哈工大機(jī)械精度設(shè)計(jì)互換性及測量技術(shù)13

1、1第第7章章 圓柱齒輪精度設(shè)計(jì)圓柱齒輪精度設(shè)計(jì)2一、一、主要參數(shù)及其代號(hào)主要參數(shù)及其代號(hào)：z 齒數(shù)齒數(shù), m 模數(shù)模數(shù) , 齒形角齒形角(壓力角壓力角)W 公法線公法線, S 齒厚齒厚 , a 中心距中心距, P 齒距齒距， b 齒寬齒寬二二、主要計(jì)算公式、主要計(jì)算公式： 1. 分度圓分度圓：d = mz， 2. 基圓基圓： db = = d cos 3. 壓力角壓力角：cos= rbr ； 4. 公法線公法線： WK = m2.9521(k - 0.5)+0.014z； 其中其中k = z9 +0.5 (取整數(shù)取整數(shù)) 5. 中心距中心距：a = m(z1 +z2)/2 。圓柱齒輪圓柱齒輪知

2、識(shí)復(fù)習(xí)知識(shí)復(fù)習(xí) 3第第7章章 圓柱齒輪精度設(shè)計(jì)圓柱齒輪精度設(shè)計(jì) 齒輪精度設(shè)計(jì)齒輪精度設(shè)計(jì) 單個(gè)齒輪精度單個(gè)齒輪精度齒輪副精度齒輪副精度齒坯精度齒坯精度 所以是所以是典型零件精度設(shè)計(jì)典型零件精度設(shè)計(jì)中中最難最難的，也是的，也是最重要最重要 的。的。47.1 齒輪傳動(dòng)的使用要求齒輪傳動(dòng)的使用要求 根據(jù)根據(jù)齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)的的作用作用傳遞運(yùn)動(dòng)傳遞運(yùn)動(dòng)傳遞動(dòng)力傳遞動(dòng)力 (3)載荷分布均勻性載荷分布均勻性(loading distribution homogeneity) (4)側(cè)隙合理性側(cè)隙合理性backlash rationality (1)準(zhǔn)確性準(zhǔn)確性(accuracy) (2)平穩(wěn)性平穩(wěn)性(st

3、ability)有以下要求有以下要求51 傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性(運(yùn)動(dòng)精度運(yùn)動(dòng)精度) 準(zhǔn)確性準(zhǔn)確性: :指指齒輪在齒輪在一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)的的傳動(dòng)比的大小傳動(dòng)比的大小，保證主、從動(dòng)齒，保證主、從動(dòng)齒輪的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)一致，輪的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)一致，即即最大轉(zhuǎn)角誤差最大轉(zhuǎn)角誤差 。由圖得由圖得: 從從第第37齒齒 最大最大=762 傳動(dòng)的平穩(wěn)性傳動(dòng)的平穩(wěn)性(平穩(wěn)性精度平穩(wěn)性精度) 平穩(wěn)性平穩(wěn)性:指齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)中指齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)中瞬時(shí)傳動(dòng)比的大小瞬時(shí)傳動(dòng)比的大小,即一齒即一齒過程過程最大轉(zhuǎn)角誤差最大轉(zhuǎn)角誤差由圖得：由圖得： 5,6齒距齒距最大最大=373 載荷分布的均勻性載荷分布的均勻性(接觸精度接觸精度)

