1、1,第8章 圆柱齿轮公差及检测,2,主要内容： 1.齿轮传动的使用要求 2.齿轮上影响四项使用要求的误差因素 3.齿轮的强制性检测精度指标、侧隙指标及其检测 4.评定齿轮精度时可采用的非强制性检测精度指标及其检测 5.齿轮精度指标的公差及其精度等级与齿坯公差 6.齿轮副中心距极限偏差和轴线平行度公差 重点： 1.影响齿轮传递运动准确性和传递运动平稳性的主要误差项目 2.评定齿轮精度的各项强制性检测指标,3,1传递运动的准确性 要求齿轮在转一周范围内，传动比的变化要小。 需限制一转内的最大转角误差（实际转角与公称转角之差 ）,8.1 齿轮传动的使用要求,主要有四个方面：,4,5,2.传递运动的平
2、稳性 要求齿轮回转过程中瞬时传动比变化尽量小，即要求齿轮在一 个较小角度范围内（如一个齿距角范围内）转角误差的变化不 得超过一定的限度。,在齿轮回转过程中，特别是高速传动的齿轮，瞬时传动比频繁的变化，会产生冲击、振动和噪声，因而影响其传动平稳性。,6,注意：齿轮传递运动不准确和传动不平稳，都是齿轮传动比变化引起的。实际上在齿轮回转过程中，两者是同时存在的：,引起传递运动不准确的传动比最大变化量以齿轮一转为周期，且波幅大； 瞬时传动比的变化是由齿轮每个齿距角范围内的单齿误差引 起的，在齿轮一转内单齿误差频繁出现，且波幅小，影响齿轮 传动平稳性。,7,3.载荷分布的均匀性 要求齿轮啮合时，工作齿面
3、接触良好，载荷分布均匀，避免载 荷集中于局部齿面而造成齿面磨损或折断，保证齿轮传动的承 载能力和寿命。,8,4.侧隙 两个相互啮合齿轮的工作齿面接触时，相邻的两个非工作齿面 之间形成的间隙。,注：齿轮副应具有适当的侧隙，它用来存储润滑油，补偿热变形和弹性变形，防止齿轮在工作中发生齿面烧蚀或卡死，以使齿轮副能够正常工作。,9,以上四项使用要求中，前三项是对齿轮的精度要求；侧隙与前三项使用要求不同，是独立于精度要求的另一类要求。,齿轮副所要求的侧隙的大小，主要取决于齿轮副的工作条件：对重载、高速齿轮传动，由于受力、受热变形较大，侧隙应大些，以补偿较大的变形和使润滑油畅通；对于经常正转、反转的齿轮，
4、为了减小回程误差，应适当减小侧隙。,10,上述四项要求，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： （1）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 ，甚至是几秒，其传递运动准确性要求是主要的。 （2）对于高速、大功率传动装置中的齿轮，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小，以减少振动和噪声。 （3）对于轧钢机、起重机等低速重载机械中的齿轮，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。,11,1.齿轮几何偏心,oo机床工
5、作台回转轴线,oo 工件孔轴线,oo分度蜗轮几何轴线,8.2 齿轮上影响四项使用要求的主要误差,一、影响运动准确性的误差 来源：,12,滚切后的齿轮，齿面位置相对于齿轮基准中心在径向发生了 变化径向误差：工作时将产生以一转为周期的转角误差，使传动比不断改变。,13,2.齿轮运动偏心,由分度蜗轮轴线与工作台中心线的安装偏心 引起。为机床分度蜗轮的轴线，它与机床心轴的轴线 不重 合，从而形成安装偏心 ：,14,由于蜗轮上的半径不断改变 蜗轮带动齿坯产生不均匀回转，角速度在（ ）和（ ）之间以一转为周期变化。运动偏心并不产生径向误差，而使齿轮产生切向误差以齿轮 基准轴线为圆心的圆上齿距分布不均匀：,
