公差配合與技術(shù)測量 第4版 教學(xué)課件作者 徐茂功 v v圓柱齒輪傳動的公差及測量

1、第十一章 圓柱齒輪傳動的公差及測量本章要點(diǎn)：1. 齒輪傳動的4項(xiàng)要求及對傳動性能的影響。2. 漸開線圓柱齒輪的公差工程、加工誤差產(chǎn)生的原因、解決的方法。3初步學(xué)會對齒輪和齒輪副的檢測方法，了解所用量儀的名稱。教學(xué)時(shí)數(shù)參考：8授課方式：本章釆用以教師帶著學(xué)員進(jìn)實(shí)訓(xùn)車間，參見齒輪加工過程后再講課。所用教具：1.準(zhǔn)備好便于攜帶且常見的，單聯(lián)或多聯(lián)的外內(nèi)嚙齒輪教具+齒輪量具，如手提式齒距儀；公法線千分尺；齒厚卡尺。 2.電子課件提供的圖片。教學(xué)難點(diǎn)：1.齒輪加工誤差長周期及短周期的產(chǎn)生，與機(jī)床-刀具-工件-夾具系統(tǒng)的安裝調(diào)整狀況直接相關(guān)。要減小加工誤差，必需找準(zhǔn)產(chǎn)生誤差的途徑，實(shí)現(xiàn)解決加工中的問題。2

2、.齒輪誤差特性對傳動性能的影響指標(biāo)分3組組為影響準(zhǔn)確性工程，組為影響平穩(wěn)性、噪、振開工程，組為影響載荷分布工程，見表11-3.3.新標(biāo)準(zhǔn)GB/T 10095.1.2-2021及GB/Z 18620.1.4-20028)等同采用了ISO標(biāo)準(zhǔn)；就標(biāo)準(zhǔn)GB/T 10095-1988)等效采用的ISO標(biāo)準(zhǔn)，其特點(diǎn)及適用范圍見表11-2及本章第四節(jié)內(nèi)容。4.齒輪檢驗(yàn)工程的選擇，應(yīng)充分考慮車間現(xiàn)有量具精度適宜、體積小、操作簡便及齒輪精度等級的要求。到達(dá)便于實(shí)施“在機(jī)或在線測量。即在裝夾一次工件條件下，做到制齒加工、檢測、至齒輪合格完工。如標(biāo)準(zhǔn)中的Fw用公法線千分尺測量； Es用齒輪卡尺測量；pb用基準(zhǔn)齒距

3、儀測量這三指標(biāo)具備用常用齒輪量具即可完成在機(jī)測量，但在新標(biāo)準(zhǔn)中被刪掉，而當(dāng)前仍有效的使用這些指標(biāo)與量具。 5.鑒于中心距偏差a和基圓齒距偏差pb，新標(biāo)準(zhǔn)中均未給出公差值，可仍用其它標(biāo)準(zhǔn)。 6.新標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)注時(shí)，如7F、8Fp、fpt、F) GB/T10095.1-2001；8(Fr)GB/T 10095.2-2001 第一節(jié) 圓柱齒輪傳動的要求 齒輪傳動廣泛應(yīng)用于機(jī)器或各種機(jī)械設(shè)備中，其使用要求可歸納為四方面。1傳遞運(yùn)動的準(zhǔn)確性運(yùn)動精度要求齒輪在一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，最大轉(zhuǎn)角誤差應(yīng)限制在一定范圍內(nèi)，傳動比變化小，以保證從動件與主動件協(xié)調(diào)。2傳動平穩(wěn)性平穩(wěn)性精度要求齒輪傳動的瞬時(shí)傳動比變化不大，因?yàn)樗矔r(shí)傳動比

4、的突變將引起齒輪傳動沖擊、振動和噪聲。3載荷分布均勻性接觸精度要求輪齒嚙合時(shí)齒面接觸良好，以免載荷分布不均引起應(yīng)力集中，造成局部磨損，影使用壽命。4合理的齒輪副側(cè)隙要求齒輪嚙合時(shí)非工作面應(yīng)有一定的間隙，用于儲油潤滑或容納齒輪因受熱和受力的彈性變形，以及制造和安裝所產(chǎn)生的誤差，保證傳動中不出現(xiàn)卡死和齒面燒傷及換向沖擊等 齒輪傳動的用途和工作條件不同，對上述四方面的要求也各有側(cè)重。對精密機(jī)床和儀器上的分度和讀數(shù)齒輪，主要要求是傳遞運(yùn)動準(zhǔn)確性，對傳動平穩(wěn)性也有一定要求，而對接觸精度要求往往是次要的。當(dāng)需要可逆?zhèn)鲃訒r(shí)，應(yīng)對齒側(cè)間隙加以限制，以減少反轉(zhuǎn)時(shí)的空程誤差。對高速重載的齒輪如汽輪機(jī)減速器，其傳遞

