公差配合與幾何精度檢測(cè)-直齒圓柱齒輪精度與檢測(cè)

直齒圓柱齒輪精度與檢測(cè)

齒輪傳動(dòng)的基本要求10.1齒輪誤差分析10.2齒輪精度評(píng)定10.3齒輪精度的圖樣標(biāo)注10.4齒輪精度檢測(cè)10.5 齒輪傳動(dòng)廣泛應(yīng)用于機(jī)器、儀器等制造業(yè)中，機(jī)械產(chǎn)品的工作性能、承載能力及使用壽命等都與齒輪本身的制造精度密切相關(guān)。 因此探討齒輪誤差的產(chǎn)生因素，并制定相應(yīng)精度標(biāo)準(zhǔn)加以控制，對(duì)提高機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量、延長(zhǎng)壽命具有重要意義。 齒輪加工方法很多，有鑄造法、熱軋法、沖壓法、模緞法、粉末冶金法以及切制法等，生產(chǎn)中應(yīng)用普遍的是切制法，又分為仿形法和展成法兩種。 本章以應(yīng)用最多的展成法齒輪加工為例來(lái)展開(kāi)討論。10.1齒輪傳動(dòng)的基本要求

【本節(jié)要求】熟練掌握齒輪傳動(dòng)的4項(xiàng)基本要求。 齒輪主要用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和載荷，對(duì)齒輪的使用要求可歸納為4方面。 ①傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性（運(yùn)動(dòng)精度）—要求齒輪在一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)傳動(dòng)比變化不大，以保證從動(dòng)輪與主動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)一致，傳動(dòng)準(zhǔn)確。 ②傳遞運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性（穩(wěn)定性）—要求齒輪在一齒范圍內(nèi)瞬間傳動(dòng)比變化不大，以保證傳遞運(yùn)動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)，振動(dòng)、沖擊和噪聲小。 ③載荷分布的均勻性（接觸精度）—要求嚙合時(shí)齒面均勻接觸，以保證傳遞載荷時(shí)不因出現(xiàn)應(yīng)力集中而導(dǎo)致局部齒面過(guò)分磨損，影響齒輪使用壽命。 ④側(cè)隙的合理性（齒輪副傳動(dòng)精度）—要求齒輪嚙合時(shí)，非工作齒面間應(yīng)具有合理的齒側(cè)間隙。 不同用途、不同工作條件下的齒輪，對(duì)上述4項(xiàng)要求側(cè)重點(diǎn)不同，如表10-1所示。10.2齒輪誤差分析

【本節(jié)要求】了解影響齒輪傳動(dòng)4項(xiàng)基本要求的齒輪誤差及誤差來(lái)源。了解單個(gè)齒輪的偏差項(xiàng)目和確定偏差項(xiàng)目的思路。 影響齒輪使用要求的是齒輪誤差。 齒輪誤差主要來(lái)源于機(jī)床、刀具、夾具和齒輪坯等工藝系統(tǒng)的制造誤差（加工及安裝誤差）。 由于齒輪的齒形較復(fù)雜，加工工藝系統(tǒng)也較復(fù)雜，故齒輪誤差分析也較為復(fù)雜。 下面以滾切直齒圓柱齒輪為例，來(lái)分析在切齒過(guò)程中所產(chǎn)生的主要誤差，及其對(duì)齒輪使用性能的影響，如圖10-1所示。 理想直齒圓柱齒輪的幾何特性是：輪齒分布均勻、具有理論漸開(kāi)線齒廓、理論齒距、理論齒厚等，才能使傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確、傳動(dòng)平穩(wěn)、載荷分布均勻。1．影響傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性的誤差 實(shí)現(xiàn)傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性的理論條件是在一轉(zhuǎn)內(nèi)傳動(dòng)比恒定，造成傳動(dòng)比不恒定的主要因素是齒距分布不均勻。 誤差來(lái)源主要有兩種制造誤差。圖10-1滾齒機(jī)加工齒輪（1）齒坯軸線與機(jī)床工作臺(tái)心軸軸線有偏心（幾何偏心）。（2）分度蝸輪軸線O2-O2與機(jī)床工作臺(tái)中心線O-O有安裝偏心（運(yùn)動(dòng)偏心）。 經(jīng)分析歸納出影響運(yùn)動(dòng)傳遞準(zhǔn)確性的齒輪誤差有：徑向和切向誤差、齒距誤差、公法線長(zhǎng)度變動(dòng)誤差等。 均以一轉(zhuǎn)為周期變化，稱(chēng)為長(zhǎng)周期誤差。圖10-2影響傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性的誤差2．影響運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性的誤差 實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性的理論條件是瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定，造成一齒內(nèi)瞬時(shí)傳動(dòng)比變化過(guò)大的主要因素是齒形輪廓的變形。 誤差來(lái)源有以下2個(gè)方面。（1）機(jī)床分度蝸桿有安裝偏心和軸向竄動(dòng)。 分度蝸桿每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，分度蝸輪轉(zhuǎn)過(guò)一齒，跳動(dòng)重復(fù)一次，誤差出現(xiàn)的頻率等于分度蝸輪的齒數(shù)，屬高頻分量，故稱(chēng)短周期誤差。圖10-3影響運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性的誤差（2）刀具的制造誤差及安裝誤差。 經(jīng)分析歸納出影響運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性的齒輪誤差有：一齒內(nèi)徑向和切向誤差、齒形輪廓誤差、齒距誤差、基節(jié)誤差等。 均以一齒為周期變化，稱(chēng)為短周期誤差。3．影響載荷分布均勻性的誤差 實(shí)現(xiàn)載荷分布均勻的理論條件是：在齒輪嚙合過(guò)程中，從齒頂?shù)烬X根沿全齒寬呈線性接觸，如圖10-4（a）（b）所示。 造成不能完全線性接觸的主要影響因素是齒形輪廓誤差（沿齒高）和螺旋線誤差（沿齒長(zhǎng)），如圖10-4（c）所示。 誤差來(lái)源于以下幾方面。圖10-4影響載荷分布均勻性的誤差10.3齒輪精度評(píng)定

