè)重。對精密機床和儀器上的分度和讀數(shù)齒輪，主要要求是傳遞運動準確性，對傳動平穩(wěn)性也有一定要求，而對接觸精度要求往往是次要的。汽車變速箱里的齒輪側(cè)重于要求傳動的平穩(wěn)性，礦山機械用的齒輪側(cè)重于要求載荷分布的均勻性等等。對高速重載的齒輪（如汽輪機減速器），其傳遞運動的準確性、傳動的平穩(wěn)性和載荷分布的均勻性都要求很高。齒輪加工誤差簡述 齒輪加工包括成形法和展成法，通常采用展成法，

3、即用滾刀或插齒刀在滾齒機、插齒機上加工漸開線齒廓。高精度齒輪還需進行剃齒或磨齒等精加工工序。 現(xiàn)以滾齒為代表，滾齒時的主要加工誤差是由機床-刀具一工件系統(tǒng)的周期性誤差造成的。此外，還與夾具、齒坯和工藝系統(tǒng)的安裝和調(diào)整誤差有關(guān)。滾齒原理滾齒原理滾齒機加工齒輪滾齒機加工齒輪滾齒機加工多聯(lián)齒輪用插齒機插內(nèi)齒輪滾齒滾齒一、幾何偏心一、幾何偏心 當機床心軸與齒坯有安裝偏心當機床心軸與齒坯有安裝偏心e e時，引起齒輪齒圈的軸線與齒輪工作時，引起齒輪齒圈的軸線與齒輪工作時的軸線不重合，使齒輪在轉(zhuǎn)動一轉(zhuǎn)內(nèi)產(chǎn)生齒圈徑向跳動誤差，并且時的軸線不重合，使齒輪在轉(zhuǎn)動一轉(zhuǎn)內(nèi)產(chǎn)生齒圈徑向跳動誤差，并且使齒距和齒厚也產(chǎn)生周

4、期性變化，此屬使齒距和齒厚也產(chǎn)生周期性變化，此屬徑向誤差徑向誤差。二、運動偏心二、運動偏心當機床分度蝸輪有加工誤差及與工作臺有安裝偏心當機床分度蝸輪有加工誤差及與工作臺有安裝偏心e ek k時，造成齒輪的時，造成齒輪的齒距和公法線長度在局部上變長或變短，使齒輪產(chǎn)生切向誤差。以上齒距和公法線長度在局部上變長或變短，使齒輪產(chǎn)生切向誤差。以上兩種偏心引起的誤差是以齒坯一轉(zhuǎn)為一個周期，稱為長周期誤差。兩種偏心引起的誤差是以齒坯一轉(zhuǎn)為一個周期，稱為長周期誤差。齒輪的切向位移齒輪的切向位移 幾何偏心引起的徑向誤差幾何偏心引起的徑向誤差 三、機床傳動鏈的高頻誤差三、機床傳動鏈的高頻誤差機床分度蝸桿有安裝偏心

5、機床分度蝸桿有安裝偏心e e和軸向竄動，使分度蝸輪和軸向竄動，使分度蝸輪（齒坯）轉(zhuǎn)速不均勻，造成齒輪的齒距和齒形誤差。（齒坯）轉(zhuǎn)速不均勻，造成齒輪的齒距和齒形誤差。四、滾刀的制造誤差及安裝誤差四、滾刀的制造誤差及安裝誤差如滾刀有偏心如滾刀有偏心e ed d，軸線傾斜、軸向跳動及刀具齒形角誤差，軸線傾斜、軸向跳動及刀具齒形角誤差等都會復映到被加工的輪齒上，產(chǎn)生基節(jié)偏差和齒形誤差。等都會復映到被加工的輪齒上，產(chǎn)生基節(jié)偏差和齒形誤差。常見的齒形誤差常見的齒形誤差 a a）出棱）出棱 b)b)不對稱不對稱 c)c)齒形角誤差齒形角誤差 d)d)周期誤差周期誤差 e)e)根切根切 圓柱齒輪的精度等級圓柱