4、載荷分布的均勻性載荷分布的均勻性:指齒輪嚙合時(shí)指齒輪嚙合時(shí),工作齒面上工作齒面上接觸面接觸面的大小的大小84 齒輪側(cè)隙的合理性齒輪側(cè)隙的合理性 側(cè)隙側(cè)隙: :指齒輪嚙合時(shí)指齒輪嚙合時(shí), ,非工作非工作齒面之間的齒面之間的間隙間隙。一般用一般用法向側(cè)隙法向側(cè)隙 jbn或或圓周側(cè)隙圓周側(cè)隙 jwt評(píng)定。評(píng)定。 法向法向非工作齒面非工作齒面97.3 漸開線圓柱齒輪精度的評(píng)定參數(shù)漸開線圓柱齒輪精度的評(píng)定參數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定評(píng)定齒輪齒輪精度精度必檢偏差項(xiàng)目必檢偏差項(xiàng)目(1) 齒距偏差齒距偏差 (2) 齒廓偏差齒廓偏差 (3) 螺旋線偏差螺旋線偏差 評(píng)定評(píng)定齒側(cè)間隙齒側(cè)間隙的的 必檢偏差項(xiàng)目必檢偏差

5、項(xiàng)目或或公法線長度偏差公法線長度偏差齒厚偏差齒厚偏差10 1. 傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性的必檢參數(shù)的必檢參數(shù) 傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性主要是控制主要是控制齒距偏差齒距偏差。(3)總齒距總齒距(k =1z)(1)單個(gè)齒距單個(gè)齒距(2) k個(gè)齒距個(gè)齒距11(1) 齒距累積總偏差齒距累積總偏差FP 定義定義:齒輪同側(cè)齒面任意弧段齒輪同側(cè)齒面任意弧段(k=1z)內(nèi)的內(nèi)的最大齒距累積偏差最大齒距累積偏差FP = |LaL |max/轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)LLa124321-1-2-3從從齒距累積偏差曲線圖齒距累積偏差曲線圖上也可上也可得到得到FP：13(2) 齒距累積偏差齒距累積偏差 FPk定義定義:齒輪同側(cè)齒面

6、任意齒輪同側(cè)齒面任意k個(gè)齒距個(gè)齒距的的實(shí)際弧長實(shí)際弧長 Lka與與 Lk的的代數(shù)差代數(shù)差式中式中 k = 2z / 8PkkakFLLFPkLkLka144321-1-2-3從從齒距累積偏差曲線圖齒距累積偏差曲線圖上也可得到上也可得到FPk：K=2152. 傳動(dòng)平穩(wěn)性傳動(dòng)平穩(wěn)性的必檢參數(shù)的必檢參數(shù) (1) 單個(gè)齒距偏差單個(gè)齒距偏差 fPt : 實(shí)際齒距與公稱齒距的代數(shù)差。實(shí)際齒距與公稱齒距的代數(shù)差。fP t= Pta PtPttaP16(2) 齒廓總偏差齒廓總偏差F 定義定義:包容實(shí)際齒廓包容實(shí)際齒廓工作部分工作部分且且距離為最小距離為最小的兩條的兩條設(shè)計(jì)齒廓設(shè)計(jì)齒廓之間之間的的法向距離法向距

7、離。 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)齒廓齒廓實(shí)際實(shí)際齒廓齒廓E G 為為實(shí)際齒廓實(shí)際齒廓的的工作部分工作部分F173. 載荷分布均勻性載荷分布均勻性的必檢參數(shù)的必檢參數(shù) fPt和和F載荷分布均勻性載荷分布均勻性齒高方向齒高方向: 同同平穩(wěn)性平穩(wěn)性 (fPt和和F)齒寬方向齒寬方向: 螺旋線總偏差螺旋線總偏差F18 圖中圖中L 為為計(jì)值范圍計(jì)值范圍，為，為齒寬齒寬b兩端各減去兩端各減去b5% 和和1 mn兩者中兩者中較小的數(shù)值較小的數(shù)值, 即即 b - b10%, b - 2mnmax F是指在計(jì)值范圍是指在計(jì)值范圍L內(nèi)，內(nèi)，端面基圓切線端面基圓切線方向上的方向上的實(shí)際螺旋線實(shí)際螺旋線對(duì)對(duì)設(shè)計(jì)螺旋線設(shè)計(jì)螺旋線的的偏離

