单个齿轮精度的评定指标课件.ppt

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1、Wang chenggang第第6 6章章渐开线圆柱齿轮的互换性渐开线圆柱齿轮的互换性及其检测及其检测Wang chenggang 一一 齿轮传动的精度要求齿轮传动的精度要求对不同用途的齿轮,传动精度要求有:对不同用途的齿轮,传动精度要求有:分度机构和读数机构的齿轮分度机构和读数机构的齿轮 传递运动的准确性传递运动的准确性高速动力齿轮高速动力齿轮,如减速器、如减速器、汽轮机等汽轮机等传递运动的平稳性传递运动的平稳性 传动侧隙传动侧隙载荷分布的均匀性载荷分布的均匀性低速动力齿轮低速动力齿轮,如轧钢、矿如轧钢、矿山及起重机械等山及起重机械等保证正常润滑、避免因发保证正常润滑、避免因发热而卡死热而卡

2、死Wang chenggang范成法范成法:利用刀具利用刀具 与被切齿轮的互与被切齿轮的互 相啮合运动切出相啮合运动切出 齿形的方法。齿形的方法。二二 齿轮的加工齿轮的加工插齿加工插齿加工Wang chenggang分度蜗轮分度蜗轮齿轮毛坯齿轮毛坯滚刀滚刀滚齿加工滚齿加工0000e e几几e e运运00Wang chenggang三三 齿轮的加工误差齿轮的加工误差1 1 几何偏心(几何偏心(e e几几):分度传动链分度传动链齿坯齿坯分度蜗轮分度蜗轮蜗杆蜗杆滚刀滚刀滚齿加工示意图滚齿加工示意图e运e几00在加工中就是齿坯的安装偏心。在加工中就是齿坯的安装偏心。Wang chenggang几何偏心

3、造成的结果几何偏心造成的结果 如图如图 a a),齿坯孔轴线,齿坯孔轴线oo与其回转轴线与其回转轴线oo不重合,不重合,产生偏心量产生偏心量。此此时时,滚滚刀至刀至oo的距离在切的距离在切齿过齿过程中保持程中保持不不变变,因而切出的,因而切出的齿齿圈就以圈就以oo为轴线为轴线,使得,使得齿齿圈上各圈上各齿齿到孔到孔轴线轴线距离不相等,造成距离不相等,造成齿齿距和距和齿齿厚的不均匀,厚的不均匀,远远离离轴轴线线oo一一边边的的齿齿距距变长变长,靠近,靠近oo一一边边的的齿齿距距变变短(短(见图见图b b)。)。Wang chenggang2 2 运动偏心(运动偏心(e e运运):):分度传动链分

4、度传动链齿坯齿坯分度蜗轮分度蜗轮蜗杆蜗杆滚刀滚刀滚齿加工示意图滚齿加工示意图e运e几00是由于机床分度蜗轮加工误差及安装是由于机床分度蜗轮加工误差及安装偏心引起的。偏心引起的。Wang chenggang运动运动偏心造成的结果偏心造成的结果 蜗杆匀速旋转时,蜗轮和齿坯将产生不均匀回转,从而蜗杆匀速旋转时,蜗轮和齿坯将产生不均匀回转,从而使被加工齿坯在切齿中的圆周速度,以一转为周期快慢不使被加工齿坯在切齿中的圆周速度,以一转为周期快慢不均的变化。齿廓被多切或少切,引起齿距分布不均匀。均的变化。齿廓被多切或少切,引起齿距分布不均匀。Wang chenggang3 3 机床传动链误差:机床传动链误差

5、:4 4 刀具的制造、安装刀具的制造、安装误差:误差:e运00分度传动链分度传动链齿坯齿坯分度蜗轮分度蜗轮蜗杆蜗杆滚刀滚刀滚齿加工示意图滚齿加工示意图e几 由分度链各元件误差尤其是分度蜗杆的径向跳动和由分度链各元件误差尤其是分度蜗杆的径向跳动和轴向窜动影响,还有差动链误差轴向窜动影响,还有差动链误差引起的。引起的。刀具径向跳动、轴向窜动及齿形角误差引起的。刀具径向跳动、轴向窜动及齿形角误差引起的。Wang chenggang1 长周期误差:长周期误差:指齿轮转一转范围内,最大误差值只指齿轮转一转范围内,最大误差值只出现一次。主要是由出现一次。主要是由e e几几和和e e运运引起的。引起的。主要

