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1、公差与测量技术公差与测量技术精度与测量精度与测量中国农业大学中国农业大学 刘景云刘景云2023年年4月月23日日公差与测量技术公差与测量技术第八章第八章圆柱齿轮公差与检测圆柱齿轮公差与检测公差与测量技术公差与测量技术圆圆柱柱齿齿轮轮传传动动的的互互换换性性第第八八章章q 第一节第一节 概述概述 q 第二节第二节 齿轮的评定指标及检测齿轮的评定指标及检测 q 第三节第三节 渐开线圆柱齿轮渐开线圆柱齿轮 的精度标准的精度标准 公差与测量技术公差与测量技术q 第一节第一节 概概 述述圆圆柱柱齿齿轮轮传传动动的的互互换换性性第第八八章章公差与测量技术公差与测量技术 齿轮传动是机械传动中的一个重要组成部
2、齿轮传动是机械传动中的一个重要组成部分，它起着传递动力和运动的作用。在机械制分，它起着传递动力和运动的作用。在机械制造业中，广泛地采用齿轮传动。造业中，广泛地采用齿轮传动。齿轮传动机构齿轮传动机构是指组成这种传动装置的齿是指组成这种传动装置的齿轮副、轴、轴承和箱体等零件的总和。轮副、轴、轴承和箱体等零件的总和。要使齿轮传动具有互换性，除了根据齿轮要使齿轮传动具有互换性，除了根据齿轮在机器中的作用而确定齿数、模数和压力角以在机器中的作用而确定齿数、模数和压力角以外，还要确定齿轮本身的制造精度以及安装精外，还要确定齿轮本身的制造精度以及安装精度。度。q概概 述述公差与测量技术公差与测量技术 齿轮的
3、几何形状复杂，影响互换性的几何齿轮的几何形状复杂，影响互换性的几何参数较多，使用条件也各有不同。参数较多，使用条件也各有不同。使用要求归纳起来主要有下列四个方面：使用要求归纳起来主要有下列四个方面：1 1传递运动的传递运动的准确性准确性 2 2传动的传动的平稳性平稳性 3 3载荷分布的载荷分布的均匀性均匀性 4 4齿轮副齿轮副侧隙侧隙 q概概 述述公差与测量技术公差与测量技术 1 1传递运动的准确性传递运动的准确性 要求齿轮在一转范围内，最大的回转角误要求齿轮在一转范围内，最大的回转角误差在一定范围内，以保证每转为周期的传动速差在一定范围内，以保证每转为周期的传动速比恒定。比恒定。从几何参数上
4、来讲，主要是控制轮齿的从几何参数上来讲，主要是控制轮齿的分分度度要准确。要准确。q概概 述述公差与测量技术公差与测量技术q概概 述述 2 2传动的平稳性传动的平稳性 要求齿轮在一个齿距角范围内的转角误差要求齿轮在一个齿距角范围内的转角误差限制在一定范围内，以保证每齿为周期的传动限制在一定范围内，以保证每齿为周期的传动速比变化小，避免产生过大的动载荷，使振动速比变化小，避免产生过大的动载荷，使振动与噪声尽量可能小。与噪声尽量可能小。在几何参数方面主要是控制实际在几何参数方面主要是控制实际齿形齿形要符要符合设计齿形。合设计齿形。公差与测量技术公差与测量技术q概概 述述 3 3载荷分布的均匀性载荷分
5、布的均匀性 要求齿面接触良好，接触面积尽可能大，要求齿面接触良好，接触面积尽可能大，以避免动载荷大时，齿面应力集中，引起早期以避免动载荷大时，齿面应力集中，引起早期点蚀、折断而降低使用寿命。点蚀、折断而降低使用寿命。在几何参数方面主要是控制在几何参数方面主要是控制齿向齿向及齿轮箱及齿轮箱体体孔轴线的平行度误差孔轴线的平行度误差。公差与测量技术公差与测量技术q概概 述述 4 4适当的齿侧间隙适当的齿侧间隙 要求齿轮工作齿面接触时，非工作齿面间应要求齿轮工作齿面接触时，非工作齿面间应有一定的间隙。有一定的间隙。侧隙对贮存润滑油、补偿齿轮传动受力后的侧隙对贮存润滑油、补偿齿轮传动受力后的弹性变形及热
