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1、滚动轴承结合的精度设计5.4 渐开线圆柱齿轮传动的精度设计渐开线圆柱齿轮传动的精度设计学学 习习 指指 导导了解齿轮传动的使用要求以及影响齿轮使了解齿轮传动的使用要求以及影响齿轮使用要求的主要误差；掌握齿轮的强制性检用要求的主要误差；掌握齿轮的强制性检测精度指标及侧隙指标，掌握齿轮精度指测精度指标及侧隙指标，掌握齿轮精度指标的公差（偏差允许值）等级和齿轮的精标的公差（偏差允许值）等级和齿轮的精度等级、齿轮副中心距极限偏差和轴线平度等级、齿轮副中心距极限偏差和轴线平行度公差与齿轮坯公差，掌握齿轮坯公差行度公差与齿轮坯公差，掌握齿轮坯公差和齿轮精度等级的图样标注。和齿轮精度等级的图样标注。齿轮精度
2、设计齿轮精度设计 (最复杂最复杂)单个齿轮精度单个齿轮精度齿轮副精度齿轮副精度齿坯精度齿坯精度 所以是典型零件精度设计中所以是典型零件精度设计中最难最难的。的。5.4 渐开线圆柱齿轮传动的精度设计渐开线圆柱齿轮传动的精度设计5.4 渐开线圆柱齿轮传动的精度设计渐开线圆柱齿轮传动的精度设计 1.传递运动准确性 传递运动准确性，就是要求齿轮在一传递运动准确性，就是要求齿轮在一转范围内传动比变化尽量小，从而保证转范围内传动比变化尽量小，从而保证从动齿轮与主动齿轮相对运动协调一致。从动齿轮与主动齿轮相对运动协调一致。即在齿轮的一转范围内，转角误差的最大值不得即在齿轮的一转范围内，转角误差的最大值不得超
3、过一定的限度。超过一定的限度。n5.4.1 齿轮传动的使用要求齿轮传动的使用要求5.4 渐开线圆柱齿轮传动的精度设计渐开线圆柱齿轮传动的精度设计 2.传动平稳性 传动平稳性，就是要求齿轮传动传动平稳性，就是要求齿轮传动过程中瞬时传动比变化尽量小，以减过程中瞬时传动比变化尽量小，以减小齿轮传动中的冲击、噪声和振动。小齿轮传动中的冲击、噪声和振动。即在齿轮的较小角度范围内，转角误差的变化即在齿轮的较小角度范围内，转角误差的变化不得超过一定的限度。不得超过一定的限度。n5.4.1 齿轮传动的使用要求齿轮传动的使用要求5.4 渐开线圆柱齿轮传动的精度设计渐开线圆柱齿轮传动的精度设计 3.载荷分布均匀性
4、载荷分布均匀性 载荷分布均匀性，就是要求齿轮在啮合载荷分布均匀性，就是要求齿轮在啮合时，工作齿面接触良好，载荷分布均匀，避时，工作齿面接触良好，载荷分布均匀，避免引起应力集中，造成局部齿面磨损或折断，免引起应力集中，造成局部齿面磨损或折断，从而保证齿轮传动有较大的承载能力和较长从而保证齿轮传动有较大的承载能力和较长的使用寿命。的使用寿命。n5.4.1 齿轮传动的使用要求齿轮传动的使用要求5.4 渐开线圆柱齿轮传动的精度设计渐开线圆柱齿轮传动的精度设计 4.合适的齿侧间隙合适的齿侧间隙 齿侧间隙就是要求齿轮副工作齿面啮合时，非工作齿面间具齿侧间隙就是要求齿轮副工作齿面啮合时，非工作齿面间具有间隙
5、。合适的齿侧间隙用来贮存润滑油，补偿齿轮传动的制有间隙。合适的齿侧间隙用来贮存润滑油，补偿齿轮传动的制造与安装误差及热变形和弹性变形，防止齿轮在工作中发生齿造与安装误差及热变形和弹性变形，防止齿轮在工作中发生齿面烧蚀或卡死，使齿轮副正常工作。面烧蚀或卡死，使齿轮副正常工作。n5.4.1 齿轮传动的使用要求齿轮传动的使用要求对所有齿轮都有以上四项要求。但对不同用途的齿轮，对所有齿轮都有以上四项要求。但对不同用途的齿轮，其精度高低要求不同，侧隙大小也不一样。其精度高低要求不同，侧隙大小也不一样。对对分度和测量分度和测量用齿轮：用齿轮：准确性（运动）精度要求很高；准确性（运动）精度要求很高；对对变速