6、影响齿轮传递运动的准确性主要影响齿轮传递运动的准确性2 短周期误差短周期误差及及刀具的误差刀具的误差:指齿轮转一转范围内,误差多次重复出现。指齿轮转一转范围内,误差多次重复出现。主要受主要受分度蜗杆、刀具误差的影响。分度蜗杆、刀具误差的影响。主要影响齿轮传递运动的平稳性主要影响齿轮传递运动的平稳性3 机床导轨、齿坯误差机床导轨、齿坯误差:主要影响齿轮载荷分布均匀性主要影响齿轮载荷分布均匀性齿轮的加工误差特点:齿轮的加工误差特点:径向误差、切向误差、轴向误差且加工误差具有周期性径向误差、切向误差、轴向误差且加工误差具有周期性按误差的方向按误差的方向误差的性质:误差的性质:Wang chengga

7、ng齿轮公差齿轮公差一、齿距偏差一、齿距偏差+fpt理论齿距实际齿距1、单个齿距偏差、单个齿距偏差 指在分度圆上指在分度圆上(允许在齿高中部测量允许在齿高中部测量)实际齿距与理实际齿距与理论齿距之差。实际论齿距之差。实际 理论理论 为正,实际为正,实际 理论理论 为负。为负。Wang chenggang2、齿距累积偏差、齿距累积偏差+理论弧长实际弧长分度圆任意任意 k个齿距的实际弧长与理论弧长的代数差个齿距的实际弧长与理论弧长的代数差 除另有规定,除另有规定,被限定在不大于被限定在不大于1/8的圆周上评定。因的圆周上评定。因此,此,的允许值适用于齿距数的允许值适用于齿距数k为为2到小于到小于z

8、/8的弧段内。的弧段内。Wang chenggang3、齿距累积总偏差、齿距累积总偏差 是指齿轮同侧齿面任意弧段是指齿轮同侧齿面任意弧段(k=1 至至 k=z)内的最大齿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。距累积偏差。它表现为齿距累积偏差曲线的总幅值。理论齿廓位置实际齿廓位置Fp(37)12 3456 781齿序齿序Wang chenggang二、齿廓偏差二、齿廓偏差1、齿廓总偏差、齿廓总偏差在计值范围内,包容实际齿廓迹线的两条设计齿在计值范围内,包容实际齿廓迹线的两条设计齿廓迹线间的距离,廓迹线间的距离,齿顶倒棱高度齿廓总偏廓总偏差设计齿形计值范围计值范围Wang che

9、nggang 在齿廓记录仪图形中,横坐标为实际齿廓上各点在齿廓记录仪图形中,横坐标为实际齿廓上各点的展开角,纵坐标为实际齿廓对理想渐开线的变动。的展开角,纵坐标为实际齿廓对理想渐开线的变动。当实际齿廓为理想渐开线时,其记录图形为一条平行当实际齿廓为理想渐开线时,其记录图形为一条平行于横坐标的直线。于横坐标的直线。齿顶齿顶齿根齿根Wang chenggang2、齿廓形状偏差、齿廓形状偏差 在计值范围内,包容实际齿廓迹线的两条与平均齿廓在计值范围内,包容实际齿廓迹线的两条与平均齿廓迹线完全相同的曲线间的距离,且两条曲线与平均齿廓迹迹线完全相同的曲线间的距离,且两条曲线与平均齿廓迹线的距离为常数。线

10、的距离为常数。齿顶齿顶齿根齿根Wang chenggang3、齿廓倾斜偏差、齿廓倾斜偏差 在计值范围的两端与平均齿廓迹线相交的两条设计在计值范围的两端与平均齿廓迹线相交的两条设计齿廓迹线间的距离。齿廓迹线间的距离。齿顶齿顶齿根齿根Wang chenggang三、齿向精度三、齿向精度 齿向精度用于控制齿轮实际齿面方向的变动。齿向由齿向精度用于控制齿轮实际齿面方向的变动。齿向由齿面齿面与与分度圆柱面分度圆柱面的交线,即齿线的交线,即齿线(亦称齿向线亦称齿向线)表示。不表示。不修形的直齿轮的齿线为直线,不修形的斜齿轮的齿线为螺修形的直齿轮的齿线为直线,不修形的斜齿轮的齿线为螺旋线。旋线。FWang

