第十一章渐开线圆柱齿轮传动的互换性及其检测电子教案课件最新版.ppt

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1、第十一章 渐开线圆柱齿轮传动的互换性及其检测互换性与测量技术高等教育出版社目录CONTENTS01概述02单个齿轮的偏差项目及其检测03形状公差与误差04齿轮副的精度05齿轮坯的精度与齿面粗糙度06齿轮精度设计举例01概 述第一节 概述一一、对齿轮传动的使用要求、对齿轮传动的使用要求 1.传递运动的传递运动的准确性准确性要求从动轮与主动轮运动协调，限制齿轮在一转范围内传动比的变化幅度。 2.传递运动的平稳性传递运动的平稳性 要求瞬时传动比的变化幅度小。实际传动过程中，上述两种传动比变化同时存在。 第一节 概述3.载荷分布均匀性载荷分布均匀性 要求传动时工作齿面接触良好，在全齿宽上承载均匀，避免

2、载荷集中于局部区域引起过早磨损，以提高齿轮的使用寿命。 4.合理的齿侧间隙合理的齿侧间隙 要求齿轮副的非工作齿面要有一定的侧隙，用以补偿齿轮的制造误差、安装误差和热变形，从而防止齿轮传动发生卡死现象；侧隙还用于储存润滑油，以保持良好的润滑。但对工作时有正反转的齿轮副，侧隙会引起回程误差和冲击。 第一节 概述二二、我国现行的齿轮精度标准、我国现行的齿轮精度标准 我国现行的齿轮精度国家标准有GB/T10095.12008圆柱齿轮精度制第1部分：轮齿同侧齿面偏差的定义和允许值和GB/T10095.22008圆柱齿轮精度制第2部分：径向综合偏差与径向跳动的定义和允许值。另外，还有四个国家标准化指导性文

3、件，属于“圆柱齿轮检验实施规范”，包括四个部分。第1部分：GB/Z18620.12008轮齿同侧齿面的检验；第2部分：GB/Z18620.22008径向综合偏差、径向跳动、齿厚和侧隙的检验；第3部分：GB/Z18620.32008齿轮坯、轴中心距和轴线平行度的检验；第4部分：GB/Z18620.42008表面结构和轮齿接触斑点的检验。 02单个齿轮的偏差项目及其检测第二节 单个齿轮的偏差项目及其检测一一、轮齿同侧齿面偏差、轮齿同侧齿面偏差 1.齿距偏差齿距偏差 （1）单个齿距偏差fpt在端平面上，在接近齿高中部的一个与齿轮轴线同心的圆上，实际齿距与理论齿距的代数差。它主要影响运动平稳性。 （2

4、）齿距累积偏差Fpk任意k个齿距的实际弧长与理论弧长的代数差。 第二节 单个齿轮的偏差项目及其检测（3）齿距累积总偏差Fp齿轮同侧齿面任意弧段（k1kz）内的最大齿距累积偏差。它表现为齿距累积偏差曲线的总幅值。 第二节 单个齿轮的偏差项目及其检测2.齿廓偏差齿廓偏差 （1）齿廓总偏差F在计值范围L内，包容实际齿廓迹线的两条理论齿廓迹线间的距离。 图116为齿廓偏差图，它是由齿轮齿廓检查仪在纸上画出的齿廓偏差曲线。 第二节 单个齿轮的偏差项目及其检测（2）齿廓形状偏差ff在计值范围L内，包容实际齿廓迹线的，与平均齿廓迹线完全相同的两条迹线间的距离，且两条曲线与平均齿廓迹线的距离为常数。平均齿廓迹

5、线是实际齿廓迹线对该迹线的偏差的平方和为最小的一条迹线，可以用最小二乘法求得。 （3）齿廓倾斜偏差fH在计值范围L内，两端与平均齿廓迹线相交的两条理论齿廓迹线间的距离。 第二节 单个齿轮的偏差项目及其检测3.切向综合偏差切向综合偏差 （1）切向综合总偏差Fi被测齿轮与测量齿轮单面啮合检验时，被测齿轮一转内，齿轮分度圆上实际圆周位移与理论圆周位移的最大差值。它以分度圆弧长计值。 （2）一齿切向综合偏差fi被测齿轮与测量齿轮单面啮合检验时，在被测齿轮一个齿距角内，齿轮分度圆上实际圆周位移与理论周围位移的最大差值，以分度圆弧长计。 第二节 单个齿轮的偏差项目及其检测4.螺旋线偏差螺旋线偏差 （1）螺

