第十章漸開線圓柱齒輪傳動公差與檢測

第十章漸開線圓柱齒輪傳動公差與檢測齒輪傳動是一種重要的傳動方式。影響齒輪傳動質(zhì)量的因素很多，主要是：齒輪加工精度齒輪副的安裝精度∴必須規(guī)定：齒輪幾何參數(shù)的加工精度齒輪副的安裝精度第一節(jié)對齒輪傳動的基本要求1、傳遞運動的準確性（運動精度）要求齒輪在一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，傳動比要恒定，即最大轉(zhuǎn)角誤差控制在一定范圍。2、傳動的平穩(wěn)性（工作平穩(wěn)性）要求齒輪在一齒或瞬時內(nèi)傳動比變化限制在一定范圍。即限制瞬時傳動比的變化量，以保證傳動平穩(wěn)，減少沖擊、振動和噪聲。3、載荷分布的均勻性（接觸精度）

要求齒輪在嚙合時接觸良好，載荷分布均勻，避免應(yīng)力集中,造成齒面局部磨損加劇，影響齒輪的使用壽命。4、傳動側(cè)隙的合理性（配合精度）

要求齒輪在嚙合時非工作面有一定的間隙。它對貯藏潤滑油、補償齒輪傳動受力后的彈性變形、熱膨脹以及齒輪傳動裝置制造誤差和裝配誤差等都是必需的。否則，齒輪在傳動過程中可能卡死或燒傷。根據(jù)使用要求的不同，齒輪可分為：低速動力齒輪中高速動力齒輪

讀數(shù)分度齒輪齒輪傳動的分類分類使用場合特點要求低速動力齒輪礦山、起重機械等傳遞功率大、轉(zhuǎn)速低接觸精度高，側(cè)隙大中速動力齒輪汽車、機床變速裝置等功率大、轉(zhuǎn)速較高傳動平穩(wěn)，振動噪聲小高速動力齒輪汽輪機、渦輪機等傳遞動力大、轉(zhuǎn)速高傳動平穩(wěn)，振動噪聲小讀數(shù)分度齒輪測量儀器、分度機構(gòu)等模數(shù)小、轉(zhuǎn)速低運動要求準確，側(cè)隙小圓柱齒輪傳動直齒斜齒外嚙合內(nèi)嚙合人字齒輪齒輪齒條

第二節(jié)影響漸開線圓柱齒輪精度的因素（1）幾何偏心，引起了齒輪徑向誤差（2）運動偏心，引起了齒輪切向誤差（3）機床分度蝸桿有安裝偏心和軸向竄動兩種，使蝸輪（齒坯）轉(zhuǎn)速不均勻，加工出的齒輪有齒距偏差和齒廓偏差兩種。（4）滾道本身的基節(jié)、齒形等制造誤差也會反映到被加工齒輪的每一齒上，使其產(chǎn)生基節(jié)偏差和

齒廓偏差。滾齒加工示意圖幾何偏心——

齒坯定位孔與機床心軸之間的間隙等原因，會造成齒坯孔基準軸線與機床工作臺回轉(zhuǎn)軸線不重合，產(chǎn)生幾何偏心，引起了齒輪徑向誤差。

運動偏心——

滾齒加工時機床分度蝸輪與工作臺中心線有安裝偏心時，就會使齒輪在加工過程中出現(xiàn)蝸輪蝸桿中心距周期性的變化，產(chǎn)生運動偏心，引起了齒輪切向誤差。齒輪傳動的使用要求影響使用要求的誤差（或因素）傳遞運動的準確性長周期誤差：包括幾何偏心和運動偏心分別引起的徑向和切向長周期（一轉(zhuǎn)）誤差。兩種偏心同時存在，可能疊加，也可能抵消。這類誤差用齒輪上的長周期偏差作為評定指標傳動的平穩(wěn)性