11、chenggang1、螺旋线总偏差、螺旋线总偏差 在计值范围内,包容实际螺旋线迹线的两条设计螺旋在计值范围内,包容实际螺旋线迹线的两条设计螺旋线迹线间的距离。线迹线间的距离。在齿线记录仪图形中,横坐标为齿轮轴线方向,纵坐在齿线记录仪图形中,横坐标为齿轮轴线方向,纵坐标为实际齿线对理想齿线的变动。因此,当实际齿线为理标为实际齿线对理想齿线的变动。因此,当实际齿线为理想螺旋线时,其记录图形为一条平行于横坐标的直线。想螺旋线时,其记录图形为一条平行于横坐标的直线。Wang chenggang2、螺旋线形状偏差、螺旋线形状偏差 在计值范围内,包容实际螺旋线迹线的两条与平均螺在计值范围内,包容实际螺旋线

12、迹线的两条与平均螺旋线迹线完全相同的曲线间的距离,且两条曲线与平均螺旋线迹线完全相同的曲线间的距离,且两条曲线与平均螺旋线迹线的距离为常数旋线迹线的距离为常数。Wang chenggang3、螺旋线倾斜偏差、螺旋线倾斜偏差 在计值范围的两端与平均螺旋线迹线相交的设计螺在计值范围的两端与平均螺旋线迹线相交的设计螺旋线迹线间的距离旋线迹线间的距离。Wang chenggang四、综合精度四、综合精度1、切向综合总偏差、切向综合总偏差 切向综合总偏差切向综合总偏差 ,是指被测齿轮与理想精确的测量,是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮单面啮合时,被测齿轮一转内,齿轮分度圆上实际圆齿轮单面啮合时,被测齿轮一

13、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。周位移与理论圆周位移的最大差值。Wang chenggang被测齿轮与理想精确的测量齿轮单面啮合。被测齿轮与理想精确的测量齿轮单面啮合。理想精确齿轮理想精确齿轮被测齿轮被测齿轮单面啮合单面啮合Wang chenggang2、一齿切向综合偏差、一齿切向综合偏差 一齿切向综合偏差,就是一个齿距内的切向综合偏差。一齿切向综合偏差,就是一个齿距内的切向综合偏差。ifWang chenggang3、径向综合总偏差、径向综合总偏差 径向综合总偏差径向综合总偏差 是在径向是在径向(双面双面)综合检验时,产品综合检验时,产品齿轮的左右齿面同时与测量齿轮接

14、触,并转过一整圈时出齿轮的左右齿面同时与测量齿轮接触,并转过一整圈时出现的中心距最大值和最小值之差。现的中心距最大值和最小值之差。Wang chenggang 在齿轮双面啮合综合检查仪上测量,若齿轮存在径向在齿轮双面啮合综合检查仪上测量,若齿轮存在径向误差(如几何偏心)及短周期误差(如齿廓偏差),则齿误差(如几何偏心)及短周期误差(如齿廓偏差),则齿轮与测量齿轮双面啮合的中心距会发生变化。轮与测量齿轮双面啮合的中心距会发生变化。被测齿轮测量齿轮a双面啮合综合检查仪双面啮合综合检查仪Wang chenggang 一齿径向综合偏差一齿径向综合偏差 是当产品齿轮啮合一整圈时,是当产品齿轮啮合一整圈时

15、,对应一个齿距对应一个齿距(360/z)的径向综合偏差值。的径向综合偏差值。360/z的最大值的最大值4、一齿径向综合偏差、一齿径向综合偏差Wang chenggang5、径向跳动、径向跳动 指齿轮在一转范围内,测头(球形、圆柱形、砧形)指齿轮在一转范围内,测头(球形、圆柱形、砧形)在齿槽内于齿高中部与左右齿面双面接触,测头相对于在齿槽内于齿高中部与左右齿面双面接触,测头相对于齿轮轴线的最大变动量。齿轮轴线的最大变动量。Wang chenggang测量方法:测量方法:可在齿圈径向跳动仪,万能测齿仪或普通偏摆可在齿圈径向跳动仪,万能测齿仪或普通偏摆仪上测量。仪上测量。把测量头(球形或圆锥形)或小