6、膨胀，以及补偿齿轮及其传动装置弹性变形及热膨胀，以及补偿齿轮及其传动装置的加工误差和安装误差均是必要的。否则，齿轮的加工误差和安装误差均是必要的。否则，齿轮传动过程中可能出现烧伤或卡死。传动过程中可能出现烧伤或卡死。对于需要反转的齿轮传动装置，侧隙又不能对于需要反转的齿轮传动装置，侧隙又不能太大，否则回程误差及冲击较大。太大，否则回程误差及冲击较大。在几何要素方面主要是通过控制在几何要素方面主要是通过控制齿厚齿厚和齿轮和齿轮箱体孔箱体孔中心距偏差中心距偏差来限制齿轮副侧隙。来限制齿轮副侧隙。公差与测量技术公差与测量技术q概概 述述 齿轮在不同的工作条件下，对上述四方面的齿轮在不同的工作条件下，
7、对上述四方面的要求是有所不同的。要求是有所不同的。例如：例如：在精密传动或跟踪系统的分度传动中，保证在精密传动或跟踪系统的分度传动中，保证传动的准确性是基本的；传动的准确性是基本的；高速传动齿轮保证传动平稳性是基本的；高速传动齿轮保证传动平稳性是基本的；低速重载齿轮传动保证载荷分布的均匀性是低速重载齿轮传动保证载荷分布的均匀性是基本的；基本的；对有回程误差要求的齿轮传动，保证传递运对有回程误差要求的齿轮传动，保证传递运动准确性和合适的侧隙是基本的。动准确性和合适的侧隙是基本的。公差与测量技术公差与测量技术q 第二节第二节 齿轮的评定指标及检测齿轮的评定指标及检测 圆圆柱柱齿齿轮轮传传动动的的互
8、互换换性性第第八八章章公差与测量技术公差与测量技术一、传递运动的准确性评定指标及检测一、传递运动的准确性评定指标及检测 在齿轮传动中影响传递运动准确性的误在齿轮传动中影响传递运动准确性的误差，主要是齿轮的差，主要是齿轮的长周期误差长周期误差，表现在齿轮，表现在齿轮一周范围内轮齿分度不均匀。共有以下四项一周范围内轮齿分度不均匀。共有以下四项误差：误差：q齿齿齿齿轮轮轮轮评评评评定定定定指指指指标标标标及及及及检检检检测测测测运运动动的的准准确确性性1 1、切向综合总偏差、切向综合总偏差2 2、齿距累积总偏差、齿距累积总偏差 3 3、齿圈径向跳动、齿圈径向跳动4 4、径向综合总偏差、径向综合总偏差
9、公差与测量技术公差与测量技术1 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 是指被测齿轮与理是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮单面啮合时，在被测齿轮想精确的测量齿轮单面啮合时，在被测齿轮一转内，它的实际转角与公称转角之差的总一转内，它的实际转角与公称转角之差的总幅值，以分度圆弧长计值。幅值，以分度圆弧长计值。切向综合切向综合误差是在单误差是在单啮仪上进行啮仪上进行测量的，仅测量的，仅限于评定高限于评定高精度的齿轮精度的齿轮(3(35 5级级)。q齿齿齿齿轮轮轮轮评评评评定定定定指指指指标标标标及及及及检检检检测测测测运运动动的的准准确确性性公差与测量技术公差与测量技术2 2
10、、齿距累积总偏差、齿距累积总偏差 齿距累积总偏差齿距累积总偏差 是指在分度圆上是指在分度圆上 (国国标规定允许在齿高中部测量标规定允许在齿高中部测量)任意两个同侧齿任意两个同侧齿面间的实际弧长与公称弧长的最大差值。面间的实际弧长与公称弧长的最大差值。q齿齿齿齿轮轮轮轮评评评评定定定定指指指指标标标标及及及及检检检检测测测测运运动动的的准准确确性性公差与测量技术公差与测量技术3 3、齿圈径向跳动、齿圈径向跳动 齿圈径向跳动是指在齿轮一转范围内，齿圈径向跳动是指在齿轮一转范围内，测头在齿槽内，于齿高中部双面接触，测头测头在齿槽内，于齿高中部双面接触，测头相对于齿轮轴线的最大变动量。相对于齿轮轴线的
