第十一章-渐开线圆柱齿轮精度及检测

ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）第十一章渐开线圆柱齿轮精度及检测P200第一节概述一、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，最大的转角误差限制在一定的范围内，以保证从动件与主动件运动协调一致。2、传动的平稳性——即要求齿轮传动瞬间传动比变化不大，以免引起齿轮冲击，产生噪声和振动。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，造成齿面磨损，影响齿轮的使用寿命。4、传动侧隙——即要求齿轮啮合时，非工作齿面间应具有一定的间隙，用于贮油润滑和容纳受热、受力变形。ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）对于不同用途、不同工作条件的齿轮其侧重点也应有所不同。一般动力齿轮——对传动平稳性和载荷分布均匀性有要求对于分度机构，仪器仪表中读数机构的齿轮，齿轮一转中的转角误差不超过1′～2′，甚至是几秒，此时，传递运动准确性是主要的；对于高速、大功率传动装置中用的齿轮，如汽轮机减速器上的齿轮，圆周速度高，传递功率大，其运动精度、工作平稳性精度及接触精度要求都很高，特别是瞬时传动比的变化要求小，以减少振动和噪声；对于轧钢机、起重机、运输机、透平机等低速重载机械，传递动力大，但圆周速度不高，故齿轮接触精度要求较高，齿侧间隙也应足够大，而对其运动精度则要求不高。ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）齿轮加工（滚齿）误差产生的原因：1）几何偏心(e几)由于机床心轴与齿坯安装有间隙，会引起齿轮齿圈的基本轴线与工作时的旋转轴线不重合。二．齿轮加工误差ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）2）运动偏心由于机床分度蜗轮的加工误差及安装偏心e蜗所引。3）机床传动链的高频误差由于机床分度蜗杆的径向跳动和轴向窜动。4）滚刀的安装误差和加工误差如滚刀偏心、轴向窜动及刀具齿形角误差等。ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）长周期误差误差以齿轮一转为周期。如几何偏心、运动偏心引起的误差。ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）短周期误差误差在齿轮一转中，多次重复出现。如机床传动链的高频、误差滚刀的安装误差和加工误差。ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）三、渐开线圆柱齿轮精度标准我国现行的渐开线圆柱齿轮精度标准由下列两标准组成：《圆柱齿轮精度制第1部分。轮齿同侧齿面偏差的定义和允许值》（GB/T10095.1－2008）。《圆柱齿轮精度制第2部分。径向综合偏差与径向跳动的定义和允许值》（GB/T10095.2－2008）。另外还有4部分检验实施范围作标准贯彻的指导性文件：P202ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）10:35:00第二节圆柱齿轮精度的评定指标及检验一．运动准确性的评定指标(4项)1．切向综合偏差（1）切向综合总偏差，是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮单面啮合时，在被测齿轮一转内，实际转角与公称转角之差的总幅度值。该误差以分度圆孤长计值。是几何偏心、运动偏心等加工误差的综合反映，是评定齿轮传递运动准确性的最佳综合评定指标。'iF360°Δ转角误差0''Δφ转角Δφ测量齿轮被测齿轮摩擦盘11i12i'iF（2）一齿切向综合偏差'if是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮单面啮合时，在被测齿轮一齿距角内，实际转角与公称转角之差的最大幅度值，以分度圆弧长计值。它综合反映了基本偏差、齿形误差等短周期误差，是评定齿轮传动平稳性的最佳综合性指标。ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）10:35:00'iF常在光栅式单啮仪上测量，其工作原理图如图所示记录器同步系统比相器分频器分频器圆记录纸圆光栅盘2圆光栅盘1信号发生器1信号发生器2被测齿轮测量蜗杆11/22/电动机通过传动系统带动标准蜗杆(也可用标准齿轮)和圆光栅盘1转动，而标准蜗杆又带动被测齿轮及其同轴的圆光栅盘2转动，圆光栅盘1和2分别通过信号发生器1和2将标准蜗杆和被测齿轮的角位移变成电信号和，并根据标准蜗杆头数k及被测齿轮的齿数Z，通过分频器进行分频，使两个圆光栅盘发出的脉冲信号变成同频信号，将这两列同频信号输入比相计进行比较。当被测齿轮有误差时，将引起被测齿轮回转角误差，此微小的回转角误差将变为两列电信号的相位差。经比相计输出，通过记录器将此误差记录在与被测齿轮同步旋转的圆形记录纸上，或记录在与被测齿轮分度圆切线方向同步移动的长记录纸上，便得到切向综合误差曲线。ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）（2）齿距累积总偏差()：是指齿轮同侧齿面任意弧段内的最大齿距累积偏差。表现为齿距累积偏差曲线的总幅值。10:35:00pF反映了一转内任意个齿距的最大变化，它直接反映齿轮的转角误差，是几何偏心和运动偏心的综合结果，也比较全面地反映齿轮的传递运动准确性，是一项综合性的评定指标。pF２．齿距偏差（1）齿距累积偏差():任意Ｋ个齿距实际弧长与公称弧长之差的最大绝对值pkFZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）10:35:00（3）单个齿距偏差()ptf是指在齿面端平面上，在接近齿高中部的一个与齿轮轴线同心的圆上，实际齿距与公称齿距之差。