第10章_渐开线圆柱齿轮的公差.

HH4A第十章渐开线圆柱齿轮的公差及检测第一节概述第二节渐开线圆柱齿轮精度的评定参数第三节渐开线圆柱齿轮精度等级及应用第四节齿轮坯的精度和齿面粗糙度第五节渐开线圆柱齿轮副的精度第六节齿轮精度设计举例第七节齿轮旧国标(GB/T10095—1988)的评定指标HH4A第一节概述一、齿轮传动的使用要求二、齿轮加工误差产生的原因HH4A一、齿轮传动的使用要求(1)传递运动的准确性，即要求齿轮在一转范围内,最大转角误差限制在一定范围内，以控制从动件与主动件在一转范围内的传动比变化。(2)传动的平稳性，即保证齿轮传动的每个瞬间传动比变化小，以减小振动,降低噪声。(3)载荷分布的均匀性，即要求齿轮啮合时齿面接触良好，以免引起应力集中，造成齿面局部磨损加剧，影响齿轮的使用寿命。(4)传动侧隙的合理性,即保证齿轮啮合时，非工作齿面间应留有一定的间隙。HH4A二、齿轮加工误差产生的原因1.几何偏心(e几)2.运动偏心(e运)3.机床传动链的高频误差4.滚刀的安装误差(e刀)和制造误差HH4A1.几何偏心(e几)图10-1用滚齿机加工齿轮1—分度蜗轮2—分度蜗杆3—滚刀4—齿轮坯HH4A1.几何偏心(e几)图10-2几何偏心对齿轮精度的影响HH4A2.运动偏心(e运)这主要是由于机床分度蜗轮安装偏心引起的。当分度蜗轮安装存在偏心时，如图10-1所示，会使工作台按正弦规律以一转为周期时快时慢地旋转。其结果使被切齿轮轮齿在分度圆周上分布不均匀，在齿轮一转内按正弦规律变化。因此运动偏心也影响齿轮传动的准确性。HH4A3.机床传动链的高频误差加工直齿轮时，主要受分度传动链误差的影响，尤其是分度蜗杆的径向跳动和轴向窜动的影响；加工斜齿轮时，除分度链外，还受差动链的传动误差的影响。当机床传动链有误差时，会引起被切齿轮齿面产生波纹，使齿轮啮合时产生瞬时波动，从而影响齿轮传动的平稳性。HH4A4.滚刀的安装误差(e刀)和制造误差1)当主动轮基节大于从动轮基节时，如图10-3a所示，第一对齿A1、A2啮合终止时，第二对齿B1、B2尚未进入啮合。2)当主动轮基节小于从动轮基节时，如图10-3b所示，第一对齿A1、A2啮合尚未结束，第二对齿A1、A2就已开始进入啮合，B2的齿顶反向撞击B1的齿腹，使从动轮突然加速，强迫A1、A2脱离啮合，B2的齿顶在B1的齿腹上“刮行”更加严重，同样产生顶刃啮合。HH4A4.滚刀的安装误差(e刀)和制造误差图10-3基节偏差对齿轮传动平稳性的影响HH4A第二节渐开线圆柱齿轮精度的评定参数一、轮齿同侧齿面偏差二、齿轮径向综合偏差三、齿轮径向跳动HH4A一、轮齿同侧齿面偏差1.齿距偏差2.齿廓偏差3.螺旋线偏差4.切向综合偏差HH4A一、轮齿同侧齿面偏差图10-4齿距偏差与齿距累积偏差HH4A1.齿距偏差(1)单个齿距偏差(fpt)在端平面上，在接近齿高中部的一个与齿轮轴线同心的圆上，实际齿距与理论齿距的代数差，如图10-4所示。(2)齿距累积偏差(Fpk)任意k个齿距的实际弧长与理论弧长的代数差，如图10-4所示。(3)齿距累积总偏差(Fp)齿轮同侧齿面任意弧段(k=1至k=z)内的最大齿距累积偏差。HH4A2.齿廓偏差(1)有关齿廓偏差的相关定义(2)齿廓总偏差(Fα)在计值范围内，包容实际齿廓迹线的两条设计齿廓迹线间的距离，如图10-5a所示。(3)齿廓形状偏差(ffα)在计值范围内，包容实际齿廓迹线的两条与平均齿廓迹线完全相同的曲线间的距离，且两条曲线与平均齿廓迹线的距离为常数，如图10-5b所示。(4)齿廓倾斜偏差(fHα)在计值范围内的两端与平均齿廓迹线相交的两条设计齿廓迹线间的距离，如图10-5c所示。HH4A(1)有关齿廓偏差的相关定义1)可用长度(LAF)等于两条端面基圆切线之差。2)有效长度(LAE)可用长度对应于有效齿廓的那部分。3)齿廓计值范围(Lα)可用长度中的一部分，在Lα内应遵照规定精度等级的公差。4)设计齿廓符合设计规定的齿廓，当无其他限定时，是指端面齿廓。