6、齒輪的精度等級（1）輪齒同側(cè)齒面偏差規(guī)定）輪齒同側(cè)齒面偏差規(guī)定0、112共共13個精度等級，其中個精度等級，其中0級是最級是最高的精度等級，而高的精度等級，而12級是最低的精度等級。標準適用范圍為：分度圓級是最低的精度等級。標準適用范圍為：分度圓直徑為直徑為510000mm，法向模數(shù)為，法向模數(shù)為0.570mm，齒寬為，齒寬為41000mm的漸的漸開線圓柱齒輪。開線圓柱齒輪。（2）徑向綜合偏差規(guī)定了）徑向綜合偏差規(guī)定了4、512共共9個精度等級，其中個精度等級，其中4級是最高的級是最高的精度等級，而精度等級，而12級是最低的精度等級。標準適用范圍為：分度圓直徑級是最低的精度等級。標準適用范圍為

7、：分度圓直徑為為51000mm，法向模數(shù)為，法向模數(shù)為0.210mm的漸開線圓柱齒輪。的漸開線圓柱齒輪。（3）對于徑向跳動，）對于徑向跳動，GB/T 10095.2-2008在附錄在附錄B中規(guī)定了中規(guī)定了0、112共共13個精度等級，其中個精度等級，其中0級是最高的精度等級，而級是最高的精度等級，而12級是最低的精度等級。級是最低的精度等級。標準適用范圍為：分度圓直徑為標準適用范圍為：分度圓直徑為510000mm，法向模數(shù)為，法向模數(shù)為0.570mm，齒寬為齒寬為41000mm的漸開線圓柱齒輪。的漸開線圓柱齒輪。圓柱齒輪的公差組圓柱齒輪的公差組公差組公差項目對傳動性能的主要影響第公差組徑向跳動

8、Fr徑向綜合總偏差Fi公法線長度變動量Fw（GB/T10095-1988）切向綜合總偏差Fi齒距累積總偏差FpK個齒距累積偏差Fpk傳遞運動的準確性第公差組一齒切向綜合偏差fi一齒徑向綜合偏差fi齒廓總偏差Fa齒廓形狀偏差ffa齒廓傾斜偏差fHa單個齒距偏差fpt基圓齒距偏差fpb（GB/T10095-1988）傳遞運動的平穩(wěn)性第公差組螺旋線總偏差F螺旋線形狀偏差ff螺旋線傾斜偏差fH載荷分布的均勻性傳動側(cè)隙合理性的評定指標傳動側(cè)隙合理性的評定指標齒輪傳動時為了在嚙合齒廓之間形成潤滑油膜以避免因輪齒摩檫發(fā)熱膨脹齒輪傳動時為了在嚙合齒廓之間形成潤滑油膜以避免因輪齒摩檫發(fā)熱膨脹而卡死，齒廓之間必須

9、留有間隙，此間隙稱為齒側(cè)間隙，簡稱側(cè)隙。齒側(cè)而卡死，齒廓之間必須留有間隙，此間隙稱為齒側(cè)間隙，簡稱側(cè)隙。齒側(cè)間隙的大小主要取決于中心距及齒厚。間隙的大小主要取決于中心距及齒厚。齒側(cè)間隙是齒輪嚙合的必備間隙。然而，齒側(cè)間隙的存在會產(chǎn)生齒間沖擊，齒側(cè)間隙是齒輪嚙合的必備間隙。然而，齒側(cè)間隙的存在會產(chǎn)生齒間沖擊，影響齒輪傳動的平穩(wěn)性，因此這個間隙只能很小，通?？魁X厚公差來保證。影響齒輪傳動的平穩(wěn)性，因此這個間隙只能很小，通?？魁X厚公差來保證。1、齒側(cè)間隙、齒側(cè)間隙齒側(cè)間隙可以用圓周側(cè)隙齒側(cè)間隙可以用圓周側(cè)隙jwt和法向側(cè)隙和法向側(cè)隙jbn來表示。齒輪嚙合傳動時，固定來表示。齒輪嚙合傳動時，固定其中一

10、個齒輪，另一個配對齒輪所能轉(zhuǎn)過的節(jié)圓弧長稱為圓周側(cè)隙。兩齒其中一個齒輪，另一個配對齒輪所能轉(zhuǎn)過的節(jié)圓弧長稱為圓周側(cè)隙。兩齒輪的工作齒面互相接觸時，其非工作齒面之間的最短距離稱為法向側(cè)隙。輪的工作齒面互相接觸時，其非工作齒面之間的最短距離稱為法向側(cè)隙。如圖如圖6-3所示：所示：齒厚是齒輪分度圓上一個輪齒所占的弧長。為了得到設(shè)計要求的齒側(cè)間隙，必須控制齒輪的齒厚偏差。齒厚偏差是指齒厚的實際值與公稱值之差。由于分度圓弧齒厚不易測量，一般采用測分度圓弦齒厚代替測分度圓弧齒厚。齒厚游標卡尺的結(jié)構(gòu)、原理及使用方法2.4.1齒輪切向誤差及其評定指標齒輪的切向誤差是指滾齒時，實際齒廓相對理論位置沿圓周方向(切