11、最大变动量。它是反映几何偏心所引起的径向误差。它是反映几何偏心所引起的径向误差。q齿齿齿齿轮轮轮轮评评评评定定定定指指指指标标标标及及及及检检检检测测测测运运动动的的准准确确性性公差与测量技术公差与测量技术4 4、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 是指被测齿轮与理是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮双面啮合时，在被测齿轮想精确的测量齿轮双面啮合时，在被测齿轮一转内的双啮中心距的最大变动量。一转内的双啮中心距的最大变动量。q齿齿齿齿轮轮轮轮评评评评定定定定指指指指标标标标及及及及检检检检测测测测运运动动的的准准确确性性公差与测量技术公差与测量技术二、传动的平稳性评定指标及
12、检测二、传动的平稳性评定指标及检测 影响齿轮传动平稳性的误差主要是影响齿轮传动平稳性的误差主要是短周短周期误差期误差，共有以下五项误差：，共有以下五项误差：1 1、一齿切向综合偏差、一齿切向综合偏差 2 2、一齿径向综合偏差、一齿径向综合偏差 3 3、齿廓偏差、齿廓偏差 5 5、基圆齿距偏差、基圆齿距偏差4 4、单个齿距偏差、单个齿距偏差 q齿齿齿齿轮轮轮轮评评评评定定定定指指指指标标标标及及及及检检检检测测测测传传动动的的平平稳稳性性公差与测量技术公差与测量技术 一一齿齿切向切向综综合合偏偏差差 是指被是指被测齿轮测齿轮与与理想精确的理想精确的测测量量齿轮单齿轮单面面啮啮合合时时，在被，在被
13、测齿测齿轮轮一一齿齿距角内的距角内的实际转实际转角与公称角与公称转转角之差的角之差的最大幅度最大幅度值值。在切向。在切向综综合合误误差差记录记录曲曲线线上，上，小波小波纹纹中幅中幅值值最大的那一段所代表的最大的那一段所代表的误误差，差，其波其波长长常常常常为为一个一个齿齿距角，以分度距角，以分度圆圆弧弧长计长计值值。1 1、一齿切向综合偏差、一齿切向综合偏差 q齿齿齿齿轮轮轮轮评评评评定定定定指指指指标标标标及及及及检检检检测测测测传传动动的的平平稳稳性性公差与测量技术公差与测量技术 一齿径向综合偏差一齿径向综合偏差 是指被测齿轮与是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮双面啮合时，在被测齿理想精确的
14、测量齿轮双面啮合时，在被测齿轮一齿距角内的双啮中心距的最大变动量。轮一齿距角内的双啮中心距的最大变动量。在径向综合误差记录曲线上小波纹的最大幅在径向综合误差记录曲线上小波纹的最大幅值。其波长常为一齿距角。值。其波长常为一齿距角。2 2、一齿径向综合偏差、一齿径向综合偏差q齿齿齿齿轮轮轮轮评评评评定定定定指指指指标标标标及及及及检检检检测测测测传传动动的的平平稳稳性性公差与测量技术公差与测量技术3 3、齿廓偏差、齿廓偏差 齿廓总偏差齿廓总偏差 齿廓形状偏差齿廓形状偏差 齿廓倾斜偏差齿廓倾斜偏差 q齿齿齿齿轮轮轮轮评评评评定定定定指指指指标标标标及及及及检检检检测测测测传传动动的的平平稳稳性性公差
15、与测量技术公差与测量技术4 4、单个齿距偏差、单个齿距偏差 单个齿距偏差单个齿距偏差 是指在分度圆上是指在分度圆上(允许在允许在齿高中部测量齿高中部测量)，实际齿距与公称齿距之差。公，实际齿距与公称齿距之差。公称齿距是指所有实际齿距的平均值。称齿距是指所有实际齿距的平均值。q齿齿齿齿轮轮轮轮评评评评定定定定指指指指标标标标及及及及检检检检测测测测传传动动的的平平稳稳性性公差与测量技术公差与测量技术5 5、基圆齿距偏差、基圆齿距偏差 基圆齿距偏差基圆齿距偏差 是指是指实际实际基圆齿距基圆齿距与与公称公称基圆齿距基圆齿距之差。之差。q齿齿齿齿轮轮轮轮评评评评定定定定指指指指标标标标及及及及检检检检