5、運(yùn)動的準(zhǔn)確性、傳動的平穩(wěn)性和載荷分布的均勻性都要求很高。 第二節(jié) 齒輪加工誤差簡述 齒輪加工通常采用展成法，即用滾刀或插齒刀在滾齒機(jī)、插齒機(jī)上加工漸開線齒廓，高精度齒輪還需進(jìn)行剃齒或磨齒等精加工工序。 現(xiàn)以滾齒為代表，列出產(chǎn)生誤差的主要因素。如圖11-1所示，滾齒時(shí)的主要加工誤差是由機(jī)床-刀具一工件系統(tǒng)的周期性誤差造成的。此外，還與夾具、齒坯和工藝系統(tǒng)的安裝和調(diào)整誤差有關(guān)。一、幾何偏心 當(dāng)機(jī)床心軸與齒坯有安裝偏心e時(shí)，引起齒輪齒圈的軸線與齒輪工作時(shí)的軸線不重合，使齒輪在轉(zhuǎn)動一轉(zhuǎn)內(nèi)產(chǎn)生齒圈徑向跳動誤差，并且使齒距和齒厚也產(chǎn)生周期性變化，此屬徑向誤差。 二、運(yùn)動偏心當(dāng)機(jī)床分度蝸輪有加工誤差及與工作

6、臺有安裝偏心ek時(shí)，造成齒輪的齒距和公法線長度在局部上變長或變短，使齒輪產(chǎn)生切向誤差。以上兩種偏心引起的誤差是以齒坯一轉(zhuǎn)為一個(gè)周期，稱為長周期誤差。三、機(jī)床傳動鏈的短周期誤差機(jī)床分度蝸桿有安裝偏心ed和軸向竄動，使分度蝸輪齒坯轉(zhuǎn)速不均勻，造成齒輪的齒距和齒形誤差。分度蝸桿每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，跳動重復(fù)一次，誤差出現(xiàn)的頻率將等于分度蝸輪的齒數(shù)，屬高頻分量，故稱短周期誤差。四、滾刀的制造誤差及安裝誤差如滾刀有偏心ed，軸線傾斜、軸向跳動及刀具齒形角誤差等都會復(fù)映到被加工的輪齒上，產(chǎn)生基節(jié)偏差和齒形誤差。 圖11-1 滾切齒輪滾齒機(jī)加工齒輪用插齒機(jī)插內(nèi)齒輪圖11-2 切一向綜合總偏差Fi和一齒向綜合偏差Fi 第

7、三節(jié) 圓柱齒輪的誤差工程及檢測一、影響傳遞運(yùn)動準(zhǔn)確性的誤差及測量齒輪傳動中，影響傳遞運(yùn)動準(zhǔn)確性新的偏差工程有五項(xiàng)： 、 、 、 、 屬長周期誤差。1切向綜合總偏差 Fi： Fi是指被測齒輪與理想精確的測量齒輪單面嚙合檢驗(yàn)時(shí)，在被測齒輪一轉(zhuǎn)內(nèi)，齒輪分度圓上實(shí)際圓周位移與理論圓周位移的最大差值。 檢驗(yàn)過程中，使設(shè)計(jì)中心距不變，齒輪的同側(cè)齒面處于單面嚙合狀態(tài)，以分度圓弧長計(jì)值，如圖11-2所示。 Fi反映齒輪一轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)角誤差，說明齒輪傳遞運(yùn)動的不準(zhǔn)確性，其轉(zhuǎn)速忽快忽慢地作周期性變化。Fi是幾何偏心、運(yùn)動偏心及各短周期誤差綜合影響的結(jié)果。 曲線在單面綜合檢查儀單嚙儀上測得，儀器工作原理如圖11-3所示。

8、 圖11-3 光柵式單嚙儀原理圖2齒距累積總偏差 FP 齒距累積總偏差FP是指齒輪同側(cè)齒面任意弧段k=1-z內(nèi)的最大齒距累積偏差。它表現(xiàn)為齒距累積偏差曲線的總幅值，如圖11- 4a所示。 FP 反映了齒輪的幾何偏心和運(yùn)動偏心使齒輪齒距不均勻所產(chǎn)生的齒距累積誤差。它能反映齒輪一轉(zhuǎn)中偏心誤差引起的轉(zhuǎn)角誤差。圖11-4 齒距累計(jì)總偏差Fp及齒距累計(jì)偏差FpkaFp bFpk3齒距累積偏差Fpk為了控制齒輪的局部積累誤差和提高測量效率，可以測量k個(gè)齒的齒距累積誤差FPk，即任意k個(gè)齒距的實(shí)際弧長與理論弧長的代數(shù)差。k在2z/8的弧段內(nèi)取值，一般k取小于z/6或z/8的最大整數(shù)，z為齒數(shù)，如圖11-4b

