2013（第8章漸開線圓柱齒輪精度設(shè)計及其檢測）機械精度設(shè)計與檢測

1、機械精度設(shè)計與測試(互換性與技術(shù)測量)主講人：胡，南華大學(xué)機械工程學(xué)院，第八章漸開線圓柱齒輪的精度設(shè)計與測試，本節(jié)主要內(nèi)容1。漸開線圓柱齒輪的應(yīng)用要求2。漸開線圓柱齒輪的評價指標。漸開線圓柱齒輪的匹配精度4。漸開線圓柱齒輪精度設(shè)計的關(guān)鍵要求是掌握應(yīng)用要求、精度評定指標名稱和符號、匹配精度評定指標名稱和符號。齒輪傳動的類型，8.1概述；2.漸開線的形成：當直尺純粹沿圓周滾動時，直線上任意點k的軌跡；8.1概述；3.齒輪各部分的名稱和主要參數(shù)；3.壓力角；2.齒數(shù)z，D=mzda=d2ha=(z2ha *)MDF=D-2hf=(z-2ha *-2c *)MDB=dcos，5，直徑，4，節(jié)距p=m，

2、1，模數(shù)m，圓，8.1概述，1，傳動運動的精度為什么傳動比會改變？結(jié)論：由于齒輪節(jié)距分度不均勻，轉(zhuǎn)角誤差導(dǎo)致齒輪嚙合過程中傳動比不斷變化。一般情況下，轉(zhuǎn)角誤差曲線為正弦曲線，最大轉(zhuǎn)角誤差在一次旋轉(zhuǎn)中只出現(xiàn)一次，正負誤差值的兩輪齒之間的距離約為180。第四，8.1中總結(jié)了齒輪傳動的應(yīng)用要求，要求在一個齒輪轉(zhuǎn)動的范圍內(nèi)，瞬時傳動比變化應(yīng)盡可能小，即在小角度范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)角誤差的變化不應(yīng)超過一定的極限。8.1概述：要求齒輪嚙合時工作齒面接觸良好，以保證一定的接觸面積。載荷分布均勻，避免了載荷集中在局部齒面上造成齒面磨損或斷裂，從而保證齒輪傳動具有較大的承載能力和較長的使用壽命。3。齒面上載荷分布的均勻性

3、(均勻承載)，8.1概述，齒隙是指當兩個齒輪的工作齒面接觸時，非工作齒面之間形成的間隙。用于儲存潤滑油，補償齒輪的制造和安裝誤差以及由熱變形引起的尺寸變化。4.適當?shù)姆磸?。齒輪副的齒隙用于儲存潤滑油，補償熱變形和彈性變形，防止齒面燒蝕或卡住。8.1概述，分度機構(gòu)和讀數(shù)機構(gòu)的齒輪：要求運動傳遞的精度。汽車變速箱齒輪：傳動平穩(wěn)性和載荷分布均勻性是主要要求；低速重載機械：要求負載分布均勻。注：精度不需要側(cè)隙。通常，對前進檔和倒檔的側(cè)隙有嚴格的要求。以上四項要求，前三項分別代表運動精度、平滑度精度和接觸精度的要求，不同用途齒輪的側(cè)重點也不同。齒輪加工誤差的來源。齒輪加工誤差，齒輪加工方法：仿形法：用成

4、形工具加工齒輪；生成方法：根據(jù)漸開線齒形的形成原理加工齒輪，如滾齒、插齒和磨齒。齒輪加工誤差的主要因素：幾何偏心率e:徑向誤差的主要來源。切向誤差的主要來源。機床傳動鏈周期性誤差：傳動鏈中分度機構(gòu)各元件誤差、分度蝸桿徑向跳動和軸向跳動的影響。滾刀的制造和安裝誤差。為了保證齒輪的加工精度和必要的齒隙，國家標準對齒輪精度給出了明確的定義和測量方法。1.螺距精度，8.2齒輪精度評價指標，2。齒形精度，3。齒向精度，4。切線綜合精度，5。徑向綜合精度，1。齒距精度是指齒輪分度圓上同一側(cè)齒面之間的弧長，它影響傳動運動的精度和傳動的穩(wěn)定性。包括：單節(jié)距偏差fpt(影響傳動的穩(wěn)定性)，8.2齒輪精度評價指標