16、测测测测传传动动的的平平稳稳性性公差与测量技术公差与测量技术三、载荷分布均匀性评定指标及检测三、载荷分布均匀性评定指标及检测 从评定齿轮承载能力大小来看，一般对从评定齿轮承载能力大小来看，一般对接触线长度的要求高于对接触高度的要求。接触线长度的要求高于对接触高度的要求。共有以下二项误差。共有以下二项误差。1 1、螺旋线偏差、螺旋线偏差2 2、轮齿接触斑点、轮齿接触斑点q齿齿齿齿轮轮轮轮评评评评定定定定指指指指标标标标及及及及检检检检测测测测载载荷荷分分布布均均匀匀性性公差与测量技术公差与测量技术3 3、侧隙、侧隙 最小法向侧隙最小法向侧隙 j j bn min bn min四、侧隙评定指标及检
17、测四、侧隙评定指标及检测 在齿轮的加工误差中，影响齿轮副侧隙在齿轮的加工误差中，影响齿轮副侧隙的误差，主要是齿厚偏差和公法线平均长度的误差，主要是齿厚偏差和公法线平均长度偏差。偏差。1 1、齿厚偏差、齿厚偏差 2 2、公法线长度、公法线长度q齿齿齿齿轮轮轮轮评评评评定定定定指指指指标标标标及及及及检检检检测测测测侧侧隙隙公差与测量技术公差与测量技术q 第三节第三节 渐开线圆柱渐开线圆柱 齿轮的精度标准齿轮的精度标准 圆圆柱柱齿齿轮轮传传动动的的互互换换性性第第八八章章公差与测量技术公差与测量技术 GB/T10095.1-2008GB/T10095.1-2008圆柱齿轮圆柱齿轮 精度精度制制 第
18、第1 1部分部分 轮齿同侧齿面偏差的定义和轮齿同侧齿面偏差的定义和允许值允许值、GB/T10095.2-2008GB/T10095.2-2008圆柱齿圆柱齿轮轮 精度制精度制 第第2 2部分部分 径向综合偏差与径径向综合偏差与径向跳动的定义和允许值向跳动的定义和允许值国家标准。国家标准。基本齿廓按基本齿廓按GB/T1356-2001GB/T1356-2001通用机通用机械和重型机械用圆柱齿轮械和重型机械用圆柱齿轮 标准基本齿条标准基本齿条齿廓齿廓的规定。的规定。q齿齿轮轮的的精精度度标标准准公差与测量技术公差与测量技术一、精度等级一、精度等级 国家标准国家标准GB/T10095.1-2008G
19、B/T10095.1-2008对渐开线圆对渐开线圆柱齿轮规定了柱齿轮规定了1313个精度等级、精度由高向到个精度等级、精度由高向到低依次为低依次为0 0、1 1、2 2、1212级。级。5 5 级精度是各级精度的基础级。级精度是各级精度的基础级。0 02 2级是为了发展前景而规定的。级是为了发展前景而规定的。3 35 5级为高精度齿轮；级为高精度齿轮；6 68 8级为中等精度齿轮；级为中等精度齿轮；9 91212级为低精度齿轮。级为低精度齿轮。齿轮副中两个齿轮的精度等级一般是取齿轮副中两个齿轮的精度等级一般是取为相同的，也允许取为不同等级的。为相同的，也允许取为不同等级的。q齿齿轮轮的的精精度
20、度标标准准精精度度等等级级公差与测量技术公差与测量技术二、齿轮精度等级的选择二、齿轮精度等级的选择 齿轮的精度等级的选择应根据齿轮的用途、使用齿轮的精度等级的选择应根据齿轮的用途、使用要求、传递功率、圆周速度以及其他技术要求而定，要求、传递功率、圆周速度以及其他技术要求而定，同时要考虑加工工艺与经济性。同时要考虑加工工艺与经济性。在满足使用要求的前提下，应尽量选择较低精度在满足使用要求的前提下，应尽量选择较低精度的公差等级。的公差等级。对齿轮工作和非工作齿面可规定不同的精度等级，对齿轮工作和非工作齿面可规定不同的精度等级，或对于不同的偏差可规定不同的精度等级，也可仅对或对于不同的偏差可规定不同