短周期（一齒）誤差：包括齒輪加工過程中的刀具誤差、機床傳動鏈的短周期誤差。這類誤差用齒輪上的短周期偏差作為評定指標載荷分布的均勻性齒坯軸線歪斜、機床刀架導(dǎo)軌的誤差等。種類誤差用輪齒同側(cè)齒面軸向偏差來評定側(cè)隙的合理性影響側(cè)隙的主要因素是齒輪副的中心距偏差和齒厚偏差一、齒輪輪齒同側(cè)面偏差與檢測

1、齒距偏差①單個齒距偏差fpt第三節(jié)漸開線圓柱齒輪精度的評定參數(shù)與檢測指在端平面上接近齒高中部與齒輪軸線同心的圓上，實際齒距與理論齒距的代數(shù)差。②齒距累積偏差FpK③齒距累積總偏差Fp;

任意k個齒距的實際弧長與理論弧長的代數(shù)差,理論上它等于這k個齒距的單個齒距偏差的代數(shù)和。指齒輪同側(cè)齒面任意圓弧段（k=1至k=z）內(nèi)的最大齒距累積偏差。它表現(xiàn)為齒距累積偏差曲線的總幅值。1-支架2-定位支腳3-指示表4-主體5-固定螺母6-固定螺釘7-活動量爪8-固定量爪9-定位支腳齒距儀比較式測距儀萬能測齒儀測齒距齒頂圓定位齒根圓定位裝配孔定位齒距儀測量示意圖齒距累積總偏差Fp和齒距累積偏差Fpk通常在萬能測齒儀和比較齒距儀上測量。2、齒廓偏差①齒廓總偏差Fα;②齒廓形狀偏差ffα;③齒廓傾斜偏差fHα。3a為設(shè)計輪廓跡線3b為實際輪廓跡線3c為平均輪廓跡線一般情況被測齒輪只需檢測齒廓總偏差Fα即可。

Fα通常用萬能漸開線檢查儀或單圓盤漸開線檢查儀進行測量。

螺旋線偏差是指在端面基圓切線方向上，實際螺旋線對設(shè)計螺旋線的偏離量。國標規(guī)定用螺旋線偏差來評定載荷分布均勻性。一般情況被測齒輪只需檢測螺旋線總偏差Fβ。3、螺旋線偏差直齒輪的設(shè)計螺旋線為直線，斜齒輪的設(shè)計螺旋線為螺旋線①螺旋線總偏差Fβ;②螺旋線形狀偏差ffβ;③螺旋線傾斜偏差fHβ。實際螺線跡線設(shè)計螺線跡線平均螺線跡線齒寬螺旋線計值范圍4、切向綜合偏差①切向綜合總偏差F′I指被測齒輪與測量齒輪單面嚙合檢驗時，被測齒輪一轉(zhuǎn)內(nèi)，齒輪分度圓上實際圓周位移與理論圓周位移的最大差值②一齒切向綜合偏差f′I指被測齒輪與測量齒輪單面嚙合時，在被測齒輪一個齒距內(nèi)，齒輪分度圓上實際圓周位移與理論圓周位移的最大差值二、齒輪徑向綜合偏差與檢測1、徑向綜合偏差①徑向綜合總偏差F″i指在徑向(雙面)綜合檢驗時，產(chǎn)品齒輪的左右齒面同時與測量齒輪接觸，并轉(zhuǎn)過一整轉(zhuǎn)時，出現(xiàn)的中心距的最大值和最小值之差

②一齒徑向綜合偏差f″i指當產(chǎn)品齒輪嚙合一整圈時，對應(yīng)一個齒距(360°/z)的徑向綜合偏差值，亦即齒輪在一個齒距內(nèi)雙嚙齒輪中心距的最大變動量

徑向綜合總偏差的檢測用齒輪雙面嚙合檢查儀進行測量。三、齒輪徑向圓跳動與檢測指在齒輪一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，將測頭（球形、圓柱形、砧形）逐個放置在被測齒輪的齒槽內(nèi)，在齒高中部雙面接觸，測頭相對于齒輪軸線的最大和最小徑向距離之差。

