圓柱齒輪傳動(dòng)的公差及測(cè)量

1、直齒圓柱齒輪的公差與測(cè)量【學(xué)習(xí)任務(wù)】1、用齒厚游標(biāo)卡尺測(cè)量齒輪齒厚偏差；2、用公法線千分尺測(cè)量齒輪公法線長(zhǎng)度變動(dòng)量；3、用齒輪徑向跳動(dòng)測(cè)量?jī)x測(cè)量齒圈徑向跳動(dòng)誤差。圓柱齒輪傳動(dòng)的要求 齒輪傳動(dòng)廣泛應(yīng)用于機(jī)器或各種機(jī)械設(shè)備中，其使用要求可歸納為四方面。1傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性（運(yùn)動(dòng)精度）要求齒輪在一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，最大轉(zhuǎn)角誤差應(yīng)限制在一定范圍內(nèi)，傳動(dòng)比變化小，以保證從動(dòng)件與主動(dòng)件協(xié)調(diào)。2傳動(dòng)平穩(wěn)性（平穩(wěn)性精度）要求齒輪傳動(dòng)的瞬時(shí)傳動(dòng)比變化不大，因?yàn)樗矔r(shí)傳動(dòng)比的突變將引起齒輪傳動(dòng)沖擊、振動(dòng)和噪聲。3載荷分布均勻性（接觸精度）要求輪齒嚙合時(shí)齒面接觸良好，以免載荷分布不均引起應(yīng)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(shí)非工作面應(yīng)有一定的間隙，用于儲(chǔ)油潤(rùn)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(dòng)中不出現(xiàn)卡死和齒面燒傷及換向沖擊等 齒輪傳動(dòng)的用途和工作條件不同，對(duì)上述四方面的要求也各有側(cè)重。對(duì)精密機(jī)床和儀器上的分度和讀數(shù)齒輪，主要要求是傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性，對(duì)傳動(dòng)平穩(wěn)性也有一定要求，而對(duì)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(dòng)的平穩(wěn)性，礦山機(jī)械用的齒輪側(cè)重于要求載荷分布的均勻性等等。對(duì)高速重載的齒輪（如汽輪機(jī)減速器），其傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性、傳動(dòng)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(jiǎn)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(jī)、插齒機(jī)上加工漸開線齒廓。高精度齒輪還需進(jìn)行剃齒或磨齒等精加工工序。 現(xiàn)以滾齒為代表，滾齒時(shí)的主要加工誤差是由機(jī)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(jī)加工齒輪滾齒機(jī)加工齒輪滾齒機(jī)加工多聯(lián)齒輪用插齒機(jī)插內(nèi)齒輪滾齒滾齒一、幾何偏心一、幾何偏心 當(dāng)機(jī)床心軸與齒坯有安裝偏心當(dāng)機(jī)床心軸與齒坯有安裝偏心e e時(shí)，引起齒輪齒圈的軸線與齒輪工作時(shí)，引起齒輪齒圈的軸線與齒輪工作時(shí)的軸線不重合，使齒輪在轉(zhuǎn)動(dòng)一轉(zhuǎn)內(nèi)產(chǎn)生齒圈徑向跳動(dòng)誤差，并且時(shí)的軸線不重合，使齒輪在轉(zhuǎn)動(dòng)一轉(zhuǎn)內(nèi)產(chǎn)生齒圈徑向跳動(dòng)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?gòu)较蛘`差徑向誤差。二、運(yùn)動(dòng)偏心二、運(yùn)動(dòng)偏心當(dāng)機(jī)床分度蝸輪有加工誤差及與工作臺(tái)有安裝偏心當(dāng)機(jī)床分度蝸輪有加工誤差及與工作臺(tái)有安裝偏心e ek k時(shí)，造成齒輪的時(shí)，造成齒輪的齒距和公法線長(zhǎng)度在局部上變長(zhǎng)或變短，使齒輪產(chǎn)生切向誤差。以上齒距和公法線長(zhǎng)度在局部上變長(zhǎng)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(gè)周期，稱為長(zhǎng)周期誤差。兩種偏心引起的誤差是以齒坯一轉(zhuǎn)為一個(gè)周期，稱為長(zhǎng)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(jī)床傳動(dòng)鏈的高頻誤差三、機(jī)床傳動(dòng)鏈的高頻誤差機(jī)床分度蝸桿有安裝偏心

5、機(jī)床分度蝸桿有安裝偏心e e和軸向竄動(dòng)，使分度蝸輪和軸向竄動(dòng)，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(dòng)及刀具齒形角誤差，軸線傾斜、軸向跳動(dòng)及刀具齒形角誤差等都會(huì)復(fù)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(huì)復(fù)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(duì)稱不對(duì)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(jí)圓柱

