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1、第第1010章章 圆柱齿轮精度设计与检测圆柱齿轮精度设计与检测(3)(3)10.3 10.3 圆柱齿轮精度设计圆柱齿轮精度设计-(2)10.3.1 齿轮精度等级的选用齿轮精度等级的选用-(3)1.选用依据选用依据-(3)(3)2.选用方法选用方法-(4)(4)10.3.2 10.3.2 最小法向侧隙最小法向侧隙j jbnminbnmin的计算及其控制的计算及其控制-(5)1.jbnmin的计算公式的计算公式 -(5)(5)2.齿厚上、下偏差的计算齿厚上、下偏差的计算-(7)(7)3.公法线长度上、下偏差的计算公法线长度上、下偏差的计算 -(9)(9)10.3.3 齿轮副和齿坯精度齿轮副和齿坯精
2、度-(10)1.齿轮副的精度齿轮副的精度-(10)2.齿坯精度齿坯精度(图图10.13 图图10.14)-(13)10.3.410.3.4齿轮精度设计示例齿轮精度设计示例 -(16)(16)作业作业:思考题思考题4、7，作业题，作业题 1-(36)本本 章章 重重 点点-(36)作业题解释作业题解释-(37)应用数值表应用数值表-(38)110.3 10.3 圆柱齿轮精度设计圆柱齿轮精度设计 设计设计内容内容(1)精度等级及其评定参数精度等级及其评定参数(2)jbnmin及其控制及其控制(3)齿坯精度齿坯精度(4)齿轮副精度齿轮副精度2(2)根据使用要求和工作条件根据使用要求和工作条件(线速度
3、线速度v、功功 率、工作持续时间率、工作持续时间 和寿命等和寿命等)。10.3.1 齿轮精度等级的选用齿轮精度等级的选用 1.选用依据选用依据(1)根据齿轮用途根据齿轮用途(分度、变速、传递转矩等分度、变速、传递转矩等)通通常常运运动动精精度度不不能能低低过过平平稳稳性性精精度度2级级和和高高过过1级，接触精度不能低于级，接触精度不能低于平稳性平稳性精度。精度。首首先先确确定定主主要要用用途途方方面面的的精精度度等等级级，然然后后按按三三项项精精度度之之间间的的关关系系确确定定其其他他使使用用方方面面要要求求的的精精度等级。度等级。运动精度、平稳性精度和运动精度、平稳性精度和接触精度之间的关系
4、接触精度之间的关系为：为：32.选用方法选用方法(2)计算法计算法(1)类比法类比法 类比法是按齿轮的用途和工作条件类比法是按齿轮的用途和工作条件(v)等进行等进行对比选择。对比选择。从从表表10.4和表和表10.5中选出平稳性精度等级中选出平稳性精度等级（因为（因为平稳性平稳性是三项精度中的是三项精度中的核心核心）。）。然后根据它们然后根据它们之间的关系确定运动精度和之间的关系确定运动精度和接触精度。接触精度。精密传动齿轮：计算精密传动齿轮：计算 高速齿轮：计算圆周速度高速齿轮：计算圆周速度 或噪音大小或噪音大小重载齿轮：计算强度或计重载齿轮：计算强度或计 算寿命算寿命410.3.2 10.
5、3.2 最小法向侧隙最小法向侧隙j jbnminbnmin的计算及其控制的计算及其控制 1.jbnmin的计算公式的计算公式 此式应用条件：此式应用条件：（1）齿轮和箱体为）齿轮和箱体为黑色黑色金属材料金属材料，（2）v 15 m/s。实际上是考虑了实际上是考虑了温度温度变化和变化和润滑润滑所需要的侧隙。所需要的侧隙。也可直接查表也可直接查表10.6。52008)62.齿厚上、下偏差的计算齿厚上、下偏差的计算 齿轮传动同孔、轴配合一样，也有基准制问题，齿轮传动同孔、轴配合一样，也有基准制问题，即基齿厚制即基齿厚制(h)和和基中心距制基中心距制 (H)。式中：式中：为中心距极限偏差为中心距极限偏
6、差(表表10.8)(1)的计算的计算 式（式（10.510.5）标准规定采用后者，即标准规定采用后者，即改变齿厚改变齿厚达到所需侧隙。达到所需侧隙。7br 为切齿径向进刀公差为切齿径向进刀公差（表（表10.7）。）。(2)的计算式中83.公法线长度上、下偏差的计算公法线长度上、下偏差的计算 故换算时应从齿厚中扣除故换算时应从齿厚中扣除Fr的影响。的影响。对外齿轮对外齿轮由 Esns、EsniEbns、Ebni由于齿坯安装偏心由于齿坯安装偏心(e几几)产生的产生的Fr，齿厚尺寸，但不影响公法线长度。齿厚尺寸，但不影响公法线长度。换换 算算 成成Fr影影 响响EbnEsnFr910.3.3 齿轮副