【本節(jié)要求】掌握齒輪精度的評(píng)定指標(biāo)。掌握齒輪精度等級(jí)及選用。1．齒輪精度評(píng)定指標(biāo) 上述多種因素引起多項(xiàng)齒輪誤差，為了保證齒輪能夠滿(mǎn)足使用要求進(jìn)行正常工作，應(yīng)給出多項(xiàng)相應(yīng)公差加以控制。 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T10095.1～2—2008及指導(dǎo)性技術(shù)文件GB/Z18620.1～4—2008給出了3個(gè)方面的公差項(xiàng)目：輪齒同側(cè)齒面偏差、徑向偏差和徑向圓跳動(dòng)，以及齒輪副精度要求，稱(chēng)為齒輪精度評(píng)定指標(biāo)。 為了方便理解，我們按4項(xiàng)基本使用要求分類(lèi)指出相應(yīng)評(píng)定指標(biāo)，如表10-2所示。 按上述國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)給出的3個(gè)方面公差項(xiàng)目劃分的齒輪精度評(píng)定指標(biāo)如表10-3所示。2．齒輪精度等級(jí)（1）輪齒同側(cè)齒面的精度等級(jí)。（2）徑向綜合偏差的精度等級(jí)。（3）徑向圓跳動(dòng)的精度等級(jí)。 適用范圍與輪齒同側(cè)齒面精度等級(jí)同。3．精度等級(jí)的選擇 選擇齒輪精度等級(jí)一般采用類(lèi)比法，即根據(jù)齒輪的用途、使用要求和工作條件，查閱有關(guān)參考資料，參照經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證的類(lèi)似產(chǎn)品的精度進(jìn)行選擇。 在進(jìn)行參照時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題。4．齒輪偏差的允許值（公差） 國(guó)標(biāo)GB/T10095.1～2—2008對(duì)單個(gè)齒輪的14項(xiàng)偏差的允許值（包括公差和偏差）都給出了計(jì)算公式，根據(jù)這些公式計(jì)算出的齒輪偏差允許值，經(jīng)過(guò)調(diào)整后編制成表格。 查表可見(jiàn)本章后★內(nèi)容。5．齒輪檢驗(yàn)項(xiàng)目的確定 齒輪檢驗(yàn)時(shí)，沒(méi)有必要按14個(gè)偏差項(xiàng)目全部進(jìn)行檢測(cè)。 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不是必檢的項(xiàng)目有如下幾個(gè)。 齒廓和螺旋線的形狀偏差和傾斜偏差（ffα、fHα、ffβ、fHβ）—為了進(jìn)行工藝分析或其他某些目的時(shí)才用。 切向綜合偏差（、）—可以用來(lái)代替齒距偏差； 齒距累積偏差（Fpk、Fp）—一般高速齒輪使用； 徑向綜合偏差（、）與徑向圓跳動(dòng)（Fr）—這三項(xiàng)偏差雖然測(cè)量方便、快速，但由于反映齒輪誤差的情況不夠全面，只能作為輔助檢驗(yàn)項(xiàng)目。綜上所述，一般情況下齒輪的檢驗(yàn)項(xiàng)目為：齒廓總偏差Fα、單個(gè)齒距偏差fpt、螺旋線總偏差Fβ。它們分別控制運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性、平穩(wěn)性和接觸均勻性。 此外，還應(yīng)檢驗(yàn)齒厚偏差以控制齒輪副側(cè)隙。綜上所述，一般情況下齒輪的檢驗(yàn)項(xiàng)目為：齒廓總偏差Fα、單個(gè)齒距偏差fpt、螺旋線總偏差Fβ。它們分別控制運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性、平穩(wěn)性和接觸均勻性。 此外，還應(yīng)檢驗(yàn)齒厚偏差以控制齒輪副側(cè)隙。10.4齒輪精度的圖樣標(biāo)注