6、变速用齿轮：用齿轮：平稳性精度要求很高；平稳性精度要求很高；对传递对传递动力动力用齿轮：用齿轮：载荷分布均匀性（接触）精度要求很高；载荷分布均匀性（接触）精度要求很高；对对仪器仪表仪器仪表用齿轮：用齿轮：侧隙要求很严格。侧隙要求很严格。上述四项要求中，前三项是对齿轮的精度要求。上述四项要求中，前三项是对齿轮的精度要求。例如：例如：5.4 渐开线圆柱齿轮传动的精度设计渐开线圆柱齿轮传动的精度设计5.4 渐开线圆柱齿轮传动的精度设计渐开线圆柱齿轮传动的精度设计影响齿轮传递运动准确性的主要误差影响齿轮传递运动准确性的主要误差 影响齿轮传递运动准确性的误差，是指以齿轮一转为周影响齿轮传递运动准确性的误
7、差，是指以齿轮一转为周期的低频误差，即齿轮在一转范围内转角误差的总幅度值。期的低频误差，即齿轮在一转范围内转角误差的总幅度值。主要由切齿过程中的主要由切齿过程中的几何偏心几何偏心和和运动偏心运动偏心产生。产生。n5.4.2 传递运动准确性的精度分析及评定指标传递运动准确性的精度分析及评定指标 1.几何偏心 几何偏心是指齿轮基圆中心与齿轮坯几何中心的偏心。它是由齿轮坯在机床上安装偏心产生的。2.齿轮运动偏心齿轮运动偏心 运运动动偏偏心心e2是是指指机机床床分分度度蜗蜗轮轮几几何何偏偏心心e1y复复映映到到被被切切齿齿轮轮上上的的误误差差，因因而而使使以以齿齿轮轮基基准准轴轴线线为为圆圆心心的的圆
8、圆上上齿齿距分布不均匀。距分布不均匀。5.4 渐开线圆柱齿轮传动的精度设计渐开线圆柱齿轮传动的精度设计传递运动准确性的评定指标传递运动准确性的评定指标 齿距累积总偏差齿距累积总偏差Fp是指在齿轮的端截面上，在接近齿高中部的一是指在齿轮的端截面上，在接近齿高中部的一个与齿轮基准轴线同心的圆上，任意两个同侧齿面间的实际弧长与理个与齿轮基准轴线同心的圆上，任意两个同侧齿面间的实际弧长与理论弧长之差的最大绝对值。论弧长之差的最大绝对值。是评定齿轮传递运动准确性的精度时所需是评定齿轮传递运动准确性的精度时所需采用的强制性检测精度指标采用的强制性检测精度指标，必要时还需增加齿距累积误差Fpk。5.4 渐开
9、线圆柱齿轮传动的精度设计渐开线圆柱齿轮传动的精度设计传递运动准确性的评定指标传递运动准确性的评定指标 齿距累积偏差Fpk是指在齿轮的端截面上，在接近齿高中部的一个与齿轮基准轴线同心的圆上，任意k个同侧齿面间的实际弧长与理论弧长的代数差。5.4 渐开线圆柱齿轮传动的精度设计渐开线圆柱齿轮传动的精度设计评定传递运动准确性的合格条件评定传递运动准确性的合格条件齿距累积总偏差Fp不大于齿距累积总偏差的允许值Fp，即FpFp；一个齿轮上所有的齿距累积偏差Fpk都在齿距累积偏差允许值Fpk范围内，即-FpkFpk+Fpk或Fpk maxFpk。5.4 渐开线圆柱齿轮传动的精度设计渐开线圆柱齿轮传动的精度设