輪齒的徑向跳動測量原理

四、其他常見評定參數(shù)

1、基圓齒距偏差fpb(又稱基節(jié)偏差)

指實際基圓齒距與公稱基圓齒距之差

單個齒距偏差壓力角2、齒厚上、下偏差Esns、Esni;齒厚游標卡尺在分度圓柱上測得3、公法線長度

①公法線長度變動Fw：Fw=Wmax-Wmin在齒輪一周范圍內(nèi)，實際公法線長度最大值與最小值之差。②公法線平均長度上、下偏差Ewms、Ewmi：公法線平均長度偏差是指在齒輪一周范圍內(nèi)，公法線長度平均值與公稱值之差公法線千分尺五、齒輪安裝精度評定參數(shù)

1、齒輪副的中心距偏差±fa2、軸線的平行度公差①軸線平面內(nèi)的偏差f∑δ;②垂直平面上的偏差f∑β?！笇嶋H中心距與理論中心距的差值。3、齒輪接觸斑點接觸斑點是指安裝好的齒輪副在輕微制動下，運轉(zhuǎn)后齒面上分布的接觸擦亮痕跡。接觸痕跡的大小由齒高方向和齒長方向的百分數(shù)表示。齒長方向

齒高方向4、側(cè)隙：①圓周側(cè)隙jt②法向側(cè)隙jn裝配好的齒輪副，一個齒輪固定，測得另一個齒輪的圓周晃動量，以分度圓弧長計。第四節(jié)漸開線圓柱齒輪精度等級及其應(yīng)用結(jié)構(gòu)

一、漸開線圓柱齒輪精度等級1、輪齒同側(cè)齒面偏差規(guī)定了13個精度等級

0，1，2，3，…，12表示

2、徑向綜合公差的精度等級共9級高低4，5，6，7，…，12表示高低3、徑向跳動規(guī)定了13個精度等級

0，1，2，3，…，12表示

高低二、偏差的計算公式及允許值

GB/T10095.1—2008對漸開線圓柱齒輪輪齒同側(cè)齒面偏差規(guī)定了極限允許值（表10-2至表10-5）GB/T10095.2—2008對漸開線圓柱齒輪徑向偏差規(guī)定了極限允許值（表10-6至表10-8）GB/Z18620.4—2008中推薦了輪齒表面粗糙度上限值和接觸斑點百分比（表10-10至表10-11）GB/Z18620.3—2008中推薦了軸線平行度的最大值公式（P210）表10-12為資料推薦的中心距的偏差極限允許值）齒輪的精度設(shè)計應(yīng)用一、齒輪精度等級和評定參數(shù)選擇應(yīng)用

1、精度等級

①

輪齒同側(cè)齒面偏差13個等級；②

徑向綜合偏差9個精度等級；③徑向跳動公差13個精度等級。0～2級為待發(fā)展級；3～5級為高精度級；6～9級為中等精度級，使用最廣；10～12級為低精度級。2、齒輪檢驗要求

GB/T10095.1規(guī)定必檢項目：齒距累積總偏差Fp、齒距累積偏差Fpk、單個齒距偏差fpt、齒廓總偏差Fα

、螺旋線總偏差Fβ、齒厚偏差Esn或公法線長度極限偏差Ebn非必檢項目：其余的由采購方和供貨方協(xié)商確定?！?/p>

對齒輪加工誤差的分類按齒輪各項誤差對齒輪傳動性能的主要影響及檢驗要求，分為三組：1、影響傳遞運動準確性的誤差①齒距累積總偏差Fp;②齒距累積偏差FpK;③徑向綜合總偏差F″i;④徑向跳動公差Fr;⑤切向綜合總偏差Fj