16、圆柱放在齿间,逐把测量头(球形或圆锥形)或小圆柱放在齿间,逐齿进行测量。在轮齿一转中指示表最大读数与最小读数齿进行测量。在轮齿一转中指示表最大读数与最小读数之差即之差即Wang chenggang 切向综合精度(切向综合精度(、)只与齿轮同侧齿面的偏差有)只与齿轮同侧齿面的偏差有关,比较接近齿轮的实际工作状态,可以满足较高精度关,比较接近齿轮的实际工作状态,可以满足较高精度齿轮的传动功能要求;径向综合精度(齿轮的传动功能要求;径向综合精度(、)与齿)与齿轮两侧齿面的偏差的综合结果有关,只适用于一般和较轮两侧齿面的偏差的综合结果有关,只适用于一般和较低精度齿轮的传动功能要求。由实际测量方法可以看

17、出,低精度齿轮的传动功能要求。由实际测量方法可以看出,径向综合偏差与径向跳动都只反映了齿面对齿轮轴线的径向综合偏差与径向跳动都只反映了齿面对齿轮轴线的径向位置偏差,而直接影响齿轮传动精度的是其切向位径向位置偏差,而直接影响齿轮传动精度的是其切向位置偏差。置偏差。Wang chenggang渐开线圆柱齿轮精度标准及应用渐开线圆柱齿轮精度标准及应用 一、渐开线圆柱齿轮的精度标准一、渐开线圆柱齿轮的精度标准 a)圆柱齿轮圆柱齿轮 精度制精度制 第第1部分:轮齿同侧齿面偏差的定义和允许部分:轮齿同侧齿面偏差的定义和允许值值(GB/T 10095.12008)。b)圆柱齿轮圆柱齿轮 精度制精度制 第第2

18、部分:径向综合偏差与径向跳动的定义部分:径向综合偏差与径向跳动的定义和允许值和允许值(GB/T 10095.22008)。c)渐开线圆柱齿轮精度渐开线圆柱齿轮精度 检验细则检验细则(GB/T 139242008)。d)圆柱齿轮圆柱齿轮 检验实施规范检验实施规范 第第1部分:轮齿同侧齿面的检验部分:轮齿同侧齿面的检验(GB/Z 18620.12002)。e)圆柱齿轮圆柱齿轮 检验实施规范检验实施规范 第第2部分:径向综合偏差、径向跳部分:径向综合偏差、径向跳动、齿厚和侧隙的检验动、齿厚和侧隙的检验(GB/Z 18620.22002)。f)圆柱齿轮圆柱齿轮 检验实施规范检验实施规范 第第3部分:齿

19、轮坯、轴中心距和轴部分:齿轮坯、轴中心距和轴线平行度线平行度(GB/Z 18620.32002)。g)圆柱齿轮圆柱齿轮 检验实施规范检验实施规范 第第4部分:表面结构和轮齿接触斑部分:表面结构和轮齿接触斑点的检验点的检验(GB/Z 18620.42002)。Wang chenggang1、适用范围、适用范围 GB/T 10095.1GB/T 10095.120082008规定了单个渐开线圆柱齿轮轮齿规定了单个渐开线圆柱齿轮轮齿同侧齿面的精度制同侧齿面的精度制GB/T 10095.2GB/T 10095.220082008规定了单个渐开线圆柱齿轮径向规定了单个渐开线圆柱齿轮径向综合偏差与径向跳动

20、的精度制。综合偏差与径向跳动的精度制。两标准均只适用于单个齿轮的各要素,而不包括相互两标准均只适用于单个齿轮的各要素,而不包括相互啮合的齿轮副的精度。啮合的齿轮副的精度。Wang chenggang2、齿轮精度等级、公差值及选用、齿轮精度等级、公差值及选用 a)精度等级精度等级 GB/T 10095.12008规定了齿轮的规定了齿轮的13个精度等级,用个精度等级,用0、1、2、3、12表示,其中表示,其中0级精度最高,级精度最高,12级精度最低。级精度最低。GB/T 10095.22008中的径向综合总偏差中的径向综合总偏差 和一齿径和一齿径向综合偏差向综合偏差 只规定了只规定了412共共9