5)被测齿面的平均齿廓设计齿廓迹线的纵坐标减去一条斜直线的纵坐标后得到的一条迹线。HH4A图10-5齿廓偏差a)齿廓总偏差b)齿廓形状偏差c)齿廓倾斜偏差ⅰ)设计齿廓：未修形的渐开线，实际齿廓：在减薄区内具有偏向体内的负偏差ⅱ)设计齿廓：修形的渐开线(举例)，实际齿廓：在减薄区内具有偏向体内的负偏差ⅲ)设计齿廓：修形的渐开线(举例)，实际齿廓：在减薄区内具有偏向体外的正偏差HH4A3.螺旋线偏差(1)螺旋线总偏差(Fβ)在计值范围内，包容实际螺旋线迹线的两条设计螺旋线迹线间的距离，如图10-6a所示。(2)螺旋线形状偏差(ffβ)在计值范围内，包容实际螺旋线迹线的两条与平均螺旋线迹线完全相同曲线间的距离，如图10-6b所示。(3)螺旋线倾斜偏差(fHβ)在计值范围的两端与平均螺旋迹线相交的设计螺旋线迹线间的距离，如图10-6c所示。HH4A3.螺旋线偏差图10-6螺旋线偏差a)螺旋线总偏差b)螺旋线形状偏差c)螺旋线倾斜偏差ⅰ)设计螺旋线：未修形的螺旋线，实际螺旋线：在减薄区内具有偏向体内的负偏差ⅱ)设计螺旋线：修形的螺旋线(举例)，实际螺旋线：在减薄区内具有偏向体内的负偏ⅲ)设计螺旋线：修形的螺旋线(举例)，实际螺旋线：在减薄区内具有偏向体外的正偏差HH4A图10-7切向综合偏差HH4A4.切向综合偏差(1)切向综合总偏差(Fi′)指被测齿轮与测量齿轮单面啮合检验时，被测齿轮一转内，齿轮分度圆上实际圆周位移与理论圆周位移的最大差值，如图10-7所示。(2)一齿切向综合偏差(fi′)在一个齿距内的切向综合偏差，是指被测齿轮与测量齿轮单面啮合时，在被测齿轮一个齿距内，齿轮分度圆上实际圆周位移与理论圆周位移的最大差值，如图10-7所示。HH4A二、齿轮径向综合偏差1.径向综合总偏差(Fi″)2.一齿径向综合偏差(fi″)HH4A1.径向综合总偏差(Fi″)图10-8径向综合偏差HH4A2.一齿径向综合偏差(fi″)在一个齿距内的切向综合偏差，是指被测齿轮与测量齿轮单面啮合时，在被测齿轮一个齿距内，齿轮分度圆上实际圆周位移与理论圆周位移的最大差值，如图10-7所示。HH4A三、齿轮径向跳动齿轮径向跳动Fr在标准的正文中没有给出，只在GB/T10095.2—2001的附录中给出，在此只作简介。齿轮径向跳动Fr为计量器测头(圆形、圆柱形等)相继置于每个齿槽内时，从它到齿轮轴线的最大和最小径向距离之差。检查中，测头在齿高中部附近与左右齿面接触。HH4A第三节渐开线圆柱齿轮精度等级及应用一、渐开线圆柱齿轮精度等级二、偏差的计算公式及允许值三、齿轮精度等级的选择四、齿轮检验项目的确定五、齿轮精度等级在图样上的标注HH4A一、渐开线圆柱齿轮精度等级1)轮齿同侧齿面偏差规定了0、1～12共13个精度等级，其中0级最高，13级最低。2)径向综合偏差规定了4、5～12共9个精度等级，其中4级最高，12级最低。3)对于径向跳动，GB/T10095.2—2001在附录B中推荐了0、1～12共13个精度等级，其中0级最高，13级最低。HH4A二、偏差的计算公式及允许值(1)同侧齿面偏差允许值的圆整规则如果计算值大于10μm，圆整到最接近的整数；如果计算值小于10μm,圆整到最接近的尾数为0.5μm小数或整数；如果小于5μm，圆整到最接近的尾数为0.1μm一位小数或整数。(2)径向综合公差和径向跳动公差的圆整规则如果计算值大于10μm，圆整到最接近的整数；如果计算值小于10μm，圆整到最接近的尾数为0.5μm小数或整数。HH4A表10-1齿距偏差、径向综合偏差和径向跳动允许值的计算式HH4A表10-2(摘自GB/T10095.1—2001)表10-3(摘自GB/T10095.1—2001)HH4A表10-4(摘自GB/T10095.1—2001)表10-5(摘自GB/T10095.1—2001)HH4A表10-6″(摘自GB/T10095.2—2001)表10-7″(摘自GB/T10095.2—2001)HH4A表10-8(摘自GB/T10095.2—2001)HH4A三、齿轮精度等级的选择1.