′。

2、影響傳動平穩(wěn)性的誤差①單個齒距偏差±fpt;②一齒徑向綜合偏差fi″;③一齒切向綜合偏差fi′;④齒廓總偏差Fα;⑤螺旋線總偏差fβ；

⑥齒廓形狀偏差ffα。

⑦螺旋線形狀偏差ffβ。3、影響載荷分布均勻性的誤差①齒廓總偏差Fα;②螺旋線總偏差fβ；③齒廓傾斜偏差±fHα；

④螺旋線傾斜偏差±fHβ。

二、齒輪精度設(shè)計1、齒輪精度等級的確定①計算法——②類比法——依據(jù)齒輪傳動用途的主要要求，計算確定出其中一種使用要求的精度等級，再按其他方面要求，作適當協(xié)調(diào)，來確定其它使用要求的精度等級根據(jù)生產(chǎn)實踐中總結(jié)出來的同類產(chǎn)品的經(jīng)驗資料，經(jīng)過對比選擇精度等級。在生產(chǎn)實際中類比法較為常用。參閱表10-16、17、18

圓柱齒輪精度的適用范圍

精度等級456789圓周速度(m/s)直齒輪＞35斜齒輪＞70直齒輪＞20斜齒輪＞40直齒輪至15斜齒輪至30直齒輪至10斜齒輪至15直齒輪至6斜齒輪至10直齒輪至2斜齒輪至4工作條件與適用范圍特別精密分度機構(gòu)中或在最平穩(wěn)、且無噪聲的極高速情況下工作的齒輪；特別精密分度機構(gòu)中的齒輪；高速汽輪機齒輪；檢測6～7級齒輪用的測量齒輪精密分度機中或要求極平穩(wěn)且無噪聲的高速工作的齒輪；精密分度機構(gòu)用齒輪；高速汽輪機齒輪；檢測8～9級齒輪用測量齒輪要求最高效率且無噪聲的高速平穩(wěn)工作的齒輪；分度機構(gòu)的齒輪；特別重要的航空、汽車齒輪；讀數(shù)裝置中特別精密傳動的齒輪增速和減速用齒輪傳動；金屬切削機床進刀機構(gòu)用齒輪；高速減速器用齒輪；航空、汽車用齒輪；讀數(shù)裝置用齒輪無需特別精密的一般機械制造用齒輪；分度鏈以外的機床傳動齒輪；航空、汽車制造業(yè)中不重要齒輪；起重機構(gòu)用齒輪；農(nóng)業(yè)機械中的小齒輪；通用減速器齒輪用于粗糙工作的齒輪各種機械采用的齒輪的精度等級

應(yīng)用范圍精度等級應(yīng)用范圍精度等級測量齒輪3～5拖拉機6～10汽輪減速器3～6一般用途的減速器6～9金屬切削機床3～8軋鋼設(shè)備的小齒輪6～10內(nèi)燃機車與電氣機車6～7礦用絞車8～10輕型汽車5～8起重機機構(gòu)7～10重型汽車6～9農(nóng)業(yè)機械8～11航空發(fā)動機4～72、齒側(cè)間隙的確定

①最小法向側(cè)隙的確定齒輪副極限側(cè)隙的大小按齒輪工作條件而定，與齒輪的精度等級無關(guān)，表10-19、20。如：汽輪機的齒輪傳動機構(gòu)：工作溫升高，為了保證正常潤滑，避免發(fā)熱卡死，要求較大的保證側(cè)隙。

如：正反轉(zhuǎn)或讀數(shù)機構(gòu)的傳動齒輪：為了避免空程影響，要求較小的保證側(cè)隙。影響齒輪副側(cè)隙的因素①中心距②齒厚偏差為了獲得所需側(cè)隙，可把其中一個因素固定下來，改變另一個因素。GB規(guī)定采用“基中心距制”。基中心距制—固定中心距極限偏差，通過改變齒厚偏差的大小而獲得不同的最小側(cè)隙。②齒厚極限偏差及齒厚公差的確定為了滿足不同的使用要求，