9、所示。 FP的測量可分為相對測量法和絕對測量法兩種。(1)相對測量法 利用圓周封閉原理，以齒輪上任意一個(gè)齒距作基準(zhǔn)，調(diào)整指示表零位，然后逐齒依次測量各齒對基準(zhǔn)齒的相對齒距偏差 Pt相對 ， 經(jīng)數(shù)據(jù)處理即可求出FP 。 按齒輪的模數(shù)大小、齒數(shù)多少、精度上下，手提式齒距儀有三種定位方式，如圖11-5所示。其中，齒頂圓定位測量精度低，內(nèi)孔定位測量精度高。圖11-5 手提式齒距儀測量示意圖a齒頂圓定位 b齒根固定位 c內(nèi)孔定位1、2-定位支架 3-活動量爪 4-固定量爪 5-指示表例11-1 用萬能測齒儀測一齒輪Pti相對的讀數(shù)后，求齒距累積誤差FP，如圖11-6所示。1是活動量腳，與指示表4相連，2

10、為定位腳，齒輪在重錘3作用下舐在定位腳2上，用量腳移動調(diào)表4零位，且在分度圓處接觸，逐齒測量各齒的齒距相對偏差值Pti相對 ，記入表11-1第2欄后便可進(jìn)行以下計(jì)算。 1)計(jì)算法求FP。即用表11-1中第二欄的儀器測得值讀數(shù) Pti相對 ，逐齒累加后填入第三 欄內(nèi)。圓周封閉原理，其一周的累積值應(yīng)為零，但最后一齒 Pti相對 = -36，這是由于第一個(gè)起始齒不是公稱齒距及測量逐齒的每個(gè)讀數(shù)均包含這一值，故第三欄最后一齒的累積值 Pti相對=z， 由此得： = Pti相對z=- 36/18m = - 2m 再將第二欄內(nèi)的各讀數(shù)減去值，便得第四欄內(nèi)的各齒齒距偏差 Pti。圖11-7 齒距累積偏差 作

11、圖曲線 4，徑向跳動 Fr Fr是指測頭球形、圓柱形、砧形相繼置于齒槽內(nèi)時(shí)，從它到齒輪軸線的最大和最小徑向距離之差，如圖11-9所示。圖中偏心量是徑向跳動的一局部。Fr主要是由幾何偏心引起的。 切齒時(shí)由于齒坯孔與心軸間有間隙e，使兩旋轉(zhuǎn)軸線不重合而產(chǎn)生偏心。造成齒圈上各點(diǎn)到孔軸線距離不等、形成以齒輪一轉(zhuǎn)為周期的徑向長周期誤差，齒距或齒厚也不均勻。當(dāng)機(jī)床分度蝸輪具有運(yùn)動偏心ek時(shí)，該測量方法是反映不出來的圖11-1。 此外，齒坯端面跳動也會引起附加偏心。 圖11-9 徑向跳動Fr a)徑向跳動示意圖 b測頭 Fr可用40的錐形或槽形測頭及球形、圓柱測頭測量。測量時(shí)將測頭放人齒槽，使測測頭與左、右

12、齒廓在齒高中部接觸，球測頭直徑d=1.68m，式中m為模數(shù)mm。按式求出。 可用徑向跳動檢查儀、偏擺檢查儀測量，如圖11-10所示。此法測量效率低，適于小批生產(chǎn)。當(dāng)所有齒槽寬相等而存在齒距偏差時(shí)，用槽形測頭檢測Fr，指示徑向位置的變化為最正確。5徑向綜合總偏差Fi Fi是指在徑向雙面綜合檢驗(yàn)時(shí)，產(chǎn)品齒輪的左右齒面同時(shí)與測量齒輪接觸，并轉(zhuǎn)過一整圈時(shí)出現(xiàn)的中心距最大值和最小值之差，如圖11-11所示。霸主要反映了齒坯偏心和刀具安裝、調(diào)整造成的齒厚、齒廓偏差、基圓齒距偏差，這些偏差使嚙合中心距發(fā)生變化，屬齒輪徑向綜合偏差的長周期誤差。 Fi主要反映了齒坯偏心和刀具安裝、調(diào)整造成的齒厚、齒廓偏差、基圓

13、齒距偏差，這些偏差使嚙合中心距發(fā)生變化，屬齒輪徑向綜合偏差的長周期誤差。用雙面嚙合儀測量，如圖11-12 7所示。 圖11-10 徑向跳動 Fr 的測量圖11-11 徑向綜合偏差 Fi圖11-12 雙面嚙合儀測量 Fi1-固定拖板 2-被測齒輪 3-測量齒輪4一浮動滑板5-誤差曲線 6-記錄紙7-劃針 8-傳送帶9-指示表圖11-10 徑向跳動的測量6公法線長度變動公差Fw Fw 是指在齒輪一周范圍內(nèi)，實(shí)際公法線長度最大值與最小值之差圖 11-13) , Fw = WK max - Wk min 。 Wk是指k個(gè)齒的異側(cè)齒廓間的公共法線長度的公稱值，此長度可由查表，或用公法線千分尺測量圖11-