10、计影响传动平稳性的主要误差影响传动平稳性的主要误差 n5.4.3 传动平稳性的精度分析与评定指标传动平稳性的精度分析与评定指标 1.基圆齿距偏差 齿轮的基圆齿距偏差是指实际基圆齿距与理论基圆齿距的代数差，用fpb表示。相互啮合的齿轮存在基圆齿距偏差时，轮齿在进入或退出啮合时将产生速比变化，引起冲击和振动。影响传动平稳性的误差是短周期高频误差，主要表现为影响传动平稳性的误差是短周期高频误差，主要表现为以下两个方面以下两个方面。(a)从动齿轮具有负基圆齿距偏差从动齿轮具有负基圆齿距偏差 (b)从动齿轮具有正基圆齿距偏差从动齿轮具有正基圆齿距偏差 5.4 渐开线圆柱齿轮传动的精度设计渐开线圆柱齿轮传
11、动的精度设计5.4 渐开线圆柱齿轮传动的精度设计渐开线圆柱齿轮传动的精度设计 2.齿廓的形状误差 对渐开线齿轮来说，由于加工中各种偶然因素的影响，难以保证齿形为理论渐开线，总存在一定误差。齿廓的形状误差导致齿轮工作时，啮合点偏离啮合线，致使瞬时传动比变化，造成一对轮齿在传动过程中的振动和噪声，影响齿轮传动平稳性。影响传动平稳性的主要误差影响传动平稳性的主要误差 5.4 渐开线圆柱齿轮传动的精度设计渐开线圆柱齿轮传动的精度设计传递运动平稳性的评定指标传递运动平稳性的评定指标 1.齿廓总偏差齿廓总偏差F 齿廓总偏差F是指在齿轮的端截面上，包容实际齿廓工作部分且距离为最小的两条设计齿廓之间的法向距离
12、。齿廓总偏差齿廓总偏差F直接反映了齿轮工作齿面的直接反映了齿轮工作齿面的瞬时接触情况，影响齿轮的传动瞬时接触情况，影响齿轮的传动平稳性，是评定齿轮传动平稳性平稳性，是评定齿轮传动平稳性的精度时所需采用的强制性检测的精度时所需采用的强制性检测精度指标。精度指标。5.4 渐开线圆柱齿轮传动的精度设计渐开线圆柱齿轮传动的精度设计传递运动平稳性的评定指标传递运动平稳性的评定指标 2.单个齿距偏差单个齿距偏差fpt 单个齿距偏差fpt是指在齿轮端平面上，在接近齿高中部的一个与齿轮基准轴线同心的圆上，实际齿距与理论齿距的最大代数差。fpt也是评定齿轮传动平稳性的精度时所需采用的强制性检测精度指标。5.4
13、渐开线圆柱齿轮传动的精度设计渐开线圆柱齿轮传动的精度设计评定传动平稳性的合格条件评定传动平稳性的合格条件 齿廓总偏差齿廓总偏差F不大于齿廓总偏差的允许值不大于齿廓总偏差的允许值F，即，即FF。所有的单个齿距偏差所有的单个齿距偏差fpt都在单个齿距偏差允许值都在单个齿距偏差允许值fpt的范围内，即的范围内，即-fptfpt+fpt或或fpt maxfpt。5.4 渐开线圆柱齿轮传动的精度设计渐开线圆柱齿轮传动的精度设计 影响载荷分布均匀性的主要误差影响载荷分布均匀性的主要误差 齿轮啮合时，齿面接触不良会影响载荷分布均匀性。齿轮啮合时，齿面接触不良会影响载荷分布均匀性。影响齿宽方向载荷分布均匀性的
14、主要误差是实际螺旋线对影响齿宽方向载荷分布均匀性的主要误差是实际螺旋线对理想螺旋线的偏离量，称为理想螺旋线的偏离量，称为螺旋线偏差螺旋线偏差。影响齿高方向载。影响齿高方向载荷分布均匀性的主要误差是荷分布均匀性的主要误差是齿廓偏差齿廓偏差。滚齿过程中，刀架导轨相对于工作台回转轴线的平行度误差，齿轮坯端面的跳动，心轴的歪斜将造成齿廓在齿宽方向的形状和位置误差；差动链的调整误差，将影向螺旋角，都会引起螺旋线偏差。n5.4.4 载荷分布均匀性的精度分析及评定指标载荷分布均匀性的精度分析及评定指标 5.4 渐开线圆柱齿轮传动的精度设计渐开线圆柱齿轮传动的精度设计 载荷分布均匀性的评定指标载荷分布均匀性的
