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1、YCF（中职）极限配合与测量技术第七章 直齿圆柱齿轮的公差与检测电子课件第七章第七章 直齿圆柱齿轮的公差与检测直齿圆柱齿轮的公差与检测第一节第一节 齿轮概述齿轮概述第二节第二节 齿轮误差的评定指标及检测齿轮误差的评定指标及检测第三节第三节 齿轮副误差的评定指标及检测齿轮副误差的评定指标及检测第四节第四节 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第一节第一节 齿轮概述齿轮概述一、对圆柱齿轮传动的使用要求一、对圆柱齿轮传动的使用要求 齿轮副的传动由齿轮副、轴、轴承及箱体零件和部件组齿轮副的传动由齿轮副、轴、轴承及箱体零件和部件组成。齿轮的结构形状复杂、种类繁多，加工和测量设备具有成
2、。齿轮的结构形状复杂、种类繁多，加工和测量设备具有显著特点和专用性。齿轮传动的使用要求可归纳为以下四项。显著特点和专用性。齿轮传动的使用要求可归纳为以下四项。1.1.传递运动准确性传递运动准确性 2.2.传动平稳性传动平稳性 3.3.载荷分布均匀性载荷分布均匀性 4.4.合理的齿轮副侧隙合理的齿轮副侧隙下一页下一页第一节第一节 齿轮概述齿轮概述二、齿轮误差来源二、齿轮误差来源 圆柱齿轮滚齿加工误差主要来源于机床一刀具一工件系圆柱齿轮滚齿加工误差主要来源于机床一刀具一工件系统的周期性误差，统的周期性误差，图图7-37-3为滚齿加工时的情况，主要加工误差为滚齿加工时的情况，主要加工误差有有:1.1
3、.齿坯孔与机床心轴有安装偏心齿坯孔与机床心轴有安装偏心 如如图图7-47-4(a)(a)所示，当齿坯孔与机床心轴有安装偏心所示，当齿坯孔与机床心轴有安装偏心e e时，时，加工出来的齿轮如加工出来的齿轮如图图7-47-4(b)(b)所示，在齿轮一转内产生齿圈径所示，在齿轮一转内产生齿圈径向跳动误差。同时齿距和齿厚也产生周期性的变化。向跳动误差。同时齿距和齿厚也产生周期性的变化。2.2.机床分度涡轮轴线与工作台中心线有安装偏心机床分度涡轮轴线与工作台中心线有安装偏心 长周期误差。长周期误差。3.3.机床分度蜗杆有安装偏心机床分度蜗杆有安装偏心 短周期误差。短周期误差。上一页上一页返返 回回第二节第
4、二节 齿轮误差的评定指标及检测齿轮误差的评定指标及检测一、影响传递运动准确性的第一、影响传递运动准确性的第I I组公差的组公差的评定指标及检测评定指标及检测1.1.切向综合误差切向综合误差F Fi i(公差公差F Fi i)2.2.齿距累积误差齿距累积误差 F Fn n(公差公差F Fn n)3.3.齿圈径向跳动误差齿圈径向跳动误差 F Fr r(公差公差F Fr r)4.4.径向综合误差径向综合误差F Fi i”(公差公差 F Fi i”)5.5.公法线长度变动公法线长度变动 F Fw w(公差公差F Fw w)下一页下一页第二节第二节 齿轮误差的评定指标及检测齿轮误差的评定指标及检测二、影