计算法2.类比法HH4A1.计算法依据齿轮传动用途的主要要求，计算确定出其中一种使用要求的精度等级，再按其他方面要求，作适当协调，来确定其他使用要求的精度等级。由于影响齿轮传动精度要求的因素多且复杂，在计算中不可避免地要作一些简化，所以很难准确的计算出齿轮所需要的精度等级。且经过计算的精度等级，往往还需经过齿轮传动性能试验，或在具体使用后再作必要的修正。因此，计算法应用并不普遍。HH4A2.类比法表10-9圆柱齿轮精度的适用范围HH4A2.类比法表10-10各种机械采用的齿轮的精度等级HH4A四、齿轮检验项目的确定现行的国标对某一工作性能要求的齿轮尚未规定具体的检验项目，未行文的ISO/TR10063按齿轮工作性能推荐了检验组和公差族。根据GB/T10095.1—2001的规定，对于单个齿轮的加工精度，应检验单个齿距偏差fpt、齿距累积总偏差Fp、齿廓总偏差Fα、螺旋线总偏差Fβ。齿距累积偏差Fpk用于高速齿轮的检验。当检验切向综合偏差Fi′和fi′时，可不必检验单个齿距fpt和齿距累积总偏差Fp。HH4A五、齿轮精度等级在图样上的标注在图样上，关于齿轮精度等级和齿厚偏差标注方法如下：若齿轮所有的检验项目精度为同一等级时，可只标注精度等级和标准号。如齿轮检验项目精度同为7级，则可标注为：7GB/T10095.1—2001或7GB/T10095.2—2001若齿轮的各个检验项目的精度不同时，应在各精度等级后标出相应的检验项目。如齿廓总偏差Fα为6级，齿距累积总偏差Fp和螺旋线总偏差Fβ为7级，则应标注为：6(Fα)、7(Fp、Fβ)GB/T10095.1—2001齿厚偏差标注是在齿轮工作图右上角的参数表中标出其公称值和极限偏差。HH4A第四节齿轮坯的精度和齿面粗糙度一、基准轴线与工作轴线二、基准轴线的确定三、齿轮坯精度四、轮齿齿面及其他表面的表面粗糙度HH4A一、基准轴线与工作轴线基准轴线是由基准面中心确定的，是加工或检验人员对单个齿轮确定轮齿几何形状的轴线。齿轮依此轴线来确定各项参数及检测项目，确定齿距、齿廓和螺旋线的偏差更是如此。工作轴线是齿轮在工作时绕其旋转的轴线，它由工作安装面的中心确定。HH4A二、基准轴线的确定1)用两个“短的”圆柱或圆锥形基准面，在其上设定两个圆的圆心，来确定轴线上的两个点，如图10-9所示。2)用一个“长的”圆柱或圆锥形面来同时确定轴线的方向和位置，如图所示。3)轴线的位置用一个“短的”圆柱形基准面上的一个圆的圆心来确定,而其方向用垂直于此轴线的一个基准端面来确定，如图10-11所示。HH4A图10-9用两个“短的”基准面确定基准轴线注：○A和○B是预定A的轴承安装表面○A和○B是预定A的轴承安装表面HH4A图10-10用一个“长的”基准面确定基准轴线HH4A图10-11用一个圆柱面和一个端面确定基准轴线HH4A图10-12用中心孔确定基准轴HH4A三、齿轮坯精度1.基准面与安装面的形状公差2.工作安装面的跳动公差3.齿顶圆柱面的尺寸和跳动公差HH4A1.基准面与安装面的形状公差表10-11基准面与安装面的形状公差(摘自GB/Z18620.3—2002)HH4A2.工作安装面的跳动公差表10-12安装面的跳动公差(摘自GB/Z18620.3—2002)HH4A3.齿顶圆柱面的尺寸和跳动公差表10-13齿轮孔、轴颈和顶圆柱面的尺寸公差HH4A四、轮齿齿面及其他表面的表面粗糙度表10-14齿面的表面粗糙度(Ra)推荐值(摘自GB/Z18620.4—2002)(单位：μm)表10-15齿坯其他表面粗糙度(Ra)推荐值(单位：μm)HH4A第五节渐开线圆柱齿轮副的精度一、中心距偏差二、轴线平行度偏差三、侧隙和齿厚的确定四、轮齿接触斑点HH4A一、中心距偏差1)轴、箱体孔系和轴承轴线的倾斜；2)由于箱体孔系的尺寸偏差和轴承的间隙导致齿轮轴线的不一致与错斜；3)