15、评定指标 评定齿轮的载荷分布均匀性的指标，在齿轮的齿宽方向评定齿轮的载荷分布均匀性的指标，在齿轮的齿宽方向用用螺旋线总偏差螺旋线总偏差F，是评定齿轮载荷分布均匀性的精度，是评定齿轮载荷分布均匀性的精度时所需采用的强制性检测精度指标；在齿高方向用时所需采用的强制性检测精度指标；在齿高方向用齿廓总齿廓总偏差偏差F。F合格条件为：螺旋线总偏差F不大于螺旋线总偏差的允许值F，即FF。5.4 渐开线圆柱齿轮传动的精度设计渐开线圆柱齿轮传动的精度设计5.4.5 齿侧间隙的精度分析及评定指标齿侧间隙的精度分析及评定指标 影响齿侧间隙的误差影响齿侧间隙的误差 齿轮副侧隙是指一对齿轮啮合时，非工作齿面间的间隙齿
16、轮副侧隙是指一对齿轮啮合时，非工作齿面间的间隙。适当的齿侧间隙是齿轮副正常工作的必要条件。形成齿轮副侧隙有两条有效的途径：赋予中心距正偏差，使中心距加大；赋予齿厚负偏差，使齿厚减薄。考虑到齿轮齿高方向的接触及箱体加工的特点，一般采用保持中心距不变(基中心距制)而减薄齿厚的方法获得侧隙。因此，评定齿轮副侧隙应对齿厚减薄量予以控制。此外，径向误差、切向误差将引起齿厚不均匀，使齿轮工作时侧隙不均匀。5.4 渐开线圆柱齿轮传动的精度设计渐开线圆柱齿轮传动的精度设计5.4.5 齿侧间隙的精度分析及评定指标齿侧间隙的精度分析及评定指标 侧隙的评定指标侧隙的评定指标 为控制齿厚减薄量，以获得必要的侧隙，可采
17、用下列评定指标：1.1.齿厚偏差齿厚偏差E Esnsn 齿厚偏差齿厚偏差E Esnsn是指在分度圆柱面上，实际齿厚与公称是指在分度圆柱面上，实际齿厚与公称齿厚（齿厚理论值）之差齿厚（齿厚理论值）之差。对于斜齿轮，指法向齿厚。5.4 渐开线圆柱齿轮传动的精度设计渐开线圆柱齿轮传动的精度设计 2.公法线长度偏差公法线长度偏差Ew 公法线长度是指齿轮上公法线长度是指齿轮上k个轮齿的两端异向齿廓间基圆切个轮齿的两端异向齿廓间基圆切线上的一段长度，即基圆上的一段弧长。公法线长度偏差线上的一段长度，即基圆上的一段弧长。公法线长度偏差Ew是指实际公法线长度是指实际公法线长度Wk与公称公法线长度的代数差。与公
18、称公法线长度的代数差。公法线长度偏差公法线长度偏差Ew之所以能代替齿厚偏差之所以能代替齿厚偏差Esn来反来反映齿厚减薄量，主要在于公法线长度内映齿厚减薄量，主要在于公法线长度内包含有齿厚的影响。包含有齿厚的影响。评定齿轮精度和侧隙的必检偏差项目评定齿轮精度和侧隙的必检偏差项目 标准规定评定标准规定评定齿轮齿轮精度精度的必的必检偏差项目为检偏差项目为(1)齿距偏差齿距偏差(2)齿廓偏差齿廓偏差(3)螺旋线偏差螺旋线偏差 评定评定齿侧间隙齿侧间隙的的 必检偏差项目为必检偏差项目为或或公法线长度偏差公法线长度偏差齿厚偏差齿厚偏差5.4 渐开线圆柱齿轮传动的精度设计渐开线圆柱齿轮传动的精度设计5.4
19、渐开线圆柱齿轮传动的精度设计渐开线圆柱齿轮传动的精度设计 5.4.6 齿轮副安装时的精度指标 齿轮是成对使用的，齿轮副轴线的中心距和平行度受齿轮副的制造和安装误差的综合影响，进而影响齿轮的使用要求。1.齿轮副中心距极限偏差齿轮副中心距极限偏差 -fafa+fa 5.4 渐开线圆柱齿轮传动的精度设计渐开线圆柱齿轮传动的精度设计2.齿轮副轴线平行度公差齿轮副轴线平行度公差3.箱体精度箱体精度 5.4.6 齿轮副安装时的精度指标 齿轮是成对使用的，齿轮副轴线的中心距和平行度受齿轮副的制造和安装误差的综合影响，进而影响齿轮的使用要求。5.4 渐开线圆柱齿轮传动的精度设计渐开线圆柱齿轮传动的精度设计 齿