5、响传动平稳性的第二、影响传动平稳性的第1111组公差的评定组公差的评定指标及其检测指标及其检测1.1.切向一齿综合误差切向一齿综合误差f fi i (公差公差f fi i )2.2.径向一齿综合误差径向一齿综合误差f fi i”(公差公差f fi i”)3.3.齿形误差鱿齿形误差鱿f ff f(公差公差f ff f)4.4.基节偏差基节偏差 f fDbDb(极限偏差士极限偏差士f fDbDb)5.5.齿距偏差齿距偏差 f fDtDt(极限偏差士极限偏差士 f fDtDt)三、影响载荷分布均匀性评定指标及检测三、影响载荷分布均匀性评定指标及检测理论上直齿轮瞬间的接触线是一根平行于轴心线的直线理论
6、上直齿轮瞬间的接触线是一根平行于轴心线的直线K K一一K K，如，如图图7-247-24所示，而且是全齿面接触。所示，而且是全齿面接触。下一页下一页上一页上一页第二节第二节 齿轮误差的评定指标及检测齿轮误差的评定指标及检测实际上由于齿轮的制造和安装误差，接触线不可能全部分布实际上由于齿轮的制造和安装误差，接触线不可能全部分布于全齿宽。影响齿长接触的是齿向误差，影响齿高接触的是于全齿宽。影响齿长接触的是齿向误差，影响齿高接触的是齿形误差。齿形误差。齿向误差齿向误差 F FB B(公差公差F FB B)是指在分度圆柱面上，齿宽有效部分是指在分度圆柱面上，齿宽有效部分范围内，包容实际齿线的两条设计齿
7、线的端面距离，如范围内，包容实际齿线的两条设计齿线的端面距离，如图图7-257-25所示。所示。四、侧隙合理性的评定指标及检测四、侧隙合理性的评定指标及检测 侧隙是一对啮合轮齿的非工作齿面间留有的间隙，是一侧隙是一对啮合轮齿的非工作齿面间留有的间隙，是一对齿轮啮合时形成的，是齿轮副的设计参数。下面介绍单个对齿轮啮合时形成的，是齿轮副的设计参数。下面介绍单个齿轮评定齿轮副侧隙的指标。齿轮评定齿轮副侧隙的指标。1.1.齿厚偏差齿厚偏差 E Es s(上偏差上偏差E Essss 、下偏差、下偏差E Es i s i)2.2.公法线平均长度偏差公法线平均长度偏差 E EWmWm(上偏差上偏差E EWm
8、sWms 、下偏差、下偏差E EWm i Wm i)上一页上一页返返 回回第三节第三节 齿轮副误差的评定指标及检齿轮副误差的评定指标及检测测一、齿轮副切向综合指标及检测一、齿轮副切向综合指标及检测1.1.齿轮副的切向综合误差齿轮副的切向综合误差F Ficic(公差公差F Ficic)2.2.齿轮副的切向一齿综合误差齿轮副的切向一齿综合误差f ficic （公差（公差f ficic)二、齿软副的接触斑点及检测二、齿软副的接触斑点及检测安装好的齿轮副在轻微制动下，运转后齿面上分布的接触擦安装好的齿轮副在轻微制动下，运转后齿面上分布的接触擦亮痕迹亮痕迹(图图7-307-30的阴影线的阴影线)即为接触
9、斑点。即为接触斑点。三、齿轮副的侧隙及检测三、齿轮副的侧隙及检测 1.1.圆周侧隙圆周侧隙jt 齿轮副中一个齿轮固定时，另一个齿轮的圆周昆动量，齿轮副中一个齿轮固定时，另一个齿轮的圆周昆动量，称为齿轮副的圆周侧隙，以分度圆弧长计，称为齿轮副的圆周侧隙，以分度圆弧长计，图图7-317-31所示。所示。下一页下一页第三节第三节 齿轮副误差的评定指标及检齿轮副误差的评定指标及检测测 2.2.法向侧隙法向侧隙j jn n 齿轮副工作齿面接触时，非工作齿面之间的最小距离称为齿齿轮副工作齿面接触时，非工作齿面之间的最小距离称为齿轮副的法向侧隙。轮副的法向侧隙。j jn n =j=jt t cos a co