6、15,齿轮的几何偏心和运动偏心是同时存在的。两者皆造成以齿轮基准孔中心为圆心的圆周上各个齿距分布不均匀，且以齿轮一转为周期，它们可能叠加，也可能抵消。齿轮传递运动准确性的精度，应以两者综合造成的各个齿距分布不均匀而产生的转角误差最大值（其线值为齿距累积总偏差）来评定：,评定：,16,齿轮同侧相邻齿廓间的齿距偏差（单个齿距偏差）： 指同侧相邻齿廓间的实际齿距与理论齿距的代数差。 由于齿轮各个实际齿距存在不同程度的齿距偏差，在齿轮每转一个齿距角的过程中都会出现不同程度的转角误差，因而引起瞬时传动比不断变化，影响齿轮传动平稳性。,二、影响传动平稳性的误差 是齿轮同侧相邻齿廓间的齿距偏差（单个齿距偏差
7、）和各个齿廓的形状误差（齿廓偏差）。 来源： 齿距分布不均匀的加工误差及齿轮刀具和机床分度蜗杆的制造误差和安装误差。,17,齿轮各齿廓的形状误差（齿廓偏差）：指在齿轮端平面内实际齿廓形状对渐开线的形状误差。由于切齿过程中各种因素的影响，难以保证所切齿廓的形状为理论渐开线，总是存在或大或小的齿廓偏差，因而导致齿轮工作时，瞬时传动比不断变化，影响齿轮传动平稳性。评定： 齿轮每转过一齿时单个齿距偏差和齿廓偏差是同时存在的，故齿轮传动平稳性的精度应联合采用两者来评定。,18,齿轮啮合时，齿面接触不良会影响轮齿载荷分布均匀性。 来源：影响齿宽方向载荷分布均匀性的主要误差是：实际螺旋线对理想螺旋线的偏离量
8、，称为螺旋线偏差。影响齿高方向载荷分布均匀性的主要误差是：齿廓偏差。,评定： 齿轮每个轮齿的螺旋线偏差和齿廓偏差是同时存在的，故轮齿载荷分布均匀性的精度应联合采用两者来评定。,三、影响载荷分布均匀性的误差,19,齿轮上影响侧隙大小和侧隙不均匀的主要误差是齿厚偏差及齿厚变动量（齿厚公差）。齿厚偏差是指实际齿厚与公称齿厚之差。为保证必要的最小侧隙，必须规定齿厚的最小减薄量，即齿厚上偏差；又为了保证侧隙不致过大，必须规定齿厚公差。实际齿厚的大小与切齿时齿轮刀具的切削深度有关，同一齿轮各齿齿厚的变动量与几何偏心有关。,四、影响侧隙的主要误差,20,小 结,21,强制性检测指标：齿距累积总偏差 ，有时还
9、要增加k个齿距累积偏差 。,齿距累积总偏差 ：在齿轮端平面上，在接近齿高中部的一个与齿轮基准轴线同心的圆上，任意两个同侧齿面的实际弧长与公称弧长的代数差中的最大绝对值。,一、传动准确性的强制性检测指标及其检测,8.3 齿轮的强制性检测精度指标、侧隙指标及检测,k个齿距累积偏差 ：在齿轮端平面上，在接近齿高中部的一个与齿轮基准轴线同心的圆上，任意k个齿距的实际弧长与公称弧长的代数差，取其中绝对值最大的数值作为评定值。用于齿数较多且要求很高的齿轮、非完整齿轮或高速齿轮。,k为2Z8的整数。,22,23,、 的测量可用绝对法和相对法。绝对法是利用分度装置进行精确分度，用专用测量装置逐齿测量。 相对法
10、是使用双测头式齿距比较仪（图10-14）或在万能测齿仪上测量。 合格条件：（齿距累积总公差） 所有的 都在齿距累积极限偏差范围内,24,1、单个齿距偏差 ：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， 取其中绝对值最大的数值作为评定值。,二、传动平稳性的强制性检测指标及其检测,强制性检测指标：单个齿距偏差 和齿廓总偏差 。,单个齿距偏差可在测量齿距累积总偏差时得到，比较简单。,合格条件： 所有的 都在单个齿距极限偏差范围内,25,2.齿廓总偏差 在端截面上，齿形工作部分内包容实际齿廓且距离为最小的 两条设计齿廓间的法向距离。,对渐开线齿轮，齿廓偏差通常用