21、个精度等级。其中个精度等级。其中4级精级精度最高,度最高,12级精度最低。级精度最低。Wang chenggangb)公差值公差值 各项目参数偏差值的最大允许值,分别见表各项目参数偏差值的最大允许值,分别见表6.26.12。其中,一齿切向综合偏差其中,一齿切向综合偏差 按表按表6.7查得相应的查得相应的 值后,乘以与总重合度值后,乘以与总重合度 有关的系数以后得到。有关的系数以后得到。切向综合总偏差切向综合总偏差 的允许值可按下式计算得到:的允许值可按下式计算得到:Wang chenggangc)选用选用 齿轮各项目参数的精度等级一般取成相同等级,特殊齿轮各项目参数的精度等级一般取成相同等级,

22、特殊情况也可取成不同级(一般相差情况也可取成不同级(一般相差1级)。级)。目前多采用经过实践验证的齿轮精度所适用的产品性目前多采用经过实践验证的齿轮精度所适用的产品性能、工作条件等经验资料,进行齿轮精度类比法的选择。能、工作条件等经验资料,进行齿轮精度类比法的选择。Wang chenggangWang chenggang3、精度项目的选用、精度项目的选用 精度项目的选用主要考虑精度项目的选用主要考虑精度级别精度级别、项目间的协调、项目间的协调、生产批量和检测费用等因素。生产批量和检测费用等因素。精度等级较高的齿轮,应该选用同侧齿面的精度项目精度等级较高的齿轮,应该选用同侧齿面的精度项目 精度等

23、级较低的齿轮,可以选用径向综合偏差或径向精度等级较低的齿轮,可以选用径向综合偏差或径向跳动偏差等双侧齿面的精度项目。跳动偏差等双侧齿面的精度项目。Wang chenggang 当运动精度的要求选用切向综合总偏差当运动精度的要求选用切向综合总偏差 时,传动时,传动平稳性的要求最好选用一齿切向综合偏差平稳性的要求最好选用一齿切向综合偏差 ;当运动精;当运动精度的要求选用齿距累积总偏差度的要求选用齿距累积总偏差 时,传动平稳性的要求时,传动平稳性的要求最好选用单个齿距偏差最好选用单个齿距偏差 。因为两种功能要求可以用同。因为两种功能要求可以用同一种方法进行测量和检验。一种方法进行测量和检验。生产批量

24、较大时,宜采用综合性项目,如切向综合偏生产批量较大时,宜采用综合性项目,如切向综合偏差和径向综合偏差,以减少测量费用。差和径向综合偏差,以减少测量费用。需要注意的是,在齿轮精度设计时,如果给出按需要注意的是,在齿轮精度设计时,如果给出按GB/T 10095.12008的某级精度而无其它规定时,则该齿的某级精度而无其它规定时,则该齿轮的同侧齿面的各精度项目均按该精度等级确定其公差轮的同侧齿面的各精度项目均按该精度等级确定其公差或偏差的最大允许值。或偏差的最大允许值。Wang chenggangWang chenggangWang chenggang5、齿轮副侧隙及其确定、齿轮副侧隙及其确定 要使

25、齿轮传动具有所必需的侧隙,通常在加工中是采要使齿轮传动具有所必需的侧隙,通常在加工中是采取减薄齿厚或加深吃刀深度来获得齿侧间隙。取减薄齿厚或加深吃刀深度来获得齿侧间隙。齿厚极限偏差的计算法步骤如下齿厚极限偏差的计算法步骤如下:(1)首先确定齿轮副所需的最小法向侧隙首先确定齿轮副所需的最小法向侧隙 齿轮副的侧隙由齿轮的工作条件决定,与齿轮的精齿轮副的侧隙由齿轮的工作条件决定,与齿轮的精度等级无关度等级无关。如汽轮机中的齿轮传动工作温升高,为保证。如汽轮机中的齿轮传动工作温升高,为保证正常润滑,避免因发热而卡死,要求有大的保证侧隙。而正常润滑,避免因发热而卡死,要求有大的保证侧隙。而对于有正反转或