6、旋线总偏差F在计值范围内，包容实际螺旋线的两条设计螺旋线间的距离。 第二节 单个齿轮的偏差项目及其检测（2）螺旋线形状偏差ff在计值范围内，包容实际螺旋线迹线的两条与平均螺旋线迹线完全相同的两条曲线间的距离，且两条曲线与平均螺旋线迹线的距离为常数。（3）螺旋线倾斜偏差fH在计值范围的两端与平均螺旋迹线相交的理论螺旋线间的距离。 第二节 单个齿轮的偏差项目及其检测二二、径向综合偏差与径向跳动、径向综合偏差与径向跳动 1.径向综合偏差径向综合偏差 （1）径向综合总偏差Fi在径向（双面）综合检验时，产品齿轮的左右齿面同时与测量的齿轮接触，并转过一整圈时出现的中心距最大值和最小值之差。 第二节 单个齿

7、轮的偏差项目及其检测（2）一齿径向综合偏差fi当产品齿轮啮合一整圈时，对应一个齿距（360/z）的径向综合偏差值。 第二节 单个齿轮的偏差项目及其检测2.径向跳动径向跳动Fr 径向跳动Fr是指测头（球形、圆柱形或砧形）相继置于齿槽内时，从它到齿轮轴线的最大和最小径向距离之差。第二节 单个齿轮的偏差项目及其检测三、齿厚偏差三、齿厚偏差 齿厚偏差是分度圆柱面上实际齿厚与理论齿厚之差（对于斜齿轮是指法向齿厚）。对于标准齿轮，公称齿厚 齿厚偏差与上述13项偏差不同。为了获得齿轮啮合时的齿侧间隙，通常减薄齿厚获得，齿厚偏差是评价齿侧间隙的一项指标。它不在上述两个标准的范围内，而是在GB/Z18620.2

8、2008中介绍的。 第二节 单个齿轮的偏差项目及其检测齿厚偏差可用齿厚游标卡尺测量。由于测量齿厚时需要以齿顶圆为基准，齿顶圆的直径偏差和径向跳动会影响测量结果，所以常用公法线长度偏差等项目来代替齿厚偏差的测量。 第二节 单个齿轮的偏差项目及其检测公法线长度偏差是齿轮一转范围内，各部位的公法线的平均值与理论值之差。理论值与测量时的跨齿数可用相应公式计算。 公法线常用公法线千分尺或公法线长度指示卡规等测量，测量方法简单、可靠，生产中应用较普遍。 03齿轮精度等级及其应用第三节 齿轮精度等级及其应用一一、精度等级、精度等级 1.轮齿同侧齿面偏差的精度等级轮齿同侧齿面偏差的精度等级 GB/T10095

9、.12008对轮齿同侧齿面的11项偏差规定了13个精度等级，即0，1，2，12级。其中，0级最高，12级最低。适用于分度圆直径510000mm、法向模数0.570mm、齿宽41000mm的渐开线圆柱齿轮。 2.径向综合偏差的精度等级径向综合偏差的精度等级 GB/T10095.22008对径向综合总偏差Fi和一齿径向综合偏差fi规定了4，5，12共9个精度等级，其中4级最高、12级最低。适用的尺寸范围：分度圆直径51000mm、法向模数0.210mm的渐开线圆柱齿轮。 3.径向跳动的精度等级径向跳动的精度等级 GB/T10095.22008在附录中对径向跳动Fr规定了0，1，12共13个等级，其

10、中，0级最高，12级最低。适用的尺寸范围与轮齿同侧齿面偏差的适用范围相同。 第三节 齿轮精度等级及其应用二二、精度等级的选用、精度等级的选用 1.计算法计算法 计算法是根据齿轮传动机构最终达到的精度要求，应用传动尺寸链的方法计算和分配各级齿轮副的传动精度，从而确定齿轮的精度等级。适用于特殊精度机构使用的齿轮。 2.类比法类比法 类比法是根据齿轮的用途、使用要求和工作条件，查阅有关参考资料，参照经过实践验证的类似产品的精度进行选用。在进行类比时应注意以下问题： （1）了解各级精度应用的大体情况。在标准规定的13个精度等级中，02级为超精度级，用得很少；35级为高精度级；69级为中等精度级；101

11、2级为低精度级。 表111和表112列出了某些常用机械采用的齿轮精度等级的情况，可供选用时参考。 第三节 齿轮精度等级及其应用（2）根据使用要求，轮齿同侧齿面各项偏差的精度等级可以相同，也可以不同。 （3）径向综合总偏差Fi、一齿径向综合偏差fi及径向跳动Fr的精度等级应相同，但它们与轮齿同侧齿面偏差的精度等级可以相同，也可以不相同。 三三、偏差的允许值、偏差的允许值 在GB/T10095.12008和GB/T10095.22008两个标准中，对单个齿轮的13项偏差的允许值和1项跳动公差Fr都列出了计算公式，用这些公式计算出齿轮的极限偏差或公差，经过圆整后编制成表格，使用时可直接查表。第三节