11、 渐开线测量仪测量（图10-17为 基圆盘式渐开线测量仪）。,（齿廓总公差）,合格条件：,26,齿高方向：用其平稳性的强制性检测指标 齿宽方向：用螺旋线总偏差 螺旋线总偏差在齿宽有效部分范围内包容实际螺旋线迹线的两条设计螺旋线迹线之间的距离。 螺旋线偏差通常用螺旋线偏差测量仪（图10-20）来测量。 合格条件：,三、载荷分布均匀性的强制性检测指标及其检测,（螺旋线总公差）,27,四、侧隙指标及其检测,基中心距制采用减薄齿厚的方法获得齿侧间隙。 齿轮齿厚减薄量可以用齿厚偏差或公法线长度偏差来评定。,1.齿厚偏差 ：在分度圆柱面上，实际齿厚与公称齿厚之差。对于斜齿轮，指法向齿厚。,为保证齿侧间隙，
12、齿厚的上偏差、下偏差一般都为负值。,合格条件：,28,2、公法线长度偏差 公法线长度偏差是指在齿轮一周内，实际公法线长度与公称公 法线长度之差。图样上应标注跨齿数k和公称公法线长度及其 上、下偏差： 。 用公法线千分尺测量（图10-23）：,合格条件：,与测量齿厚相比，测量公法线长度时的测量精度不受齿顶圆直 径偏差和齿顶圆柱面对齿轮基准轴线的径向圆跳动的影响。,29,30,按强制性检测精度指标检测合格后，在工艺条件不变的情况下继续生产同样的齿轮时，可以用下列指标来评定齿轮传递运动准确性和齿轮传动平稳性的精度：,8.4 评定齿轮精度时可采用的非强制性检测精度指标及其检测,一、切向综合总偏差和一齿
13、切向综合偏差及其检测 切向综合总偏差 ： 被测齿轮与测量齿轮单面啮合时，被测齿轮一转内分度圆上实际 圆周位移与理论圆周位移的最大差值。 一齿切向综合偏差 ： 被测齿轮一转中对应一个齿距范围内的实际圆周位移与理论圆周 位移的差值，取其中的最大值 作为评定值。 测量齿轮的精度应比被测齿轮的精度至少高四级。,31,和 用齿轮单面啮合综合检查仪单啮仪（图10-25） 来测量，测量方便。测量记录如图所示：,反映了齿距累积总偏差和单齿误差的综合结果 可评定齿轮传递运动的准确性反映了单个齿距偏差和齿廓偏差等单齿误差的综合结果 可评定齿轮传递运动的平稳性,合格条件为：,（切向综合总公差）,（一齿切向综合公差）
14、,32,二、齿轮径向跳动及其检测,齿轮一转范围内，测头与齿高中部双面接触，测头相 对于齿轮轴线的最大变动量。,大体上由两倍几何偏心组成，添加单个齿距偏差和齿廓偏 差的影响。可用齿轮径向跳动检查仪测量（图10-26），测 头可用球形或锥形：,33,合格条件为：,（齿轮径向跳动公差）,34,三、径向综合总偏差和一齿径向综合偏差及其检测,径向综合总偏差 是指被测齿轮与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。 一齿径向综合偏差 是指在被测齿轮一转中对应一个齿距角范围内的双啮中心距的 变动量，取其中的最大值 作为评定值。 径向综合偏差主要反映由几何偏心引起的径向误差及一些短周 期误
15、差。,可用来评定齿轮传递运动准确性的精度。可用来评定齿轮传动平稳性的精度。,35,径向综合偏差用齿轮双面啮合综合检查仪双啮仪（图10-29） 来测量，测量方便：,36,合格条件：,（径向综合总公差） （一齿径向综合公差）,37,一、齿轮强制性检测精度指标的公差及其精度等级,8.5 齿轮精度指标的公差及其精度等级与齿坯公差,GB/T10095.1-2008对齿距累积总公差 、齿距累积极限偏差、单个齿距极限偏差 、齿廓总公差 和螺旋线 总公差 分别规定了13个精度等级（0、1、2、12）， 其中0级精度最高，12级精度最低。各项公差或极限偏差的数 值可查表确定。,38,GB/T10095.2-20