8、量偏離量。 螺旋線總偏差螺旋線總偏差F：設(shè)計(jì)螺旋設(shè)計(jì)螺旋線線實(shí)際螺旋線實(shí)際螺旋線19 4. 齒輪側(cè)隙的必檢參數(shù)齒輪側(cè)隙的必檢參數(shù) (1) 齒厚偏差齒厚偏差Esn(Esns、Esni) Esn 應(yīng)用于應(yīng)用于大模數(shù)齒輪大模數(shù)齒輪側(cè)隙側(cè)隙的評(píng)定的評(píng)定Esn= Sna SnsnssninEES標(biāo)注:20(2) 公法線長度偏差公法線長度偏差Ebn( Ebns、Ebni): k個(gè)輪齒異向齒廓間基圓切個(gè)輪齒異向齒廓間基圓切線線段長度線線段長度Eb n= WkaWkbnsbni:Ek EW標(biāo)注WkaEbn 應(yīng)用于應(yīng)用于中小模數(shù)齒輪中小模數(shù)齒輪的側(cè)隙評(píng)定的側(cè)隙評(píng)定 公法線公法線： WK = m2.9521(k

9、- 0.5)+0.014z； 其中其中k = z9 +0.5 (取整數(shù)取整數(shù))215. 齒輪齒輪精度等級(jí)精度等級(jí)及其及其圖樣標(biāo)注圖樣標(biāo)注 1) 精度等級(jí)精度等級(jí): 其中：其中： 02級(jí)級(jí)為為展望級(jí)展望級(jí)，GB/T 10095.1.2規(guī)定規(guī)定13個(gè)等級(jí)個(gè)等級(jí):0、 1、 2、 、 12精度依次精度依次降低降低912級(jí)級(jí)為為低精度級(jí)低精度級(jí)。 68級(jí)級(jí)為為中等級(jí)中等級(jí)，35級(jí)級(jí)為為高精度等級(jí)高精度等級(jí)，222) 圖樣標(biāo)注圖樣標(biāo)注 (1) 齒輪精度等級(jí)的齒輪精度等級(jí)的標(biāo)注標(biāo)注: (a)當(dāng)所有當(dāng)所有精度等級(jí)相同精度等級(jí)相同時(shí)時(shí)，只標(biāo)，只標(biāo)等級(jí)等級(jí)和和標(biāo)準(zhǔn)號(hào)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)：如如 : 7 GB/T 10095.1

10、.2 精度等級(jí)精度等級(jí) 偏差代號(hào)偏差代號(hào) 標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)1GB/T10095. 6 7 PtPFFfF）、（如按按準(zhǔn)確性準(zhǔn)確性、平穩(wěn)性平穩(wěn)性和和載荷分布均勻性載荷分布均勻性的順序標(biāo)注的順序標(biāo)注:(b)當(dāng)各個(gè)當(dāng)各個(gè)精度等級(jí)不同精度等級(jí)不同時(shí)時(shí)，精度等級(jí)、偏差代號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)號(hào)精度等級(jí)、偏差代號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)號(hào)準(zhǔn)確性準(zhǔn)確性平穩(wěn)性平穩(wěn)性載荷分布均勻性載荷分布均勻性23(2) 側(cè)隙的標(biāo)注側(cè)隙的標(biāo)注對(duì)對(duì)大模數(shù)齒輪大模數(shù)齒輪 一般標(biāo)注一般標(biāo)注公稱齒厚公稱齒厚及其及其上、下偏差上、下偏差。snssninEES 對(duì)對(duì)中小模數(shù)齒輪中小模數(shù)齒輪一般標(biāo)注一般標(biāo)注公稱公法線長度公稱公法線長度及其及其上、下偏差上、下偏差。bnsb