5、，k節(jié)距偏差FPk(影響傳動運動的精度)，累計總節(jié)距偏差FP(影響傳動運動的精度)，fPt，fpt在齒輪端面上，在與齒輪基準軸同心的圓上，靠近齒高的中間，實際節(jié)距與理論節(jié)距之間的代數(shù)差最大。1。單節(jié)距偏差fpt(影響傳動的穩(wěn)定性)，8.2齒輪精度評價指標，F(xiàn)Pk的任意K節(jié)距的實際弧長與理論弧長的代數(shù)差。K=2z/8整數(shù)，fPt，F(xiàn)Pk，2，K節(jié)距偏差FPk(影響高速齒輪的傳動平穩(wěn)性)，8.2齒輪精度評估指標，3，齒輪端平面上的累積總節(jié)距偏差FP(影響傳動運動的精度)，在與齒輪參考軸同心的圓上，靠近齒高的中間，同一側(cè)的任意兩個齒面之間的實際弧長和理論弧長。螺距偏差的測量方法，螺距偏差的允許值見表

6、65、8.2。齒輪精度評價指標；2.通過齒廓偏差來評價的齒廓精度是漸開線，因此齒廓偏差也稱為齒廓誤差。它影響傳輸?shù)姆€(wěn)定性。設(shè)計齒廓，齒廓偏差包括：1?？傹X廓偏差2。齒廓形狀偏差3。齒廓傾角偏差8.2齒輪精度評價指標1?？傹X廓偏差F F在齒廓的工作部分L，它包含實際齒廓軌跡，距離是兩個設(shè)計齒廓軌跡之間的最小法向距離。齒廓軌跡，齒廓偏差測量方法，8.2齒輪精度評定指標，2，齒廓形狀偏差f f，3，齒廓傾角偏差f H，齒廓偏差通常用漸開線測量儀測量，平均齒廓軌跡，平均齒廓軌跡和齒廓偏差允許值見國標，8.2齒輪精度評定指標，3。齒向精度，對于斜齒輪，指齒輪分度圓柱面和齒面的交點。對于正齒輪，齒輪分度圓

7、柱和齒面的交線是一條直線；螺旋線的偏差會使兩齒面接觸不良，影響載荷分布的均勻性。齒輪的分度圓柱面和齒面之間有一條相交線。讓我們看看它是什么形狀。齒向精度通過螺旋偏差來評估。8.2、齒輪精度評定指標，螺旋偏差包括：總螺旋偏差f、齒螺旋形狀偏差f、螺旋斜率偏差f h、f，包含實際螺旋軌跡且在螺旋值范圍l、1內(nèi)具有最小距離的兩條設(shè)計螺旋軌跡之間的距離。螺旋總偏差f，螺旋軌跡，螺旋偏差測量方法，8.2齒輪精度評價指標，2。螺旋形狀偏差f f，3。螺旋斜率偏差f H、平均螺旋軌跡、平均螺旋軌跡、8.2齒輪精度評價指標、切向綜合偏差是指被測齒輪在一側(cè)與測量齒輪嚙合時的轉(zhuǎn)角誤差，由分度弧長計算得出。其中：4

8、。切向綜合精度和切向綜合總偏差fi，切向綜合精度評價項目為切向綜合偏差、單齒切向綜合偏差Fi、8.2齒輪精度評價指標、1。切線綜合總偏差F1，F(xiàn)1，即當被測齒輪與測量齒輪在一側(cè)嚙合時，被測齒輪一周內(nèi)分度圓上實際圓周位移與理論圓周位移之間的最大差值。影響傳輸運動準確性。2。單齒切向綜合偏差fi，fi是指在被測齒輪一周一個齒距范圍內(nèi)，實際周向位移與理論周向位移的最大差值。影響傳輸穩(wěn)定性。5.用于評定齒面徑向偏差的徑向綜合精度，根據(jù)測試所用儀器的不同分為三項：單齒徑向綜合偏差fi、齒輪徑向跳動Fr、徑向綜合總偏差Fi、8.2齒輪精度評定指標1。徑向綜合總偏差Fi，F(xiàn)i最大值和mi之和徑向綜合偏差測量