7、和齿坯精度齿轮副和齿坯精度 1.齿轮副的精度齿轮副的精度(1)中心距偏差中心距偏差(2)轴线平行度偏差轴线平行度偏差图图10.11 轴线平行度偏差轴线平行度偏差垂直平面上的垂直平面上的平平行度偏差行度偏差轴线平面上的轴轴线平面上的轴线平行度偏差线平行度偏差10轴线平行度偏差允许值为：轴线平行度偏差允许值为：轴线平面上的平行度最大推荐值轴线平面上的平行度最大推荐值 见式（见式（10.1010.10）垂直平面上的平行度最大推荐值垂直平面上的平行度最大推荐值 见式（见式（10.1110.11）式中式中 b 齿宽，齿宽，L 箱体上的轴承跨距，箱体上的轴承跨距，F 螺旋线总公差。螺旋线总公差。11（3）
8、接触接触 斑点斑点2008）122.齿坯精度齿坯精度(图图10.13 图图10.14)是指在轮齿加工前供是指在轮齿加工前供制造齿轮的工件制造齿轮的工件。齿轮坯齿轮坯（简称（简称齿坯齿坯）:它它对对齿齿轮轮的的加加工工、检检验验和和安安装装精精度度都都有有影响。影响。因此，控制齿因此，控制齿坯质量来提高齿轮坯质量来提高齿轮加工精度是一项有加工精度是一项有效的措施。效的措施。图图10.13 带孔齿轮的齿坯公差带孔齿轮的齿坯公差13(1)孔和顶圆；孔和顶圆；带孔齿轮的齿坯精度是指（图带孔齿轮的齿坯精度是指（图10.13）：）：(2)径向径向Sr基准面；基准面；（3）轴向）轴向Si基准面。基准面。Si
9、Sr图图10.13 带孔齿轮的齿坯公差带孔齿轮的齿坯公差14齿轮轴的齿坯精度是指（图齿轮轴的齿坯精度是指（图10.14）：）：(1)轴颈和顶圆；轴颈和顶圆；(2)径向径向Sr基准面；基准面；（3）轴向）轴向Si基准面。基准面。SrSi1510.3.410.3.4齿轮精度设计示例齿轮精度设计示例 已已知知某某机机床床主主轴轴箱箱传传动动轴轴上上的的一一对对直直齿齿齿齿轮轮，z1=26,z2=56,m=2.75,b1=28,b2=24,内内 孔孔 D=30,n1=1650r/min，L=90,齿齿轮轮、箱箱体体材材料料为为黑黑色色金金属属，单单件小批生产。件小批生产。并将设计的各项技术要求要求标注
10、在齿并将设计的各项技术要求要求标注在齿轮工作图上。轮工作图上。要求设计小齿轮精度，要求设计小齿轮精度，16解解:(1)确定齿轮精度等级确定齿轮精度等级 由由题题意意可可知知，该该齿齿轮轮为为机机床床传传动动转转速速用用，由表由表10.4精度等级为精度等级为 38级。级。计算齿轮的圆周速度：计算齿轮的圆周速度：17 根据根据 v=6.2m/s,直齿齿轮，查表直齿齿轮，查表10.5得平稳得平稳性精度等级为性精度等级为 由由于于该该齿齿轮轮的的运运动动精精度度要要求求不不高高，传传递递动动力不大，故力不大，故三项精度要求均取三项精度要求均取7级。级。在图样上标注为：在图样上标注为：7 级。7 GB/
11、T 10095.118(2)确定齿轮的必检参数及其允许值确定齿轮的必检参数及其允许值 0.0380.0120.016由由 d1=m z=2.7526=71.5和和7级精度级精度，查表查表10.1得得运动精度：运动精度：FP=(一般不需检验一般不需检验FPK)平稳性精度：平稳性精度：fpt=F=0.017（见下页）见下页）载荷分布均匀性：载荷分布均匀性：F=2008）单个齿距偏差单个齿距偏差齿距累积齿距累积总偏差总偏差FP齿廓总偏齿廓总偏190.017 由由 d1=m z=2.7526=71.5、b1=28和精度和精度等级为等级为7级，查表级，查表10.2得得载荷分布均匀性：载荷分布均匀性：F=