11、向)發(fā)生位移。對于滾齒加工，機床分齒傳動鏈實際上存在著傳動誤差，比如分度蝸輪在制造和安裝中與工作臺回轉(zhuǎn)中心不重合（運動偏心），使工作臺回轉(zhuǎn)中發(fā)生轉(zhuǎn)角誤差。因此，滾齒時刀具和齒坯間的相對運動并不協(xié)調(diào), 齒坯在一周的回轉(zhuǎn)中時快時慢。這種快慢變化的轉(zhuǎn)角誤差, 必然使?jié)L切出的實際齒廓相對理論位置沿圓周方向 ( 即切向 )發(fā)生位移。公法線長度是指基圓切線與齒輪上兩異名齒廓交點間的距離。公法線長度變動是指在齒輪一周范圍內(nèi)，同一齒輪上包含相同齒數(shù)的實際公法線最大長度與最小長度之差。齒輪運動偏心越大，公法線長度變動也越大。公法線長度變動量及其檢測W是指k個齒的異側(cè)齒廓間的公共法線長度的公稱值，此長度可由查表，

12、或用公法線千分尺測量（圖），然后由下式算出。 W = ml.476(2k-1) +0.014zm一模數(shù)( mm)；k一測量跨齒數(shù)；k=z/9 + 0.5 ；Z-齒輪齒數(shù)。用公法線千分尺測量用公法線千分尺測量F Fw w齒圈徑向跳動 Fr Fr是指測頭（球形、圓柱形、砧形）相繼置于齒槽內(nèi)時，從它到齒輪軸線的最大和最小徑向距離之差，如圖所示。圖中偏心量是徑向跳動的一部分。Fr主要是由幾何偏心引起的。 切齒時由于齒坯孔與心軸間有間隙e，使兩旋轉(zhuǎn)軸線不重合而產(chǎn)生偏心。造成齒圈上各點到孔軸線距離不等、形成以齒輪一轉(zhuǎn)為周期的徑向長周期誤差，齒距或齒厚也不均勻。 此外，齒坯端面跳動也會引起附加偏心。齒輪徑向

13、誤差是指齒輪完工后，輪齒的實際分度圓與理想的分度圓的中心不重合，產(chǎn)生徑向偏移，即齒輪加工時旋轉(zhuǎn)中心與齒輪孔（軸）的中心不重合。齒輪的徑向誤差的評定指標有齒圈徑向跳動和徑向綜合誤差兩個。3.4.1齒輪徑向誤差及其評定指標 Fr可用40的錐形或槽形測頭及球形、圓柱測頭測量。測量時將測頭放人齒槽，使測測頭與左、右齒廓在齒高中部接觸，球測頭直徑d=1.68m，式中m為模數(shù)（mm）。按式求出。 可用徑向跳動檢查儀、偏擺檢查儀測量，如圖所示。此法測量效率低，適于小批生產(chǎn)。當所有齒槽寬相等而存在齒距偏差時，用槽形測頭檢測Fr，指示徑向位置的變化為最佳。齒圈徑向跳動的檢測齒圈徑向跳動的測量齒圈徑向跳動的測量齒

14、輪加工的安裝及誤差檢測齒輪加工的安裝及誤差檢測檢查刀具安裝偏心ed檢查幾何偏心e用分度頭檢查齒輪導程用萬能測齒儀檢查齒輪漸開線檢查儀檢查齒輪漸開線檢查儀檢查齒輪萬能測齒儀測萬能測齒儀測F Fp p與與F Fptpt1-1-活動量腳活動量腳 2-2-定位腳定位腳 3-3-重錘重錘 4-4-指示表指示表用萬能漸開線檢查儀檢查齒廓總誤差Fa 齒輪精度的選擇齒輪精度的選擇類比法類比法 是按現(xiàn)有的并經(jīng)證實設(shè)計合理、工作可靠的同類產(chǎn)品或機構(gòu)上的齒輪精度，通過技術(shù)性、是按現(xiàn)有的并經(jīng)證實設(shè)計合理、工作可靠的同類產(chǎn)品或機構(gòu)上的齒輪精度，通過技術(shù)性、經(jīng)濟性、工藝可能性三方面的綜合分析對比，選用相似的齒輪精度等級。