6、齒輪的精度等級(jí)（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(gè)精度等級(jí)，其中個(gè)精度等級(jí)，其中0級(jí)是最級(jí)是最高的精度等級(jí)，而高的精度等級(jí)，而12級(jí)是最低的精度等級(jí)。標(biāo)準(zhǔn)適用范圍為：分度圓級(jí)是最低的精度等級(jí)。標(biāo)準(zhǔn)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(gè)精度等級(jí)，其中個(gè)精度等級(jí)，其中4級(jí)是最高的級(jí)是最高的精度等級(jí)，而精度等級(jí)，而12級(jí)是最低的精度等級(jí)。標(biāo)準(zhǔn)適用范圍為：分度圓直徑級(jí)是最低的精度等級(jí)。標(biāo)準(zhǔn)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(duì)于徑向跳動(dòng)，）對(duì)于徑向跳動(dòng)，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(gè)精度等級(jí)，其中個(gè)精度等級(jí)，其中0級(jí)是最高的精度等級(jí)，而級(jí)是最高的精度等級(jí)，而12級(jí)是最低的精度等級(jí)。級(jí)是最低的精度等級(jí)。標(biāo)準(zhǔn)適用范圍為：分度圓直徑為標(biāo)準(zhǔn)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(xiàng)目對(duì)傳動(dòng)性能的主要影響第公差組徑向跳動(dòng)

8、Fr徑向綜合總偏差Fi公法線長(zhǎng)度變動(dòng)量Fw（GB/T10095-1988）切向綜合總偏差Fi齒距累積總偏差FpK個(gè)齒距累積偏差Fpk傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)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(gè)齒距偏差fpt基圓齒距偏差fpb（GB/T10095-1988）傳遞運(yùn)動(dòng)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(dòng)側(cè)隙合理性的評(píng)定指標(biāo)傳動(dòng)側(cè)隙合理性的評(píng)定指標(biāo)齒輪傳動(dòng)時(shí)為了在嚙合齒廓之間形成潤(rùn)滑油膜以避免因輪齒摩檫發(fā)熱膨脹齒輪傳動(dòng)時(shí)為了在嚙合齒廓之間形成潤(rùn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(huì)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(huì)產(chǎn)生齒間沖擊，影響齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性，因此這個(gè)間隙只能很小，通常靠齒厚公差來保證。影響齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性，因此這個(gè)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(dòng)時(shí)，固定來表示。齒輪嚙合傳動(dòng)時(shí)，固定其中一

10、個(gè)齒輪，另一個(gè)配對(duì)齒輪所能轉(zhuǎn)過的節(jié)圓弧長(zhǎng)稱為圓周側(cè)隙。兩齒其中一個(gè)齒輪，另一個(gè)配對(duì)齒輪所能轉(zhuǎn)過的節(jié)圓弧長(zhǎng)稱為圓周側(cè)隙。兩齒輪的工作齒面互相接觸時(shí)，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(shí)，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(gè)輪齒所占的弧長(zhǎng)。為了得到設(shè)計(jì)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(shí)際值與公稱值之差。由于分度圓弧齒厚不易測(cè)量，一般采用測(cè)分度圓弦齒厚代替測(cè)分度圓弧齒厚。齒厚游標(biāo)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(píng)定指標(biāo)齒輪的切向誤差是指滾齒時(shí)，實(shí)際齒廓相對(duì)理論位置沿圓周方向(切

11、向)發(fā)生位移。對(duì)于滾齒加工，機(jī)床分齒傳動(dòng)鏈實(shí)際上存在著傳動(dòng)誤差，比如分度蝸輪在制造和安裝中與工作臺(tái)回轉(zhuǎn)中心不重合（運(yùn)動(dòng)偏心），使工作臺(tái)回轉(zhuǎn)中發(fā)生轉(zhuǎn)角誤差。因此，滾齒時(shí)刀具和齒坯間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)并不協(xié)調(diào), 齒坯在一周的回轉(zhuǎn)中時(shí)快時(shí)慢。這種快慢變化的轉(zhuǎn)角誤差, 必然使?jié)L切出的實(shí)際齒廓相對(duì)理論位置沿圓周方向 ( 即切向 )發(fā)生位移。公法線長(zhǎng)度是指基圓切線與齒輪上兩異名齒廓交點(diǎn)間的距離。公法線長(zhǎng)度變動(dòng)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(shí)際公法線最大長(zhǎng)度與最小長(zhǎng)度之差。齒輪運(yùn)動(dòng)偏心越大，公法線長(zhǎng)度變動(dòng)也越大。公法線長(zhǎng)度變動(dòng)量及其檢測(cè)W是指k個(gè)齒的異側(cè)齒廓間的公共法線長(zhǎng)度的公稱值，此長(zhǎng)度可由查表，

12、或用公法線千分尺測(cè)量（圖），然后由下式算出。 W = ml.476(2k-1) +0.014zm一模數(shù)( mm)；k一測(cè)量跨齒數(shù)；k=z/9 + 0.5 ；Z-齒輪齒數(shù)。用公法線千分尺測(cè)量用公法線千分尺測(cè)量F Fw w齒圈徑向跳動(dòng) Fr Fr是指測(cè)頭（球形、圓柱形、砧形）相繼置于齒槽內(nèi)時(shí)，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(dòng)的一部分。Fr主要是由幾何偏心引起的。 切齒時(shí)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(diǎn)到孔軸線距離不等、形成以齒輪一轉(zhuǎn)為周期的徑向長(zhǎng)周期誤差，齒距或齒厚也不均勻。 此外，齒坯端面跳動(dòng)也會(huì)引起附加偏心。齒輪徑向