9、法，fi，F(xiàn)i，8.2齒輪精度評價指標，齒輪徑向跳動Fr是指當測頭一個接一個地放入被測齒輪的每個齒槽中，并接觸齒高中間附近的左右齒面時，測頭到齒輪基準軸的最大距離和最小距離之差，影響傳動運動的精度。徑向跳動測量方法，3，齒輪徑向跳動FR，8.2齒輪精度評價指標，根據(jù)測量方法，有6種14項：1，節(jié)距偏差fpt Fpk Fp 2，齒廓偏差F f f f H 3，螺旋偏差F F f f f H 4，切向綜合偏差fi 5，徑向綜合偏差fi 6，徑向跳動Fr，齒輪精度評價指標項目匯總，8.2齒輪精度評價指標，只有11個主要項目，8.3齒輪匹配精度評價指標。齒輪副嚙合傳動時，非工作面之間應(yīng)留有必要的側(cè)隙，

10、以保證齒輪潤滑，補償齒輪的熱變形、制造誤差和安裝誤差。齒隙是齒輪安裝后自然形成的，影響齒隙的主要幾何參數(shù)是齒輪的齒厚和中心距。齒輪的Fr、fpt、F和軸平行度也會影響齒隙的均勻性。1.反沖1。齒厚偏差Esn是指分度圓上實際齒厚和名義齒厚(齒厚的理論值)之間的差值。Esn=Sna Sn，8.3齒輪匹配精度評價指標，通常采用基準中心距系統(tǒng)來保證側(cè)隙，即中心距不變，通過細化齒厚得到不同的側(cè)隙。因此，齒隙最直接的評價項目是齒厚偏差。Esn=Snc實際Snc標稱值，8.3齒輪匹配精度評價指標，根據(jù)定義，齒厚計算為分度弧長(弧齒厚度)，但弧長不便于測量。因此，實際上，弦齒厚度Snc是根據(jù)分度圓上的弦齒高度

11、來測量的。為了限制齒厚的實際偏差，應(yīng)在設(shè)計中規(guī)定齒厚的上偏差和下偏差，如：8.3齒輪匹配精度評價指標，2。共同正常長度偏差Ew是指實際共同正常長度與名義共同正常長度之間的差異。Ew=W實際W標稱值，W標稱值=mcos(k0.5)zinv 2mxsin公式：k0.111Z0.5(整圓)，W，普通法向測量法，為了限制Ew，設(shè)計中應(yīng)規(guī)定普通法向的上偏差和下偏差，例如，8.3齒輪匹配精度評價指標，8.3齒輪匹配精度評價指標，以保證齒輪副的精度，包括中心距偏差和軸線平行度。1、齒輪副中心距偏差，齒輪副中心距偏差f a指箱體兩側(cè)跨度L內(nèi)兩軸線間的實際中心距與名義中心距A之差。它會影響側(cè)隙。在設(shè)計中，標稱中

12、心距離及其上下偏差為a、a、2。齒輪安裝精度。如果齒輪副的軸線不平行，將會影響載荷分布的均勻性。2。齒輪副軸線f、f的平行度。由于齒輪軸線是一個空間軸線，因此應(yīng)指定兩個方向的平行度。允許值為f=(L/b) F f=0.5 f，8.3齒輪匹配精度評價指標，8.3齒輪匹配精度評價指標，3。接觸點，安裝的齒輪副將在輕負載的作用下滾動，這樣，一個齒輪齒上的標記涂層將轉(zhuǎn)移到匹配齒輪齒上的標記上。，長度百分比：高度百分比：齒隙：1。齒厚偏差Esn 2，常見法向長度偏差Ew，齒輪匹配項目總結(jié)，8.3齒輪匹配精度評價指標，安裝精度：1。中心距偏差fa 2，軸平行度F，F(xiàn)，接觸點，根據(jù)齒輪使用要求(單齒輪)(1