10、s a四、齿轮副安装误差及检测四、齿轮副安装误差及检测 1.1.齿轮副的中心距偏差齿轮副的中心距偏差 f fa a(极限偏差士极限偏差士f fa a)f fa a是指在齿轮副的齿宽中间平面内实际中心距与设计中是指在齿轮副的齿宽中间平面内实际中心距与设计中心距之差，如心距之差，如图图7-327-32所示，它主要影响侧隙。所示，它主要影响侧隙。2.2.轴线的平行度误差轴线的平行度误差 f fx x和和 f fy y(公差公差f fx x和和f fy y)如如图图7-327-32所示，所示，x x方向轴线平行度误差方向轴线平行度误差 f fx x为一对齿轮为一对齿轮的轴线在其基准平面上投影的平行度误
11、差，在等于全齿宽的的轴线在其基准平面上投影的平行度误差，在等于全齿宽的长度上测量。长度上测量。下一页下一页上一页上一页第三节第三节 齿轮副误差的评定指标及检齿轮副误差的评定指标及检测测y y方向轴线平行度误差方向轴线平行度误差 f fy y为一对齿轮的轴线在垂直于基准为一对齿轮的轴线在垂直于基准平面并且平行于基准轴线的平面上投影的平行度误差，在等平面并且平行于基准轴线的平面上投影的平行度误差，在等于全齿宽的长度上测量。于全齿宽的长度上测量。两条轴心线中任何一条都可作为基准轴线。基准平面是指包两条轴心线中任何一条都可作为基准轴线。基准平面是指包含基准轴线，并通过另一轴线与齿宽中间平面相交的点所形
12、含基准轴线，并通过另一轴线与齿宽中间平面相交的点所形成的平面。平行度误差主要影响侧隙及接触精度。成的平面。平行度误差主要影响侧隙及接触精度。上一页上一页返返 回回第四节第四节 渐开线圆柱齿轮精度标准及渐开线圆柱齿轮精度标准及应用应用一、精度等级一、精度等级(GB 10095-1988)(GB 10095-1988)标准对齿轮及齿轮副规定了标准对齿轮及齿轮副规定了1212个精度等级，用数字个精度等级，用数字1,2,1,2,3,123,12表示。其中表示。其中1 1级精度最高，级精度最高，1212级精度最低。齿轮副中级精度最低。齿轮副中两个齿轮精度等级一般取相同的。两个齿轮精度等级一般取相同的。1
13、,21,2级属于有待发展的精级属于有待发展的精度级，度级，3 53 5级属于高精度级，级属于高精度级，6868级属于中等精度级，级属于中等精度级，912912级级属于低精度级。标准以属于低精度级。标准以6 6级为基础级，各精度等级的公差值或级为基础级，各精度等级的公差值或极限偏差值列成数表以便查用。极限偏差值列成数表以便查用。二、精度等级的选择二、精度等级的选择按各项误差的特性及对传动性能的影响，将齿轮公差分成按各项误差的特性及对传动性能的影响，将齿轮公差分成I I、IIII、IIIIII三个公差组，如三个公差组，如表表7-27-2所示。首先根据用途确定主要所示。首先根据用途确定主要公差组的精
14、度等级，然后再确定其他两组的精度等级。公差组的精度等级，然后再确定其他两组的精度等级。下一页下一页第四节第四节 渐开线圆柱齿轮精度标准及渐开线圆柱齿轮精度标准及应用应用三、齿轮副的侧隙三、齿轮副的侧隙1.1.最小侧隙的最小侧隙的j jnminnmin确定确定齿轮副传动时的最小法向侧隙应能保证齿轮正常储油润滑和齿轮副传动时的最小法向侧隙应能保证齿轮正常储油润滑和补偿各种变形。主要从润滑方式和温度变化两方面来综合考补偿各种变形。主要从润滑方式和温度变化两方面来综合考虑，具体计算时可参考有关资料。虑，具体计算时可参考有关资料。2.2.齿厚上偏差齿厚上偏差E Essss的确定的确定3.3.齿厚公差齿厚