13、誤差是指齒輪完工后，輪齒的實(shí)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(shí)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(píng)定指標(biāo)有齒圈徑向跳動(dòng)和徑向綜合誤差兩個(gè)。3.4.1齒輪徑向誤差及其評(píng)定指標(biāo) Fr可用40的錐形或槽形測(cè)頭及球形、圓柱測(cè)頭測(cè)量。測(cè)量時(shí)將測(cè)頭放人齒槽，使測(cè)測(cè)頭與左、右齒廓在齒高中部接觸，球測(cè)頭直徑d=1.68m，式中m為模數(shù)（mm）。按式求出。 可用徑向跳動(dòng)檢查儀、偏擺檢查儀測(cè)量，如圖所示。此法測(cè)量效率低，適于小批生產(chǎn)。當(dāng)所有齒槽寬相等而存在齒距偏差時(shí)，用槽形測(cè)頭檢測(cè)Fr，指示徑向位置的變化為最佳。齒圈徑向跳動(dòng)的檢測(cè)齒圈徑向跳動(dòng)的測(cè)量齒圈徑向跳動(dòng)的測(cè)量齒

14、輪加工的安裝及誤差檢測(cè)齒輪加工的安裝及誤差檢測(cè)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(dǎo)程用萬能測(cè)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(cè)齒儀測(cè)萬能測(cè)齒儀測(cè)F Fp p與與F Fptpt1-1-活動(dòng)量腳活動(dòng)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(shí)設(shè)計(jì)合理、工作可靠的同類產(chǎn)品或機(jī)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(shí)設(shè)計(jì)合理、工作可靠的同類產(chǎn)品或機(jī)構(gòu)上的齒輪精度，通過技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性、工藝可能性三方面的綜合分析對(duì)比，選用相似的齒輪精度等級(jí)。

15、當(dāng)工作條件略有經(jīng)濟(jì)性、工藝可能性三方面的綜合分析對(duì)比，選用相似的齒輪精度等級(jí)。當(dāng)工作條件略有改變時(shí)，可對(duì)新設(shè)計(jì)的齒輪各公差組的精度作適當(dāng)調(diào)整。改變時(shí)，可對(duì)新設(shè)計(jì)的齒輪各公差組的精度作適當(dāng)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(xiàng)目可選同一個(gè)等級(jí)；規(guī)定：齒輪同側(cè)齒面各精度項(xiàng)目可選同一個(gè)等級(jí)；對(duì)齒輪的工作齒面和非工作齒面可規(guī)定不同的等級(jí)，也可只給出工作齒面的精度等級(jí)；而對(duì)齒輪的工作齒面和非工作齒面可規(guī)定不同的等級(jí)，也可只給出工作齒面的精度等級(jí)；而對(duì)非工作齒面不給出精度要求；對(duì)不同的偏差項(xiàng)目可規(guī)定不同的精度等級(jí)；

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

17、的準(zhǔn)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(jí)，而第性能組精度等級(jí)，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(jí)。分度、讀數(shù)齒輪對(duì)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(jí)。分度、讀數(shù)齒輪對(duì)傳遞功率要求不高，第不高，第性能組可低一級(jí)。性能組可低一級(jí)。 對(duì)高速動(dòng)力齒輪，要求控制瞬時(shí)傳動(dòng)比的變化，可根據(jù)圓周速度或噪聲強(qiáng)度要求首先選擇對(duì)高速動(dòng)力齒輪，要求控制瞬時(shí)傳動(dòng)比的變化，可根據(jù)圓周速度或噪聲強(qiáng)度要求首先選擇第第性能組的精度級(jí)。當(dāng)速度很高時(shí)第性能組的精度級(jí)。當(dāng)速度很高時(shí)第1 1性能組的精度可取同級(jí)，速度不高時(shí)可選稍低等級(jí)。性能組的

18、精度可取同級(jí)，速度不高時(shí)可選稍低等級(jí)。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(duì)承載齒輪，要求載荷在齒寬上均勻分布，可按強(qiáng)度和壽命要求確定第對(duì)承載齒輪，要求載荷在齒寬上均勻分布，可按強(qiáng)度和壽命要求確定第性能組的精度等級(jí)，性能組的精度等級(jí)，第第1 1、性能組精度可稍低，低速重載時(shí)第性能組精度可稍低，低速重載時(shí)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(shí)則采用同性能組，中速輕載時(shí)則采用同級(jí)精度。級(jí)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(zhǎng)度跨測(cè)齒數(shù)精度等級(jí)齒輪副中心 距及其極限偏 差配對(duì)齒輪法向模數(shù)齒圈徑向跳 動(dòng)公差公法線長(zhǎng)度 變動(dòng)公