11、niwEEk242.2.未注幾何公差按未注幾何公差按 GB/T 1184-KGB/T 1184-K.225小小 結(jié)結(jié)評(píng)定評(píng)定齒輪精度齒輪精度的的必檢參數(shù)必檢參數(shù)傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性：PP, kFF傳動(dòng)平穩(wěn)性傳動(dòng)平穩(wěn)性：Pt, fF載荷分布均勻性載荷分布均勻性：F齒輪側(cè)隙齒輪側(cè)隙：snbn EE或?qū)W會(huì)查學(xué)會(huì)查表表7-27-10 求取各個(gè)參數(shù)的求取各個(gè)參數(shù)的GB/T 數(shù)值數(shù)值要求：要求：掌握掌握齒輪精度必檢參數(shù)齒輪精度必檢參數(shù)的的名稱代號(hào)名稱代號(hào)及其及其含義含義267.2 評(píng)定齒輪精度評(píng)定齒輪精度的的可選用可選用偏差項(xiàng)目偏差項(xiàng)目27 用某種加工方法生產(chǎn)的齒輪，用上述用某種加工方法生產(chǎn)的齒輪

12、，用上述必檢參數(shù)檢驗(yàn)必檢參數(shù)檢驗(yàn)合格后合格后，如果：，如果： 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定還可用下列參數(shù)來評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定還可用下列參數(shù)來評(píng)定齒輪傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確齒輪傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性性和和齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)性齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)性的精度：的精度： (1)在生產(chǎn)在生產(chǎn)工藝條件不變工藝條件不變（尤其是切削機(jī)床的精度得（尤其是切削機(jī)床的精度得到保證）的情況下，繼續(xù)生產(chǎn)同樣的齒輪時(shí)；到保證）的情況下，繼續(xù)生產(chǎn)同樣的齒輪時(shí)； (2)或作或作誤差分析用誤差分析用的齒輪時(shí)。的齒輪時(shí)。什么情況下可選用下列參數(shù)？什么情況下可選用下列參數(shù)？28(1) 切向綜合總偏差切向綜合總偏差 定義定義: 被測齒輪與測量齒輪被測齒輪與測量齒輪單面嚙合單面嚙合檢測時(shí)，被測

13、齒輪一轉(zhuǎn)內(nèi)，檢測時(shí)，被測齒輪一轉(zhuǎn)內(nèi)，被測齒輪分度圓上被測齒輪分度圓上實(shí)際圓周位移實(shí)際圓周位移和和理論圓周位移理論圓周位移的的最大差值最大差值。)( iiFF 1. 傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性的可選用參數(shù)傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性的可選用參數(shù) 轉(zhuǎn)/maxLLFai式中式中 L a 實(shí)際圓周位移實(shí)際圓周位移；L 理論圓周位移理論圓周位移。29輪齒編號(hào)輪齒編號(hào)圖圖 切向綜合偏差曲線切向綜合偏差曲線iF iF反映了反映了齒距累積總偏差齒距累積總偏差FP和和單個(gè)齒偏差單個(gè)齒偏差的的綜綜合結(jié)果合結(jié)果。測量記錄圖測量記錄圖如圖所示。如圖所示。30 條件：條件： 測量儀器：單面嚙合測量儀；測量儀器：單面嚙合測量儀； 測量齒輪（精度比

14、被測齒輪高測量齒輪（精度比被測齒輪高4級(jí)）；級(jí)）； 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 綜合了齒距累積總偏差綜合了齒距累積總偏差FP和單個(gè)齒偏差；和單個(gè)齒偏差； 測量狀態(tài)同齒輪工作狀態(tài)（單面嚙合）一樣測量狀態(tài)同齒輪工作狀態(tài)（單面嚙合）一樣 ； 被測齒輪：大批量生產(chǎn)的齒輪。被測齒輪：大批量生產(chǎn)的齒輪。是評(píng)定是評(píng)定傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性齒輪的齒輪的理想?yún)?shù)理想?yún)?shù)。 iF 檢驗(yàn)效率很高。檢驗(yàn)效率很高。31固定滑座固定滑座可移動(dòng)滑座可移動(dòng)滑座(2) 徑向綜合總偏差徑向綜合總偏差maxmin()/iFaa轉(zhuǎn)) ( iiFF 是指是指被測齒輪被測齒輪與與測量齒輪測量齒輪雙面嚙合雙面嚙合檢測時(shí)，在被測齒輪一檢測時(shí)，在被測