14、14，然后由下式算出。 Wk = ml.476(2k-1) +0.014z 式中 m一模數(shù)( mm)；k一測量跨齒數(shù)；k=z/9 + 0.5 ；Z-齒輪齒數(shù)。圖11-13 公法線長度變動量Fw圖11-14 用公法線千分尺測量Fw圖11-14 用公法線千分尺測量Fw二、影響傳動平穩(wěn)性的誤差及測量 此種誤差會引起齒輪瞬時(shí)傳動比變化，屬短周期誤差，共五項(xiàng)指標(biāo)，即： 、 、F 、Pb 、Pt 1一齒切向綜合偏差 ： 是指被測齒輪與理想精確的測量齒輪單面嚙合時(shí)，在被測齒輪一個(gè)齒距內(nèi)的切向綜合偏差，以分度圓弧長計(jì)值，即圖11-2所示曲線上小波紋的最大幅度值。 主要反映由刀具制造和安裝誤差及機(jī)床分度蝸桿安裝

15、、制造誤差所造成的齒輪短周期綜合誤差。 能綜合反映轉(zhuǎn)齒和換齒誤差對傳動平穩(wěn)性的影響； 越大、轉(zhuǎn)速越高，傳動越不平穩(wěn)，噪聲和振動也越大。 的測量儀器與測量 用的儀器在單嚙儀上測量，如圖11-3所示。 2一齒徑向綜合偏差 ： 是指被測齒輪與理想精確的測量齒輪雙面嚙合時(shí)，在被測齒輪一個(gè)齒距角360/Z內(nèi)，雙嚙中心距的最大變動量，如圖11-11所示。 主要反映由刀具制造和安裝誤差如刀具的齒距，齒形誤差及偏心等所造成的齒輪徑向短周期綜合誤差，但不能反映機(jī)床傳動鏈的短周期誤差引起的齒輪切向的短周期誤差。 3齒廓總偏差F 齒廓偏差是指實(shí)際齒廓偏離設(shè)計(jì)齒廓的量，該量在端面內(nèi)且垂直于漸開線齒廓的方向計(jì)值。有齒廓

16、總偏差F和齒廓形狀偏差、齒廓傾斜偏差。 F是指在計(jì)值范圍內(nèi)，包括實(shí)際齒廓跡線的兩條設(shè)計(jì)齒廓跡線間的距離，如圖11-15所示。除齒廓總偏差F外，由于齒廓的形狀偏差和傾斜偏差均屬非必檢工程，不贅述。 齒廓總偏差是由于刀具設(shè)計(jì)的制造誤差和安裝誤差及機(jī)床傳動鏈誤差等引起的。此外，長周期誤差對齒形精度也有影響。 齒廓總偏差對傳動平穩(wěn)性的影響，如圖11-16所示。使接觸點(diǎn)偏離了嚙合線，而引起瞬時(shí)傳動比的突變，破壞了傳動的平穩(wěn)性。 測量通常使用單盤式或萬能式漸開線檢查儀及齒輪單面嚙合整體誤差測量儀。其圖11-17所示為單盤漸開線檢查儀原理圖。 圖11-15 齒廓總偏差F a設(shè)計(jì)齒廓：未修形的漸開線；實(shí)際齒廓

17、：在減薄區(qū)內(nèi)具有偏向體內(nèi)的負(fù)偏差 b設(shè)計(jì)齒廓：修形的漸開線舉例：實(shí)際齒廓：在減薄區(qū)內(nèi)具有偏向體內(nèi)的負(fù)偏差 c設(shè)計(jì)齒廓：修形的漸開線舉例：實(shí)際齒廓：在減薄區(qū)內(nèi)具有偏向體外的負(fù)偏差 A-輪齒齒頂或倒角的起點(diǎn) E-有效齒廓起始點(diǎn) F-可用齒廓起始點(diǎn) LAF-可用長度 LAE-有效長度圖11-16 有齒形誤差時(shí)的嚙合情況 圖11-17 用單盤漸開線檢查儀測量F 1-基圓盤 2-被測齒輪 3-直尺 4-杠桿 5- 絲杠 6-手輪 7-滑板 8-指示表4基圓齒距偏差Pb Pb是指實(shí)際基圓齒距與公稱基圓齒距之差，如圖11-18所示。Pb =mcos。公稱值可由計(jì)算或查表求得。Pb是很實(shí)用的測量指標(biāo)。 pb主

18、要是由于齒輪滾刀的齒距偏差及齒廓偏差；齒輪插刀的基圓齒距偏差及齒廓偏差造成的。滾、插齒加工時(shí)，齒輪基圓齒距兩端點(diǎn)是由相鄰齒同時(shí)切出的，故與機(jī)床傳動鏈誤差無關(guān)；而在磨齒時(shí)，那么與機(jī)床分度機(jī)構(gòu)誤差及基圓半徑調(diào)整有關(guān)。 pb對傳動的影響是由嚙合的基圓齒距不等引起的。因此，瞬時(shí)傳動比將發(fā)生變化，影響齒輪傳動的平穩(wěn)性。 基節(jié)偏差通常用基圓齒距儀圖11-20或萬能測齒儀測量，基圓齒距儀測量的優(yōu)點(diǎn)是可在機(jī)測量，防止用其他同類儀器測量時(shí)因脫機(jī)后齒輪重新“對刀、“定位的問題。圖11-18 基圓齒距偏差pb5.單個(gè)齒距偏差Pt Pt 是指在端面上，在接近齒高中部的一個(gè)與齒輪軸線同心的圓上，實(shí)際齒距與理論齒距的代數(shù)