15、當工作條件略有經(jīng)濟性、工藝可能性三方面的綜合分析對比，選用相似的齒輪精度等級。當工作條件略有改變時，可對新設(shè)計的齒輪各公差組的精度作適當調(diào)整。改變時，可對新設(shè)計的齒輪各公差組的精度作適當調(diào)整。 根據(jù)使用要求不同，根據(jù)使用要求不同，GB/T 10095-2008GB/T 10095-2008規(guī)定：齒輪同側(cè)齒面各精度項目可選同一個等級；規(guī)定：齒輪同側(cè)齒面各精度項目可選同一個等級；對齒輪的工作齒面和非工作齒面可規(guī)定不同的等級，也可只給出工作齒面的精度等級；而對齒輪的工作齒面和非工作齒面可規(guī)定不同的等級，也可只給出工作齒面的精度等級；而對非工作齒面不給出精度要求；對不同的偏差項目可規(guī)定不同的精度等級；

16、徑向綜合公差對非工作齒面不給出精度要求；對不同的偏差項目可規(guī)定不同的精度等級；徑向綜合公差和徑向跳動公差可選用與同側(cè)齒面的精度項目相同或不同的精度等級。和徑向跳動公差可選用與同側(cè)齒面的精度項目相同或不同的精度等級。 齒輪副中兩個齒輪的精度等級一般取同級，也允許取成不同等級。此時按精度較低者確齒輪副中兩個齒輪的精度等級一般取同級，也允許取成不同等級。此時按精度較低者確定齒輪副等級。定齒輪副等級。 分度、讀數(shù)齒輪主要的要求是傳遞運動準確性，即控制齒輪傳動比的變化，可根據(jù)傳動分度、讀數(shù)齒輪主要的要求是傳遞運動準確性，即控制齒輪傳動比的變化，可根據(jù)傳動鏈要求的準確性、轉(zhuǎn)角誤差允許的范圍首先選擇第鏈要求

17、的準確性、轉(zhuǎn)角誤差允許的范圍首先選擇第1 1性能組精度等級，而第性能組精度等級，而第性能組的誤差性能組的誤差是第是第1 1性能組誤差的組成部分，相互關(guān)聯(lián)，一般可取同級。分度、讀數(shù)齒輪對傳遞功率要求性能組誤差的組成部分，相互關(guān)聯(lián)，一般可取同級。分度、讀數(shù)齒輪對傳遞功率要求不高，第不高，第性能組可低一級。性能組可低一級。 對高速動力齒輪，要求控制瞬時傳動比的變化，可根據(jù)圓周速度或噪聲強度要求首先選擇對高速動力齒輪，要求控制瞬時傳動比的變化，可根據(jù)圓周速度或噪聲強度要求首先選擇第第性能組的精度級。當速度很高時第性能組的精度級。當速度很高時第1 1性能組的精度可取同級，速度不高時可選稍低等級。性能組的

18、精度可取同級，速度不高時可選稍低等級。為保證一定的接觸精度要求，第為保證一定的接觸精度要求，第組精度不宜低于第組精度不宜低于第性能組。性能組。 對承載齒輪，要求載荷在齒寬上均勻分布，可按強度和壽命要求確定第對承載齒輪，要求載荷在齒寬上均勻分布，可按強度和壽命要求確定第性能組的精度等級，性能組的精度等級，第第1 1、性能組精度可稍低，低速重載時第性能組精度可稍低，低速重載時第性能組可稍低于第性能組可稍低于第性能組，中速輕載時則采用同性能組，中速輕載時則采用同級精度。級精度。齒數(shù)齒形角齒頂高系數(shù)螺旋角螺旋方向徑向變位系 數(shù)公法線長度跨測齒數(shù)精度等級齒輪副中心 距及其極限偏 差配對齒輪法向模數(shù)齒圈徑向跳 動公差公法線長度 變動公