12、齿轮精度等级及其应用四四、齿轮检验项目的确定、齿轮检验项目的确定 齿轮的必检项目为：齿距累积总偏差Fp、单个齿距偏差fpt、齿廓总偏差F、螺旋线总偏差F。它们分别控制运动的准确性、平稳性和接触均匀性。 五、齿轮精度等级在图样上的标注五、齿轮精度等级在图样上的标注 新标准对齿轮精度等级在图样上的标注未作明确规定，只说明在文件需要叙述齿轮精度要求时，应注明GB/T10095.1或GB/T10095.2。为此，建议这样标注： （1）若齿轮轮齿同侧齿面各检验项目同为某一级精度等级时（如同为7级），可标注为 （2）若齿轮检验项目的精度等级不同时，如齿廓总偏差和单个齿距偏差为7级、齿距累积总偏差和螺旋线总

13、偏差为8级，则标注为 （3）若检验径向综合偏差（或径向跳动），例如径向综合总偏差和一齿径向综合偏差均为7级，则标注为 04齿轮副的精度第四节 齿轮副的精度一一、中心距偏差、中心距偏差 中心距偏差是实际中心距对公称中心距的差。标准齿轮的公称中心距 。 中心距偏差主要影响齿轮副的齿侧间隙。其允许值（极限偏差）的确定要考虑很多因素。国家标准化指导性文件中没有对中心距的极限偏差作出规定，设计时可以借鉴某些成熟产品的经验来确定，也可以参考表1110来选择。 第四节 齿轮副的精度二二、轴线平行度偏差、轴线平行度偏差f和和f f是一对齿轮的轴线在轴线平面内的平行度偏差。轴线平面是用两轴承距中较长的一个L和另

14、一根轴上的一个轴承来确定的。 f是一对齿轮的轴线在垂直平面内的平行度偏差。 它们主要影响齿轮副的侧隙和载荷分布均匀性，所以推荐它们的最大允许值为 第四节 齿轮副的精度三三、轮齿接触斑点、轮齿接触斑点 轮齿接触斑点是指装配好（在箱体内或啮合试验台上）的齿轮副，在轻微制动下运转后齿面的接触痕迹。 产品齿轮副在其箱体内所产生的接触斑点的大小反映了载荷分布的均匀性。产品齿轮在啮合试验台上与测量齿轮的接触斑点可反映齿廓和螺旋线偏差。 接触斑点可用沿齿高方向和沿齿长方向的百分数来表示。 表1111为指导性文件中给出的直齿轮装配后应达到的接触斑点。 第四节 齿轮副的精度第四节 齿轮副的精度四四、法向侧隙及齿

15、厚极限偏差、法向侧隙及齿厚极限偏差 1.法向侧隙法向侧隙jbn 法向侧隙jbn是指当两个齿轮的工作齿面互相接触时，非工作齿面之间的最短距离。 2.最小法向侧隙最小法向侧隙jbnmin 最小法向侧隙jbnmin是当一个齿轮的轮齿以最大允许实效齿厚与另一个也具有最大允许实效齿厚的相配齿轮在最紧的允许中心距相啮合时，在静态条件下的最小允许侧隙。 齿轮副最小法向侧隙的确定方法通常有以下三种： （1）经验法参考国内、外同类产品来确定。 第四节 齿轮副的精度（2）查表法GB/Z18620.22002在附录A中列出了对工业装置推荐的最小法向侧隙，如表1112所示，适用于大、中模数黑色金属制造的齿轮和箱体，工

16、作时节圆速度15m/s，轴承、轴和箱体均采用常用的制造公差。 表中的数值也可用下式计算： （3）计算法根据齿轮副的工作条件，如工作速度、温度、润滑等条件来计算最小法向侧隙。 第四节 齿轮副的精度3.齿厚上极限偏差齿厚上极限偏差Esns 齿厚上极限偏差Esns即齿厚的最小减薄量。在中心距确定的情况下，齿厚上极限偏差就决定了齿轮副的最小侧隙。 齿厚上极限偏差的确定方法通常有三种： （1）经验类比法参考成熟的同类产品或有关资料的推荐来选取齿厚上极限偏差。 （2）简易计算法根据已确定的最小法向侧隙jbnmin，用简易公式计算： （3）计算法比较细致地考虑齿轮的制造、安装误差对侧隙的影响，用较复杂的公式