19、差，如圖11- 21所示。 滾齒加工時(shí)，主要是由分度蝸桿跳動及軸向竄動，即機(jī)床傳動鏈誤差造成的。所以，用來反映傳動鏈的短周期誤差或加工中的分度誤差，屬單項(xiàng)指標(biāo)。測量方法及儀器與Fp測量時(shí)用的方法及儀器相同，但Pt需對輪齒的兩側(cè)面進(jìn)行測量。 圖11-20 基圓齒距儀測量fpb1、5-測頭 2、4-特殊量爪 3-量塊組 6-螺釘7-指示表基圓齒距儀 圖11-21 齒距偏差Pt 三、影響載荷分布均勻性的誤差及測量 1螺旋線偏差 在端面基圓切線方向上測得實(shí)際螺旋線偏離設(shè)計(jì)螺旋線的量稱為螺旋線偏差，如圖11-22所示。 設(shè)計(jì)螺旋線為符合設(shè)計(jì)規(guī)定的螺旋線。螺旋線曲線圖包括實(shí)際螺旋線跡線、設(shè)計(jì)螺旋線跡線和平

20、均螺旋線跡線。螺旋線計(jì)值范圍L等于跡線長度兩端各減去5%的跡線長度，但減去量不超過一個(gè)模數(shù)。 螺旋線偏差包括螺旋線總偏差、螺旋線形狀偏差和螺旋線傾斜偏差，它影響齒輪嚙合過程中的接觸狀況，影響齒面載荷分布的均勻性。螺程中的接觸狀況，影響齒面載荷分布的均勻性。 螺旋線偏差用于評定軸寬斜齒輪及人字齒輪，它適用于大功率、高速高精度寬斜齒輪傳動。2螺旋線總偏差F螺旋線總偏差是在計(jì)值范圍L，包容實(shí)際螺旋線跡線的兩條設(shè)計(jì)螺旋線跡線間的距離圖11- 22?？稍诼菪€檢查儀上測量未修形螺旋線的斜齒輪螺旋線偏差。對于漸開線直齒圓柱齒輪，螺旋角=0，此時(shí)F稱為齒向偏差。螺旋線總公差是螺旋線總偏差的允許值。 圖11-

21、22 螺旋線總偏差Fa設(shè)計(jì)螺旋線：未修形的螺旋線；實(shí)際螺旋線：在減薄區(qū)內(nèi)具有偏向體內(nèi)的負(fù)偏差b設(shè)計(jì)螺旋線：修形的螺旋線舉例；實(shí)際螺旋線：在減薄區(qū)內(nèi)具有偏向體內(nèi)的負(fù)偏差c設(shè)計(jì)螺旋線：修形的螺旋線舉例；實(shí)際螺旋線：在減薄區(qū)內(nèi)具有偏向體外的負(fù)偏差 螺旋線總偏差F 主要由機(jī)床導(dǎo)軌傾斜，夾具和齒坯安裝誤差引起，如圖11-23、圖11- 24所示。對斜齒輪，還與附加運(yùn)動鏈的調(diào)整誤差有關(guān)。 測量低于8級的直齒圓柱齒輪齒向偏差最簡單的方法如圖11-25 a)所示。將小圓棒2(d 1.68m)放入齒間內(nèi)，用指示表3在兩端測量讀數(shù)差，并按齒寬長度折算縮小，即為齒向誤差值。也可用圖11-25b)所示方法測量，即調(diào)整

22、杠桿干分表4的測頭處于齒面的最高位置，在兩端的齒面上接觸并移進(jìn)移出，兩端最高點(diǎn)的讀數(shù)差即是F。 斜齒輪的螺旋線偏差可在導(dǎo)程儀、螺旋角檢查儀或齒向儀上測量。螺旋線偏差應(yīng)測量均分圓周三個(gè)齒的兩側(cè)齒面。假設(shè)用光學(xué)分度頭與杠桿千分尺測量F，如本章圖片24號所示。 圖11-23 刀架導(dǎo)軌傾斜產(chǎn)生的齒向誤差a)刀架導(dǎo)軌徑向傾斜 b刀架導(dǎo)軌切問傾斜圖11-24 齒坯基準(zhǔn)端面 跳動產(chǎn)生的齒向誤差 圖11-25 直齒輪齒向誤差F的測量 a)用小圓棒測齒向誤差 b用指示表直接在齒面上測量齒向誤差 1-被測齒輪 2-小圓棒 3-指示表 4-杠桿千分表檢查刀具安裝偏心ed檢查幾何偏心e磨齒機(jī)精加工齒輪磨齒機(jī)在精加工齒