12、2008)总偏差总偏差20(3)确定最小法向侧隙和齿厚的上、下偏差确定最小法向侧隙和齿厚的上、下偏差 由由 式（式（10.2）：）：计算计算最小法向侧隙最小法向侧隙21 Esns的计算的计算 由由 式（式（10.4）得得=0.036由由 表表10.8 得得 0.027 fa =2223 Esni 的计算的计算 由表由表10.1 得得 Fr=由由 表表10.7 得得 br=由由 式（式（10.7）=0.074 (表表3.2)IT90.0324(4)计算公法线的公称长度及其上、下偏差计算公法线的公称长度及其上、下偏差 WK 计算计算由由 式（式（10.17）由由 式（式（10.16）25 计算计算
13、 Ebns、Ebni由由 式（式（10.810.9）则在图样上标注为则在图样上标注为26(5)确定齿坯精度确定齿坯精度 内孔内孔 尺寸公差由尺寸公差由 表表10.10 得得 IT7在图上的标注为在图上的标注为30H7E27由由 式式(10.1213)（取下面（取下面两式中小值两式中小值）得）得内孔的圆柱度公差内孔的圆柱度公差28尺寸公差尺寸公差 由表由表10.10得得da=m(z1+2)=2.75(26+2)=77 顶圆顶圆 若顶圆为加工和测量基准时若顶圆为加工和测量基准时 在图上标注为在图上标注为 77 h8 IT829由式（由式（10.15）得得也不需规定圆跳动和圆柱度公差。也不需规定圆跳
14、动和圆柱度公差。顶圆的顶圆的圆柱度公差圆柱度公差（同内孔同内孔）0.30.038=0.011顶圆径向顶圆径向圆跳动圆跳动公差公差t=0.3FP =t=0.002若顶圆不作基准时若顶圆不作基准时其尺寸公差应取其尺寸公差应取IT11(见表见表10.10)，但不，但不得大于得大于0.1mn。30 径向基准面径向基准面Sr 由于齿顶圆作为加工和测量基准，因此，不由于齿顶圆作为加工和测量基准，因此，不必另规定径向基准面。必另规定径向基准面。轴向基准面轴向基准面Si 由式（由式（10.14）得得轴向跳动公差轴向跳动公差31由由 表表10.11得得 齿面表面粗糙度轮廓齿面表面粗糙度轮廓Ra的上限值为的上限值
15、为 表面粗糙度表面粗糙度1.25m。或或 Rz 的上限值为的上限值为 8.0 m。2008）32(6)未注尺寸公差为未注尺寸公差为f 级，未注几何公差为级，未注几何公差为K级级(7)上述各项公差要求的标注（上述各项公差要求的标注（见下页见下页 图图10.15）内孔表面粗糙度轮廓内孔表面粗糙度轮廓Ra的上限值为的上限值为顶圆为顶圆为端面为端面为其余为其余为12.5m。1.25m，2.5m，3.2m，由表由表10.12得得333435作业作业:思考题思考题4、7，作业题，作业题 1 本本 章章 重重 点点:1.齿轮传动的四个使用要求及其概念；齿轮传动的四个使用要求及其概念；2.评定齿轮精度、侧隙的
16、必检参数及其的概念；评定齿轮精度、侧隙的必检参数及其的概念；3.齿轮和齿轮副的精度等级及其偏差值；齿轮和齿轮副的精度等级及其偏差值；4.齿轮精度设计的内容及其基本方法；齿轮精度设计的内容及其基本方法；5.齿轮精度等级和侧隙在图样上的标注方法。齿轮精度等级和侧隙在图样上的标注方法。36作业题解释作业题解释 1.某减速器中一对圆柱齿轮，某减速器中一对圆柱齿轮，m=5，z1=20，z2=60，=20，x=0，b1=50，n1=960rmin，两轴两轴承孔距承孔距L=100，齿轮为钢制，箱体为铸铁，单件生齿轮为钢制，箱体为铸铁，单件生产，试确定：产，试确定：（1）齿轮必检参数的精度等级；）齿轮必检参数
17、的精度等级；（2）必检参数及其允许值；）必检参数及其允许值；（3）齿厚上、下偏差或公法线长度上、下偏差；）齿厚上、下偏差或公法线长度上、下偏差；（4）齿轮箱体精度要求及允许值；）齿轮箱体精度要求及允许值；（5）齿坯精度要求及允许值；）齿坯精度要求及允许值；（6）未注尺寸公差为）未注尺寸公差为 m 级、末注几何公差为级、末注几何公差为 K 级；级；（7）将上述各项要求标注在齿轮零件工作图上）将上述各项要求标注在齿轮零件工作图上。372008）单个齿距偏差单个齿距偏差齿距累积齿距累积总偏差总偏差FP齿廓总偏差齿廓总偏差382008）螺螺 旋旋 线线 总总 偏偏 差差2008)392008）一齿径向综合偏差一齿径向综合偏差径向综合总偏差径向综合总偏差40412008）422008）432008)4445