26、读数机构中的传动齿轮,为避免空程影响,对于有正反转或读数机构中的传动齿轮,为避免空程影响,则要求较小的保证侧隙。则要求较小的保证侧隙。Wang chenggang二、渐开线圆柱齿轮的图样标注二、渐开线圆柱齿轮的图样标注 例例1 1 已知某通用减速器中有一对直齿圆柱齿轮副,已知某通用减速器中有一对直齿圆柱齿轮副,模数模数m m=4mm=4mm,小齿轮齿数,小齿轮齿数 =30=30,大齿轮齿数,大齿轮齿数=96=96,齿,齿形角形角 =20=20,两齿轮宽度,两齿轮宽度 =40 mm=40 mm,小齿轮内孔小齿轮内孔直径为直径为40mm,主动齿轮小齿轮转速主动齿轮小齿轮转速1000r/min100

27、0r/min,小批生,小批生产。试确定小齿轮的精度等级、精度项目、列出其各偏产。试确定小齿轮的精度等级、精度项目、列出其各偏差的允许值以及齿厚偏差和齿坯精度要求。差的允许值以及齿厚偏差和齿坯精度要求。Wang chenggang 解:解:(1)确定精度等级确定精度等级 通用减速器中齿轮可根据圆周速度确定精度等级,小通用减速器中齿轮可根据圆周速度确定精度等级,小齿轮圆周速度齿轮圆周速度v为:为:=(4301000)/(100060)=6.28(m/s)查表教材表查表教材表6.14,选定该齿轮的精度为,选定该齿轮的精度为7级。并选定级。并选定GB/T 10095.1和和GB/T 10095.2的各

28、精度项目具有相同的的各精度项目具有相同的精度等级。精度等级。Wang chenggang(2)确定精度项目偏差的允许值确定精度项目偏差的允许值 参照教材表参照教材表6.10,选定为,选定为 、和和 三个精度项目,三个精度项目,小、大齿轮偏差允许值见下表小、大齿轮偏差允许值见下表Wang chenggang 由由 确定齿厚的上偏差确定齿厚的上偏差 由教材表由教材表918查得查得 =0.0405mm,=20。并设大小两个齿轮齿厚上偏差相等,则并设大小两个齿轮齿厚上偏差相等,则=0.1397(mm)=Wang chenggang 由由 确定齿厚的公差确定齿厚的公差 由教材表由教材表9 17、922查

29、得查得齿厚下偏差为:齿厚下偏差为:Wang chenggang(4)公法线平均长度极限偏差公法线平均长度极限偏差 公法线长度偏差可由齿厚偏差计算得到公法线长度偏差可由齿厚偏差计算得到=0.1397cos20=0.131(mm)=0.2067cos20=0.194(mm)跨跨k个齿的公法线公称长度可按照下式计算个齿的公法线公称长度可按照下式计算 当当=20。时时,公法线长度的公称值公法线长度的公称值 =m 1.476(2k-1)+0.014z,k=z/9+0.5公法线长度及其极限偏差应为公法线长度及其极限偏差应为=43.008 Wang chenggang(5)确定齿坯技术要求确定齿坯技术要求

30、由表由表925可确定齿轮孔或轴的尺寸公差、顶圆直径公差可确定齿轮孔或轴的尺寸公差、顶圆直径公差 小齿轮内孔尺寸公差取小齿轮内孔尺寸公差取H7,为,为 齿顶圆既不作加工基准,也不作测量基准,其尺寸公齿顶圆既不作加工基准,也不作测量基准,其尺寸公差取差取h11,即,即 由表由表923可确定齿坯基准面径向圆跳动和端面圆跳动。可确定齿坯基准面径向圆跳动和端面圆跳动。径向圆跳动取径向圆跳动取0.3 =0.005mm 端面圆跳动取端面圆跳动取0.2(d/b)=0.010mm 小齿轮各表面的粗糙度要求可由表小齿轮各表面的粗糙度要求可由表924查得。查得。齿面齿面 为为1.6;基准孔基准孔 为为1.6;基准端面基准端面 为为3.2;Wang chenggangWang chenggang图916 小齿轮工作图

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