17、计算出齿厚上极限偏差。第四节 齿轮副的精度4.齿厚下极限偏差齿厚下极限偏差Esni 齿厚下极限偏差Esni影响最大侧隙。 齿厚下极限偏差可以用经验类比法确定，也可以用下面的公式计算： 无经验时，建议用下式计算求得： 05齿轮坯的精度与齿面粗糙度第五节 齿轮坯的精度与齿面粗糙度一一、名词术语、名词术语 1.基准面与基准轴线基准面与基准轴线 用来确定基准轴线的面称为基准面。用来确定齿轮偏差，特别是确定齿距、齿廓和螺旋线偏差等的基准称为基准轴线。 基准轴线有三种基本方法确定： （1）用两个“短的”圆柱或圆锥形基准面上设定的两个圆的圆心来确定轴线上的两个点。 第五节 齿轮坯的精度与齿面粗糙度（2）用一

18、个“长的”圆柱或圆锥面来同时确定轴线的位置和方向。 （3）轴线的位置用一个“短的”圆柱形基准面上的一个圆的圆心来确定，而其方向则用垂直于此轴线的一个基准端面来确定。 第五节 齿轮坯的精度与齿面粗糙度2.工作安装面与工作轴线工作安装面与工作轴线 齿轮工作时绕其旋转的轴线称为工作轴线。它是由工作安装面确定的。 3.制造安装面制造安装面 齿轮制造或检测时，用来安装齿轮的面称为制造安装面。 理想的情况是工作安装面、制造安装面与基准面重合。齿轮内孔就是这三种面重合的例子。第五节 齿轮坯的精度与齿面粗糙度二二、齿坯公差的选择、齿坯公差的选择 1.基准面与安装面的尺寸公差基准面与安装面的尺寸公差 齿轮内孔或

19、齿轮轴的轴承安装面是工作安装面，也常作基准面和制造安装面，它们的尺寸公差可参照表1114选取。 第五节 齿轮坯的精度与齿面粗糙度2.基准面与安装面的形状公差基准面与安装面的形状公差 基准面与安装面的形状公差应不大于表1115中所规定的数值。 第五节 齿轮坯的精度与齿面粗糙度3.安装面的跳动公差安装面的跳动公差 当工作安装面或制造安装面与基准面不重合时，必须规定它们对基准面的跳动公差，其数值不应大于表1116的规定。 第五节 齿轮坯的精度与齿面粗糙度4.各表面的粗糙度各表面的粗糙度 齿坯各表面的粗糙度可参考表1117选取。 第五节 齿轮坯的精度与齿面粗糙度三三、齿面粗糙度、齿面粗糙度 齿面粗糙度

20、影响齿轮的传动精度（噪声和振动）和表面承载能力（如点蚀、胶合和磨损）等，所以必须加以限制。表1118是轮齿表面Ra的推荐值，可供选用时参考。 06齿轮精度设计举例第六节 齿轮精度设计举例例某减速器的一直齿轮副，m3mm，20。小齿轮结构如图所示，z132，z270，齿宽b20mm，小齿轮孔径D40mm，圆周速度v6.4m/s，小批量生产。试对小齿轮进行精度设计，并将有关要求标注在齿轮工作图上。 思考题与习题111对齿轮传动有哪些使用要求？对不同用途的齿轮传动，这些使用要求有何侧重？ 112比较下列偏差项目的异同点：113齿廓总偏差F、齿廓形状偏差ff和齿廓倾斜偏差fH之间有何区别和联系？ 11

21、4螺旋线总偏差F、螺旋线形状偏差ff和螺旋线倾斜偏差fH之间有何区别和联系？ 115国家标准规定了哪些同侧齿面精度的检验项目？哪些不是必检项目？ 116国家标准对齿轮精度等级是如何规定的？目前主要用什么方法选择齿轮的精度等级？ 117如何选择齿轮的检验项目？ 思考题与习题118齿厚偏差对齿轮传动有何影响？ 119确定最小侧隙主要考虑哪些因素？确定的方法有哪些？ 1110对齿轮坯有哪些精度要求？ 1111对齿轮副规定了哪些主要检验项目？ 1112某通用减速器中有一对直齿圆柱齿轮副，模数m4mm，小齿轮齿数z130，大齿轮齿数z286，齿形角20，齿宽b1b240mm，小齿轮结构类似图1128所示，其孔径D145mm，转速n11200r/min，小批量生产。试对小齿轮进行精度设计，并将有关要求标注在齿轮工作图上。 THANK YOU!