13、)，節(jié)距累計總偏差Fp徑向綜合總偏差Fi徑向跳動Fr (2)，傳動平穩(wěn)性評價項目(公差組)，單節(jié)距偏差fpt齒廓總偏差F一齒徑向綜合偏差fi (3)，載荷分布均勻性評價項目(公差組)螺旋總偏差F (4)，評價齒隙項目齒厚偏差Esn公共法向長度偏差Ew，8.3齒輪匹配精度評價指標，1。齒輪精度等級和公差值、齒距累積總偏差Fp、齒廓極限偏差fpt、螺旋線總偏差f、徑向跳動偏差Fr、切向綜合偏差fi、fi和標準規(guī)定了齒輪每個偏差的精度等級。滿足不同用途齒輪的需要，其中：0，012級，1齒徑向綜合公差Fi，4，12級，8.4級齒輪精密設(shè)計。選擇精度等級時，應(yīng)分別選擇三種精度，可采用相同等級或不同等級。

14、通過類比，齒輪精度設(shè)計見表61和表62，8.4。選擇齒輪精度等級時，應(yīng)仔細分析齒輪傳動的功能要求和工作條件。齒輪的精度等級通常通過計算或類比來選擇。在實際工作中，主要采用類比法，只有少數(shù)高精度的重要齒輪采用這種計算方法。雖然標準中規(guī)定了許多偏差檢測項目(14個精度項目和2個側(cè)隙項目)，但它們都不需要檢測，而是應(yīng)該根據(jù)實際情況進行選擇。二是齒輪精度項目的選擇，F(xiàn)p fpt F F確定精度，一般采用；供需雙方在采購文件中協(xié)商確定，這是非強制性項目；Fi fi Fr由供應(yīng)商和需求方在小模塊和大規(guī)模生產(chǎn)方面的協(xié)議決定。8.4齒輪精度設(shè)計，國家標準檢驗項目，8.4齒輪精度設(shè)計，3。齒輪配合的確定，為了使

15、齒輪傳動正常工作，裝配好的齒輪副應(yīng)形成間隙配合。因此，齒輪匹配的選擇就是合理選擇側(cè)隙。1.齒輪副jbnmin的最小極限齒隙，主要用于確保潤滑和補償變形。一般來說，大側(cè)隙不影響齒輪傳動的功能。因此，通常只需要指定最小(極限)側(cè)隙，最小側(cè)隙通常不能為零或負值。最小法向側(cè)隙jbnmin可通過經(jīng)驗公式計算：2。齒厚極限偏差的確定。為了保證齒輪工作時必要的側(cè)隙，齒厚通常要減薄。為了控制齒厚的實際偏差，應(yīng)在圖紙上規(guī)定齒厚的極限偏差。8.4、齒輪精度設(shè)計時，齒厚上偏差Esns，上偏差是齒厚的最小減薄量，從而保證齒輪工作時可以獲得最小法向齒隙jbnmin，并考慮當中心距為負偏差時，齒隙將減小。因此，jn:8.

16、4齒輪精度設(shè)計，將齒厚偏差轉(zhuǎn)換為齒隙方向，則兩個齒輪的齒厚上偏差與jbnmin，Jn和fa的關(guān)系為：8.4齒輪精度設(shè)計，齒厚下偏差Esni由齒厚上偏差Esns和齒厚公差T sn計算：Esni=Esns T sn，齒厚下偏差Esni，8.4齒輪精度設(shè)計，Br為切削齒的徑向進給公差。3.普通正長極限偏差的確定。公共法向長度的上下偏差Ews和Ewi分別由齒厚的上下偏差Esns和Esni計算得出。外齒輪的換算公式為：Ews=Esns cos Ewi=Esni cos，8.4齒輪精度設(shè)計，齒根公差是指齒輪切齒前的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度。它應(yīng)該標在齒輪圖案上。4.齒輪毛坯精度的確定。1.盤形齒輪的齒輪毛坯公差，尺寸公差：基準孔和齒頂圓柱面的尺寸公差，幾何公差：端對端圓跳動，齒頂圓徑向圓跳動，基準孔軸的粗糙度：齒面，基準孔，基準端面和齒頂圓柱面，8.4齒輪精度設(shè)計，齒輪圖樣上的精度等級標記，當齒輪所有偏差的精度等級相同時， 7 GB