23、輪圖片24號-用分度頭檢查齒輪導(dǎo)程滾齒機(jī)加工多聯(lián)齒輪用萬能測齒儀檢查齒輪漸開線檢查儀檢查齒輪圖11-6 萬能測齒儀測Fp與Fpt1-活動量腳 2-定位腳 3-重錘 4-指示表圖11-6 萬能測齒儀測Fp與Fpt圖11-15 漸開線檢查儀檢查齒廓總偏差F用萬能漸開線檢查儀檢查齒廓總誤差Fa 四、影響齒輪副側(cè)隙的偏差及測量 保證齒輪副側(cè)隙，是齒輪傳動正常工作的必要條件。在加工齒輪時(shí)，要適當(dāng)?shù)販p薄齒厚。齒厚的檢驗(yàn)工程共有兩項(xiàng)。1.齒厚偏差Esn齒厚上偏差Esns、下偏差Esni、齒厚公差Tsn Esn是指在分度圓柱面上，齒厚的實(shí)際值與公稱齒厚值之差。對于斜齒輪，指法向齒厚，如圖11-26所示。 測量

24、齒厚是以齒頂圓為基準(zhǔn)，測量結(jié)果受頂圓精度影響較大，此法僅適用于精度較低，模數(shù)較大的齒輪。因此，需提高齒頂圓精度或改用測量公法線平均長度偏差的方法。用齒厚游標(biāo)卡尺測量ESn，如圖11-27所示。圖11-27 分度圓弦齒厚偏差Esn的測量對非變位的直齒輪，公稱弦齒厚 為 公稱弦齒高 應(yīng)為為簡便，齒輪的 及 ：均可由手冊查取。 圖1126 齒厚偏差Esn 。2公法線長度偏差Ebn上偏差Ebns、下偏差Ebni、公差TbnEbn是指在齒輪一周內(nèi)，公法線長度的平均值與公稱值之差。公法線長度平均值，應(yīng)在齒輪圓周上6個(gè)部位測取實(shí)際值后，取其平均值 ，公法線長度公差值 Wkn=k-lPbn+ Sbn?？蓮挠嘘P(guān)

25、手冊查取，不必計(jì)算。注意：Ebn不同于公法線長度變動量Fw 、Ebn，是反映齒厚減薄量的另一種方式；而 Fw 那么反映齒輪的運(yùn)動偏心，屬傳遞運(yùn)動準(zhǔn)確性誤差。 在圖樣上標(biāo)注公法線長度的公稱值Wk the 和上偏差Ebns、下偏差Ebni。假設(shè)其測量結(jié)果在上、下偏差范圍內(nèi)，即為合格。 因?yàn)辇X輪的運(yùn)動偏心會影響公法線長度，使公法線長度不相等。為了排除運(yùn)動偏心對公法線長度的影響，故應(yīng)取平均值，如圖11-28所示。圖11-28 公法線長度偏差Ebn及上偏差Ebns、下偏差Ebni五、齒輪副的傳動偏差工程及檢測1.齒輪副的接觸斑點(diǎn) 綜合反映加工誤差和安裝誤差對載荷分布的影響。 齒輪副的接觸斑點(diǎn)指裝配在箱體

26、或?qū)嶒?yàn)臺上好的齒輪副，在輕微的制動下，運(yùn)轉(zhuǎn)后的齒面上分布的接觸擦亮痕跡，詳細(xì)含義見圖11-29所示及表11-9。該表描述的是最好接觸斑點(diǎn)，但不能作為齒輪精度等級的替代方法。 GB/Z 18620. 4-2021中，規(guī)定檢驗(yàn)接觸斑點(diǎn)時(shí)適用印痕涂料，為應(yīng)使用普魯士藍(lán)軟膏、藍(lán)色印痕涂料或紅丹等其他專門涂料；且應(yīng)用方法能確保油膜厚度為0.006-0.012mm。圖11-29 接觸斑點(diǎn)分布的示意圖2.齒輪副的側(cè)隙齒輪副側(cè)隙是指兩相嚙合齒輪工作面接觸時(shí)，在非工作齒面間形成的間隙，如圖11-30所示。圖11-30 齒輪副圓周側(cè)隙jwt和法向側(cè)隙jbna圓周側(cè)隙jwt b法向側(cè)隙jbn(1)圓周側(cè)隙jwt 是