15、公差T Ts s的确定的确定T Ts s的大小主要取决于切齿加工时的径向进刀公差和齿圈径向的大小主要取决于切齿加工时的径向进刀公差和齿圈径向跳动公差，按一定公式计算。跳动公差，按一定公式计算。4.4.齿厚下偏差双齿厚下偏差双E Esisi的确定的确定E Esi=si=E Essss T Ts s ,可根据表可根据表7-157-15选取齿厚极限偏差代号作为齿选取齿厚极限偏差代号作为齿厚的下偏差。厚的下偏差。5.5.公法线平均长度极限偏差公法线平均长度极限偏差E EWms Wms、E EWmiWmi的确定的确定下一页下一页上一页上一页第四节第四节 渐开线圆柱齿轮精度标准及渐开线圆柱齿轮精度标准及应
16、用应用四、检验组的选择四、检验组的选择 由由表表7-27-2(公差组公差组)可以看出，影响齿轮传动性能的齿轮公可以看出，影响齿轮传动性能的齿轮公差或极限偏差项目众多，生产中不可能也没必要逐项检验。差或极限偏差项目众多，生产中不可能也没必要逐项检验。标准根据齿轮传动的使用要求、齿轮精度等级、各项指标的标准根据齿轮传动的使用要求、齿轮精度等级、各项指标的性质以及齿轮加工和检测的具体条件，对三个公差组各规定性质以及齿轮加工和检测的具体条件，对三个公差组各规定必要的检验项目的组合，称为公差组的检验组。具体规定见必要的检验项目的组合，称为公差组的检验组。具体规定见表表7-167-16和和表表7-177-
17、17。下一页下一页上一页上一页第四节第四节 渐开线圆柱齿轮精度标准及渐开线圆柱齿轮精度标准及应用应用五、齿坯精度及齿轮主要表面粗糙度五、齿坯精度及齿轮主要表面粗糙度 齿坯的加工精度对齿轮加工、检验和安装精度影响很大，齿坯的加工精度对齿轮加工、检验和安装精度影响很大，在一定条件下，用控制齿坯的精度来保证和提高齿轮的加工在一定条件下，用控制齿坯的精度来保证和提高齿轮的加工精度是一项积极的措施。因此，标准对齿轮的孔、轴、顶圆精度是一项积极的措施。因此，标准对齿轮的孔、轴、顶圆及基准面的径向和端面跳动公差作了具体规定，见及基准面的径向和端面跳动公差作了具体规定，见表表7-187-18和和表表7-197
18、-19。齿轮各部分的表面粗糙度见。齿轮各部分的表面粗糙度见表表7-207-20。上一页上一页返返 回回图图7-3滚切齿轮加工示意图滚切齿轮加工示意图返返 回回图图7-4齿坯安装偏心引起齿轮加工误齿坯安装偏心引起齿轮加工误差差返返 回回图图7-24直齿轮接触线直齿轮接触线返返 回回图图7-25直齿轮的齿向误差直齿轮的齿向误差返返 回回图图7-30接触斑点接触斑点返返 回回图图7-31齿轮副圆周侧隙齿轮副圆周侧隙返返 回回图图7-32中心距误差及平行度误差中心距误差及平行度误差返返 回回表表7-2齿轮三个公差组齿轮三个公差组返返 回回表表7-16各种机器常用齿轮的精度等各种机器常用齿轮的精度等级和检验指标级和检验指标返返 回回表表7-17齿轮检验组适用的精度等级齿轮检验组适用的精度等级和计量器具和计量器具返返 回回表表7-18齿坯公差精度等级齿坯公差精度等级返返 回回表表7-19齿坯基准面径向和端面跳动齿坯基准面径向和端面跳动公差公差返返 回回表表7-20齿轮主要表面粗糙度齿轮主要表面粗糙度Ra值值返返 回回