【本節(jié)要求】熟練掌握齒輪精度等級(jí)在圖樣上的標(biāo)準(zhǔn)。 在齒輪工作圖上，齒輪精度的標(biāo)注為3部分：精度等級(jí)、精度項(xiàng)目和國(guó)標(biāo)號(hào)。10.5齒輪精度檢測(cè)

【本節(jié)要求】了解單個(gè)齒輪精度的檢測(cè)的常用檢測(cè)項(xiàng)目。了解齒輪副精度檢測(cè)的方法。1．單個(gè)齒輪精度的檢測(cè) 單個(gè)齒輪精度的檢測(cè)需按確定的齒輪檢驗(yàn)項(xiàng)目來(lái)進(jìn)行，由于一些檢驗(yàn)項(xiàng)目需用專(zhuān)用的檢驗(yàn)儀器和設(shè)備，對(duì)此這里不予介紹，僅介紹在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)常用的檢測(cè)項(xiàng)目：齒厚偏差和公法線長(zhǎng)度偏差。注：GB/Z18620.2—2008只對(duì)齒厚偏差和公法線長(zhǎng)度偏差作了說(shuō)明，但未給出權(quán)限偏差值，故其數(shù)值仍參照GB/T10095—1988進(jìn)行計(jì)算，如表10-6、表10-7所示。（1）齒厚偏差的檢測(cè)。（2）齒輪公法線檢測(cè)。圖10-7直齒圓柱齒輪的齒厚圖10-8用齒厚游標(biāo)卡尺測(cè)量齒輪分度圓弦齒厚圖10-9用公法線千分尺測(cè)量公法線長(zhǎng)度2．齒輪副精度檢測(cè)（1）齒輪副的切向綜合誤差與齒輪副的一齒切向綜合誤差。 齒輪副的切向綜合誤差可通過(guò)單嚙儀測(cè)量。圖10-10光柵式單嚙儀工作原理圖圖10-11齒輪副的切向綜合誤差曲線 檢測(cè)齒輪副的切向綜合誤差時(shí)，將標(biāo)準(zhǔn)蝸桿更換為組成齒輪副的齒輪，測(cè)出波紋曲線。 在具有周期性的波紋曲線段上，最高點(diǎn)與最低點(diǎn)間的距離即為，單個(gè)小波紋的最大幅度值則為一齒切向綜合誤差。檢測(cè)齒輪副的切向綜合誤差時(shí)，將標(biāo)準(zhǔn)蝸桿更換為組成齒輪副的齒輪，測(cè)出波紋曲線。在具有周期性的波紋曲線段上，最高點(diǎn)與最低點(diǎn)間的距離即為，單個(gè)小波紋的最大幅度值則為一齒切向綜合誤差。（2）齒輪副的接觸斑點(diǎn)。齒輪副的接觸斑點(diǎn)是指裝配好的齒輪副在輕微制動(dòng)下運(yùn)轉(zhuǎn)后齒面上分布的接觸擦亮痕跡，如圖10-12所示。其評(píng)定方