27、指兩相嚙合齒輪中的一個(gè)齒輪固定時(shí)，另一個(gè)齒輪能轉(zhuǎn)過的節(jié)圓弧長的最大值，如圖11-30a)所示，可用指示表測量。 1)最小側(cè)隙jwtmin：節(jié)圓上的最小圓周側(cè)隙。即在靜態(tài)條件下，在最緊允許中心距時(shí)的圓周側(cè)隙。最緊中心距對外齒輪是指最小的中心距。 2)最大側(cè)隙jwt max：節(jié)圓上的最大圓周側(cè)隙。即具有最小允許實(shí)效齒厚的兩個(gè)配對齒輪相嚙合時(shí)，在靜態(tài)條件下，在最大允許中心距時(shí)的圓周側(cè)隙。(2)法向側(cè)隙jbn 兩相嚙合齒輪工作齒面接觸時(shí)，在兩非工作齒面間的最短距離。 測量圓周側(cè)隙或法向側(cè)隙是等效的，jbn?？捎萌呋驂恒U絲后測其厚值。(3)徑向側(cè)隙jr 將兩相嚙合齒輪的中心距縮小，直到其左右兩齒面都相

28、接觸時(shí)，這個(gè)縮小量即為徑向側(cè)隙。 如以上四項(xiàng)要求均能滿足，那么此齒輪副即認(rèn)為合格。 2.齒輪副的中心距偏差a 是指在齒輪副的齒寬中間平面內(nèi)，實(shí)際中心距與公稱中心距之差。 公稱中心距是在考慮了最小側(cè)隙及兩齒輪齒頂和其相嚙合的非漸開線齒廓齒根局部的干預(yù)后確定的。因GB/Z 18620.3-2021標(biāo)準(zhǔn)中未給出中心距偏差值，可仍用GB/T 10095-1988標(biāo)準(zhǔn)的中心距極限偏差a 表中數(shù)值。 該中心距的測量，可用卡尺，千分尺等普通量具。3軸線平行度偏差 軸線平行度偏差是指一對齒輪的軸線在兩軸線的“公共平面或“垂直平面內(nèi)投影的平行度偏差。平行度偏差用軸支承跨距L軸承中間距L相關(guān)聯(lián)地表示，如圖11-3

29、1所示。(1)軸線平面內(nèi)的軸線平行度偏差 最大值推薦為 =(L/b)F(2)垂直平面內(nèi)的軸線平行度偏差最大值推薦為 = 0.5( L/b) F 平行度偏差主要影響側(cè)隙及接觸精度，偏差值與軸的支承跨距L及齒寬有關(guān)。圖11-31 軸線平行度偏差 第四節(jié) 漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)一、適用范圍GB/T 10095.1-2021只適用于單個(gè)齒輪的每一個(gè)要素，不包括齒輪副。GB/T 10095.2-2021徑向綜合偏差的公差僅適用于產(chǎn)品齒輪與測量齒輪的嚙合檢驗(yàn)，而不適用于兩個(gè)產(chǎn)品齒輪的嚙合檢驗(yàn)。GB/Z 18620.1.4-2021是關(guān)于齒輪檢驗(yàn)方法的描述和意見。其指導(dǎo)性技術(shù)文件所提供的數(shù)值不作為嚴(yán)格的精度

30、判據(jù)，而作為共同協(xié)議的關(guān)于鋼或鐵制齒輪的指南來使用。 在適用范圍上，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)僅適用于單個(gè)漸開線圓柱齒輪，不適用于齒輪副；對模數(shù)mn0.570mm、分度圓直徑d5-1000mm、齒寬b41000mm的齒輪規(guī)定了偏差的允許值( 、 為 mn 0.210mm、分度圓直徑d 51000mm時(shí)的值。二、精度等級GB/T 10095. 1-2021對輪齒同側(cè)齒面公差規(guī)定了13個(gè)精度等級，其中0級最高，12級最低。GB/T 10095. 2-2021對徑向綜合公差規(guī)定了9個(gè)精度等級，其中4級最高，12級最低。 3-5級為高精度級，6-8級為中精度級；9-12級為低精級；5級為根底級，可推算出其他各級的公差值

31、或極限偏差值。三、精度等級的選擇按誤差的特性及對傳動性能的影響，將齒輪指標(biāo)分成I、三個(gè)性能組，見表11-3。 首先根據(jù)用途、使用條件、經(jīng)濟(jì)性確定主要性能組的精度等級。然后再確定其他兩組的精度等級。精度等級的選擇有計(jì)算法、表格法及類比法，一般采用類比法。 類比法 是按現(xiàn)有的并經(jīng)證實(shí)設(shè)計(jì)合理、工作可靠的同類產(chǎn)品或機(jī)構(gòu)上的齒輪精度，通過技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性、工藝可能性三方面的綜合分析比照，選用相似的齒輪精度等級。當(dāng)工作條件略有改變時(shí)，可對新設(shè)計(jì)的齒輪各公差組的精度作適當(dāng)調(diào)整。 根據(jù)使用要求不同，GB/T 10095-2021規(guī)定：齒輪同側(cè)齒面各精度工程可選同一個(gè)等級；對齒輪的工作齒面和非工作齒面可規(guī)定不同