用相对法测量时，公称齿距是指所有实际齿距的平均值。实际齿距公称齿距分度圆Δptf影响齿轮传动平稳性ptfZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）两测量头中一个是可调整位置(按被测齿轮模数)的固定测头，另一为与千分表相连的活动测头。测量前以任一周节将仪器调整零位然后逐齿测量，测量时双手轻轻地推动仪器，当定位爪定好位，两测量头与齿面接触后，即可从千分表读取其余各齿距相对于基准的偏差，最后通过数据处理求出齿距累积误差。按其定位基准的不同，相对测量又可分为以齿顶圆、以齿根圆和以孔为定位基准三种。10:35:00齿距累积误差的测量可分为绝对测量和相对测量。其中以相对测量法应用最广pFZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）（1）径向综合偏差是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮双面啮合时，在被测齿轮一转内，双啮中心距的最大变动量10:35:003．径向综合偏差''iF13360°双啮中心距变动量42Δ''0''ΔΔaφ转角若齿轮存在径向误差(如几何偏心)及短周期误差(如齿形误差、基节偏差等)，则齿轮与测量齿轮双面啮合的中心距会发生变化。因此，主要反映由几何偏心引起的径向误差和一些短周期误差。由于检查径向综合误差比检查齿圈径向跳动效率高，且又能得到一条连续的误差曲线，故成批生产时的测量得到广泛应用。''iFZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）10:35:00（2）一齿径向综合偏差''if是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮双面啮合时，在被测齿轮一齿距角内，双啮中心距的最大变动量''if13360°双啮中心距变动量42Δ''0''ΔΔaφ转角也反映了齿轮的短周期误差，但与一齿切向综合偏差是有差别的。由于采用双啮仪测量，需被测齿轮与测量齿轮作双面啮合，这与实际单面啮合的工作状况是不一致的，所以评定齿轮工作平稳性不如反映的全面。但由于双啮仪结构简单，操作方便，在齿轮成批生产中仍广泛采用作为评价平稳性的综合指标。''if'if'if''if''ifZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）10:35:004．径向跳动rF齿圈径向跳动是指在齿轮一转范围内，测头在齿槽内与齿高中部双面接触，测头相对于齿轮轴线的最大变动量。rF反映了齿廓径向位置的变化，但并不反映由运动偏心引起的切向误差。故不能全面评价传递运动的准确性，只能用作单项指标。齿圈径向跳动可以在齿圈径向跳动检查仪、万能测齿仪或普通偏摆检查仪上用指示表测量。rF测量时，测头与齿槽（或轮齿）双面接触，沿齿圈逐齿测量一整转，在指示表上读出测头径向位置的最大、最小示值之差就是被测齿轮的齿圈径向跳动。ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）10:35:00二．齿轮传动平稳性的评定指标(6项)1．一齿切向综合偏差'if是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮单面啮合时，在被测齿轮一齿距角内，实际转角与公称转角之差的最大幅度值，以分度圆弧长计值。它综合反映了基本偏差、齿形误差等短周期误差，是评定齿轮传动平稳性的最佳综合性指标。'if360°Δ转角误差0''Δφ转角Δφ２．一齿径向综合偏差''if是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮双面啮合时，在被测齿轮一齿距角内，双啮中心距的最大变动量''if13360°双啮中心距变动量42Δ''0''ΔΔaφ转角ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）10:35:003．齿距偏差ptf是指在分度圆上，实际齿距与公称齿距之差。用相对法测量时，公称齿距是指所有实际齿距的平均值。ptf实际齿距公称齿距分度圆ΔZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）10:35:004．齿廓偏差P207齿廓偏差影响传动平稳性。二啮合齿1与2理应在啮合线上a点接触，由于齿2有齿形误差，使接触点偏离了啮合线，在啮合线外a点发生啮合，从而引起瞬时传动比的突变，破坏了传动平稳性。反映一对轮齿在啮合过程中的平稳性误差。工作部分B设计齿形齿形工作部分齿顶理论齿形凸齿形修缘齿形ΔΔΔ12'Ⅰ'ⅠⅠⅠ'齿廓偏差指实际齿廓偏离设计齿廓的量。它在齿轮端平面内，且垂直于渐开线齿廓方向计值。齿廓偏差可细分为：齿廓总偏差、齿廓形状偏差和齿廓倾斜偏差FafafHafZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）10:35:00单圆盘渐开线检查仪工作原理图。被测齿轮1与一直径等于该齿轮基圆直径的基圆盘2同轴安装，当用手轮9移动纵滑板4时，直尺3与由弹簧力紧压其上的基圆盘；互作纯滚动，位于3边缘上的量头与被测齿廓接触点相对于基圆盘的运动轨迹是理想渐开线。若被测齿廓不是理想渐开线，测量头摆动经杠杆6在指示表7上读出。945637218ZHONGQi-Mao（CollegeofEngineeringTechnology，JimeiUniversity）10:35:005．基圆齿距偏差（基节偏差）pbf是指实际基节与公称基节之差。基节是基圆的齿距，实际基节是指基圆柱切平面所截两相邻同侧齿面的交线之间的法向距离。使齿轮传动在齿与齿交替啮合瞬间发生冲击。pbfpbf基圆Δ实际基节公称基节一对齿轮正常啮合时，重合度应大于1。若两齿轮基节相等，当第一个轮齿尚未脱离啮合时，第二个轮齿应进入啮合，并将这一过程保持连续。若齿轮具有基节误差，则这一过程将被破