16、08对切向综合总公差 和一齿切向综合公 差 分别规定了 13个精度等级（0、1、2、12），其 中0级精度最高，12级精度最低。,二、齿轮非强制性检测精度指标的公差及其精度等级,GB/T10095.2-2008对齿轮径向跳动公差 规定了13个精度等级（0、1、2、12），其中0级精度最高，12级精度最低，5级精度是基础级。,GB/T10095.2-2008对径向综合总公差 和一齿径向综合公 差 分别规定了9个精度等级（4、5、12），其中4级 精度最高，12级精度最低。,39,三、齿轮精度等级的选择13个精度等级中，02级的精度非常高，属于有待发展的等级；35级为高精度等级；69级为中等精度等
17、级；1012级为低精度等级。同一齿轮的三项精度要求，可选用相同或不同的精度等级。主要依据：齿轮的用途和工作条件应考虑的主要因素：齿轮的使用要求、圆周速度、传递的功率、工作持续时间等方面，同时考虑加工工艺及经济性。,40,方法： 1、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，来确定其它使 用要求的精度等级。 2、类比法 依据以往产品设计、性能试验以及使用过程中所积累的经验， 以及较可靠的各种齿轮精度等级选择的技术资料，经过与所设 计的齿轮在用途、工作条件及技术性能上作对比后，选定其精 度等级。 参照表10-5某些机器中的齿轮所采用的
18、精度等级、表10-6齿轮 某些精度等级的应用范围。,41,某些机器中的齿轮所采用的精度等级,42,四、图样上齿轮精度等级的标注 采用数字形式，排列顺序为： 传递运动的准确性（ ）- 传动的平稳性（ 、 ）- 载荷分布的均匀性（ ）例：8-8-7 GB/T 10095.1-2008 表示,皆为8级，,为7级。,当齿轮所有精度指标的公差等级相同时，只需标注一个数字。 例： 7 GB/T 10095.1-2008,43,五、齿轮坯公差 1. 盘形齿轮的齿轮坯公差 基准孔：直径尺寸公差 按附表10-5，采用包容要求。 基准端面：轴向圆跳动公差 tt=0.2（Dd /b）F 齿顶圆柱面 用作测量齿厚的基
19、准直径尺寸公差 按附表10-5 径向圆跳动公差 tr=0.3Fp,44,45,2. 齿轮轴的齿轮坯公差 两个轴颈： 直径尺寸公差 通常按相配滚动轴承的要求确定，并采用包容要求。 对齿轮基准轴线的径向圆跳动公差 tr=0.3Fp 齿顶圆柱面直径尺寸公差 按附表10-5作为测量齿厚的基准时，对齿轮基准轴线的径向圆跳动公差 tr=0.3Fp,46,47,一、齿轮副中心距极限偏差fa（图10-32）fa 是指齿轮副的两条轴线的实际中心距与公称中心距a 之差。fa 影响侧隙的大小。图样上标注： afa合格条件： fa fa + fa,8.6 齿轮副中心距极限偏差和轴线平行度公差,48,49,二、齿轮副轴
20、线平行度公差 轴线平面H 包含基准轴并通过被测轴线与一个轴承中间平面的交点的平面。 垂直平面V 通过上述交点的垂直于H且平行于基准轴线的平面。H和V上的被测轴线对基准轴线的平行度误差f和f都影响轮齿传递载荷分布均匀性的精度。合格条件： f f （公差）f f （公差）其中 f=（L/b）F f=0.5 f,50,51,思考题1.齿轮传动的使用要求（基本要求）包括哪些方面？其中哪些属于精度要求？ 2.影响齿轮传递运动准确性的主要误差有哪些？ 3.影响齿轮传递运动平稳性的主要误差有哪些？ 4.评定齿轮精度的各项强制性检测指标的名称、定义及检测方法。 5.评定齿轮精度的各项可用指标的名称、定义及检测方法。 6.齿轮精度等级的选择依据。 7.齿轮精度等级在图样上的标注。,