21、的精度等级，也可仅对工作齿面规定要求的精度等级。工作齿面规定要求的精度等级。精度等级的选择方法有计算法和类比法。精度等级的选择方法有计算法和类比法。齿轮精度等级的选择可参考表齿轮精度等级的选择可参考表9-29-2、9-39-3。q齿齿轮轮的的精精度度标标准准精精精精度度度度等等等等级级级级的的的的选选选选择择择择 公差与测量技术公差与测量技术三、评定参数的公差值与极限偏差的确定三、评定参数的公差值与极限偏差的确定 GB/T 10095-2008GB/T 10095-2008规定，各评定参数允许规定，各评定参数允许值是以值是以5 5级精度规定的公式乘以级间公比计算级精度规定的公式乘以级间公比计算
22、出来的。出来的。q齿齿轮轮的的精精度度标标准准公公公公差差差差值值值值与与与与偏偏偏偏差差差差的的的的确确确确定定定定公差与测量技术公差与测量技术四、齿轮侧隙指标公差值的确定四、齿轮侧隙指标公差值的确定 设计时选取的齿轮副的最小侧隙，必须设计时选取的齿轮副的最小侧隙，必须满足正常储存润滑油、补偿齿轮和箱体温升满足正常储存润滑油、补偿齿轮和箱体温升引起的变形的需要。引起的变形的需要。齿轮副侧隙分为圆周侧隙和法向侧隙。齿轮副侧隙分为圆周侧隙和法向侧隙。圆周侧隙便于测量，但法向侧隙是基本的，圆周侧隙便于测量，但法向侧隙是基本的，因为它可与法向齿厚、公法线长度、油膜厚因为它可与法向齿厚、公法线长度、油
23、膜厚度等建立函数关系，因此齿轮副侧隙应根据度等建立函数关系，因此齿轮副侧隙应根据工作条件，用最小法向侧隙来加以控制。工作条件，用最小法向侧隙来加以控制。工作实际中最小法向侧隙入可以用计算工作实际中最小法向侧隙入可以用计算法和查表法决定。法和查表法决定。q齿齿轮轮的的精精度度标标准准侧侧侧侧隙隙隙隙公公公公差差差差值值值值确确确确定定定定公差与测量技术公差与测量技术四、齿轮侧隙指标公差值的确定四、齿轮侧隙指标公差值的确定 GB/T l0095-2008 GB/T l0095-2008采用了采用了“基中心基中心距制距制”，在固定中心距极限偏差的情在固定中心距极限偏差的情况下，通过改变齿厚偏差而获得
24、不同况下，通过改变齿厚偏差而获得不同的最小侧隙。的最小侧隙。侧隙的大小主要取决于齿厚。侧隙的大小主要取决于齿厚。q齿齿轮轮的的精精度度标标准准侧侧侧侧隙隙隙隙公公公公差差差差值值值值确确确确定定定定公差与测量技术公差与测量技术五、检验项目的选择五、检验项目的选择 按齿轮各项误差对传动的主要影响。按齿轮各项误差对传动的主要影响。q齿齿轮轮的的精精度度标标准准检检验验项项目目载荷分布的均匀性载荷分布的均匀性传动的平稳性传动的平稳性传递运动的准确性传递运动的准确性对传动性能的主要影响对传动性能的主要影响公差与极限偏差项目公差与极限偏差项目公差与测量技术公差与测量技术六、齿轮精度的标注六、齿轮精度的标
25、注q齿齿轮轮的的精精度度标标准准齿齿轮轮精精度度的的标标注注 8 GB/T 10095.1-20088 GB/T 10095.1-2008或或 8 GB/T 10095.2-20088 GB/T 10095.2-2008 表示检验项目精度等级同为表示检验项目精度等级同为8 8级的齿轮。级的齿轮。检验项目包括：齿距累积总偏差、齿廓总检验项目包括：齿距累积总偏差、齿廓总偏差、螺旋线总偏差等。偏差、螺旋线总偏差等。6 6（）7 7（、）GB/T 10095.1-2008GB/T 10095.1-2008 表示齿廓总偏差表示齿廓总偏差 为为 6 6级精度、齿距累级精度、齿距累积总偏差积总偏差 和螺旋线总偏差和螺旋线总偏差 为为7 7级精度的级精度的齿轮。齿轮。公差与测量技术公差与测量技术习习 题：题：8-1 8-1 8-28-2本本 章章 作作 业业公差与测量技术公差与测量技术返回主目录返回主目录返回本章第一页返回本章第一页键键与与花花键键的的互互换换性性第第七七章章