15、齒輪一轉(zhuǎn)內(nèi)雙嚙轉(zhuǎn)內(nèi)雙嚙中心距中心距的的最大值最大值與與最小值最小值之差。之差。 iFa 32反映反映齒坯安裝偏心齒坯安裝偏心(幾何偏心幾何偏心) 產(chǎn)生的產(chǎn)生的齒距偏差齒距偏差。 iF測量記錄圖測量記錄圖如圖所示。如圖所示。iFiF 圖圖 徑向綜合偏差曲線徑向綜合偏差曲線maxa mina a 33(3) 徑向跳動(dòng)徑向跳動(dòng)rmaxminFRR)( rrFF徑向跳動(dòng)測量儀徑向跳動(dòng)測量儀被測齒輪被測齒輪指示表指示表球形測頭球形測頭。相當(dāng)于 irFF 34圖圖 徑向跳動(dòng)偏差曲線徑向跳動(dòng)偏差曲線rF 反映反映幾何偏心和齒距與齒廓偏差的影響。幾何偏心和齒距與齒廓偏差的影響。徑向跳動(dòng)偏差曲線徑向跳動(dòng)偏差曲線

16、rF35(4) 公法線長度變動(dòng)公法線長度變動(dòng)跨齒數(shù)跨齒數(shù)：k = z9 + 0.5 （取整數(shù)）取整數(shù)）一般均布測一般均布測 6 次次)( WWFF圖圖 公法線千分尺測量公法線長度公法線千分尺測量公法線長度kWminmaxWkkWWF362. 傳動(dòng)平穩(wěn)性的可選用參數(shù)傳動(dòng)平穩(wěn)性的可選用參數(shù)(1) 一齒切向綜合偏差一齒切向綜合偏差) ( iiff輪齒編號(hào)輪齒編號(hào)圖圖 切向綜合偏差曲線切向綜合偏差曲線if iF, 時(shí)在測量切向綜合總偏差iF。同時(shí)可測出 if 等單齒誤差。、綜合了Fffpti if 37(2) 一齒徑向綜合偏差一齒徑向綜合偏差iF同樣在測量同樣在測量if時(shí)同時(shí)可測出時(shí)同時(shí)可測出) (

17、iiff if iF 38 可選用可選用評(píng)定參數(shù)評(píng)定參數(shù)傳遞運(yùn)動(dòng)傳遞運(yùn)動(dòng) 準(zhǔn)確性準(zhǔn)確性切向綜合總偏差切向綜合總偏差 iF徑向綜合總偏差徑向綜合總偏差 iF 徑向跳動(dòng)徑向跳動(dòng) rF公法線長度變動(dòng)公法線長度變動(dòng) WF 傳動(dòng)傳動(dòng)平穩(wěn)性平穩(wěn)性一齒切向綜合偏差一齒切向綜合偏差 if if 一齒徑向綜合偏差一齒徑向綜合偏差, riFF 相當(dāng)于。或的組合，可以代替與 )( PiFFFFWr39 例題例題:已知已知m5，z8，=20的圓柱直齒輪的圓柱直齒輪，用齒距用齒距儀相對(duì)法測得數(shù)據(jù)為儀相對(duì)法測得數(shù)據(jù)為: 計(jì)算該齒輪的計(jì)算該齒輪的FP、fPt和和FPk(k=3)的的偏差值偏差值。 0，+3，2，+3，+5，2， + 3 ， 2(m)。1、4定位支腳；定位支腳；2固定量爪；固定量爪；3活動(dòng)量爪活動(dòng)量爪40解：解：FP、fPt和和FPk（k=3）列表計(jì)算如下列表