20、轮的精度设计，就是根据齿轮传动的使用要求，确定：齿轮的精度设计，就是根据齿轮传动的使用要求，确定：齿轮的精度等级；齿轮的精度等级；齿轮的强制性检测精度指标的偏差允许值；齿轮的强制性检测精度指标的偏差允许值；齿轮的侧隙指标及其极限偏差；齿轮的侧隙指标及其极限偏差；齿轮坯的几何量精度；齿轮坯的几何量精度；齿轮副中心距的极限偏差和轴线的平行度公差。齿轮副中心距的极限偏差和轴线的平行度公差。5.4.7 渐开线圆柱齿轮精度设计5.4 渐开线圆柱齿轮传动的精度设计渐开线圆柱齿轮传动的精度设计 GB/T 10095.1、22008对强制性检测和非强制性检测对强制性检测和非强制性检测精度指标的公差（径向综合公
21、差除外）规定了精度指标的公差（径向综合公差除外）规定了012级共级共13个精度等级，分别用数字个精度等级，分别用数字0，1，2，12表示。表示。其中，其中，0级精度最高级精度最高，12级精度最低。级精度最低。齿轮的精度等级与公差值齿轮的精度等级与公差值 齿轮精度等级的选择齿轮精度等级的选择 在国标规定的13个精度等级中，02级精度齿轮的精度要求非常高，属有待发展的精度等级，35级为高精度等级，69级为中等精度等级，1012级为低精度等级。5.4 渐开线圆柱齿轮传动的精度设计渐开线圆柱齿轮传动的精度设计 齿轮精度等级的齿轮精度等级的标注标注 当齿轮传递运动准确性、传动平稳性及载荷分布均匀性的当齿
22、轮传递运动准确性、传动平稳性及载荷分布均匀性的各项精度指标选取不同精度等级时，图样上可按其顺序分别各项精度指标选取不同精度等级时，图样上可按其顺序分别标注其精度等级及括号的对应偏差允许值的符号和标准号，标注其精度等级及括号的对应偏差允许值的符号和标准号，或分别标注它们的精度等级和标准号。或分别标注它们的精度等级和标准号。例如，齿距累积总偏差允许值Fp和单个齿距偏差允许值fpt、齿廓总偏差允许值F均为8级，而螺旋线总偏差允许值F为7级时，图样上可标注为：8（Fp、fpt、F）、7（F）GB/T10095.12008或标注为：8-8-7 GB/T10095.12008 5.4 渐开线圆柱齿轮传动的
23、精度设计渐开线圆柱齿轮传动的精度设计 齿轮精度等级的标注齿轮精度等级的标注 当齿轮传递运动准确性、传动平稳性及载荷分布均匀性的各项精度指标选取相同精度等级时，图样上只标注该精度等级和标准号。例如，各精度指标的公差或偏差允许值均为7级时，可标注为：7 GB/T10095.12008 5.4 渐开线圆柱齿轮传动的精度设计渐开线圆柱齿轮传动的精度设计 齿轮坯的精度设计齿轮坯的精度设计 齿轮坯精度是指确定齿轮在设计、制造、检测和装配时齿轮坯精度是指确定齿轮在设计、制造、检测和装配时的基准面的尺寸精度、几何精度及表面粗糙度轮廓参数。的基准面的尺寸精度、几何精度及表面粗糙度轮廓参数。5.4 渐开线圆柱齿轮传动的精度设计渐开线圆柱齿轮传动的精度设计 齿轮的技术参数 小小 结结评定齿轮精度的评定齿轮精度的必检参数必检参数传递运动准确性：传递运动准确性：传动平稳性：传动平稳性：载荷分布均匀性：载荷分布均匀性：齿轮侧隙：齿轮侧隙：应掌握应掌握必检参数的名称代号及其含义。必检参数的名称代号及其含义。此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