32、的等級，也可只給出工作齒面的精度等級；而對非工作齒面不給出精度要求；對不同的偏差工程可規(guī)定不同的精度等級；徑向綜合公差和徑向跳動公差可選用與同側(cè)齒面的精度工程相同或不同的精度等級。 齒輪副中兩個(gè)齒輪的精度等級一般取同級，也允許取成不同等級。此時(shí)按精度較低者確定齒輪副等級。 分度、讀數(shù)齒輪主要的要求是傳遞運(yùn)動準(zhǔn)確性，即控制齒輪傳動比的變化，可根據(jù)傳動鏈要求的準(zhǔn)確性、轉(zhuǎn)角誤差允許的范圍首先選擇第1性能組精度等級，而第性能組的誤差是第1性能組誤差的組成局部，相互關(guān)聯(lián)，一般可取同級。分度、讀數(shù)齒輪對傳遞功率要求不高，第性能組可低一級。 對高速動力齒輪，要求控制瞬時(shí)傳動比的變化，可根據(jù)圓周速度或噪聲強(qiáng)度

33、要求首先選擇第性能組的精度級。當(dāng)速度很高時(shí)第1性能組的精度可取同級，速度不高時(shí)可選稍低等級。為保證一定的接觸精度要求，第組精度不宜低于第性能組。 對承載齒輪，要求載荷在齒寬上均勻分布，可按強(qiáng)度和壽命要求確定第性能組的精度等級，第1、性能組精度可稍低，低速重載時(shí)第性能組可稍低于第性能組，中速輕載時(shí)那么采用同級精度。 各性能組選不同精度時(shí)以不超過一級為宜， 精度等級選擇可參閱表11-4至表11-12。表11-4 圓柱齒輪第性能組精度等級與圓周速度的關(guān)系表11-6 pt、FP、 F、Fr 偏差數(shù)值(摘自GB/T 10095. 1-2021) 單位：m表117 徑向綜合總偏差 、一齒徑向綜合偏差 表摘

34、自GB/T 10095. 2-2021表11-5 各種機(jī)器采用的齒輪精度等級 表11-8 螺旋線總公差F摘目GB/T 10095. 1-2021 單位：m 表11-9 圓柱齒輪裝配后的接觸斑點(diǎn)摘自GB/Z 18620. 4-2021 表11-11 軸線平行度公差 、 摘自GB/Z 18620. 3-2021表11-12 k 比值摘自GB/T 10095. 1-2021 四、齒輪副的側(cè)；隙及確定 齒輪副側(cè)隙是兩個(gè)齒輪嚙合后才產(chǎn)生的，對單個(gè)齒輪就不存在側(cè)隙。齒輪傳動對側(cè)隙的要求，主要取決于其用途、工作條件等，而不決定于齒輪的精度等級。側(cè)隙選擇是獨(dú)立于齒輪精度等級選擇之外的另一類問題。 側(cè)隙量的大小

35、與齒輪的大小、精度、安裝和不同專業(yè)的應(yīng)用情況有關(guān)。如高速齒為防止熱卡死要求較大側(cè)隙；需要正反轉(zhuǎn)或讀數(shù)機(jī)構(gòu)的齒輪機(jī)構(gòu)的齒輪無空程，那么要求極小的側(cè)隙。1最小側(cè)隙確實(shí)定 般情況卞，也可根據(jù)傳動的要求，參考表11-14選取最小側(cè)隙jbn min (GBZ18620.2-2021適用于黑色金屬制造的齒輪和箱體，節(jié)圓線速度小于15m/s的傳動。表11-14 對于粗齒距中、大模數(shù)齒輪最小側(cè)隙jbn min的推薦值 (單位：mm)當(dāng)兩輪齒厚均為上偏差，可獲得最小側(cè)隙 為： jb min =Esns1 + Esns2cosn 假設(shè) 兩個(gè)齒輪的上偏差相等 Esns1 = Esns2 ， 那么最小側(cè)隙 jb mi

36、n = 2Esns1 cosn 2齒厚極限偏差確實(shí)定(1)齒厚上偏差Esns 該偏差是為保證獲得最小極限側(cè)隙jbn min 的齒厚的齒厚最小減薄量，對兩齒輪的上偏差Esns1和Esns2計(jì)算時(shí)考慮加工誤差與安裝誤差。通常設(shè)兩齒厚上偏差相等，Esns= Esnsl = Esns2 ，按下式計(jì)算。 a、Pb、可分別查表11-26，表11-16，表11-8。(2)齒厚公差Tsn 該公差主要取決向跳動Fr和切齒加工時(shí)的徑向進(jìn)刀誤差br，按隨機(jī)誤差合成后，將徑向誤差換算成齒厚方向。故齒厚公差Tsn按下式計(jì)算，即 Tsn= 2tann br值按第1公差組查表11-17，F(xiàn)r 按齒輪精度等級和分度圓直徑查表

37、11-6。 (3)齒厚下偏差Esni 齒厚下偏差按下式計(jì)算，即 Esni = - ( Esns + Tsn) 3.齒輪的檢驗(yàn)組工程及選擇 1)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中，齒輪的檢驗(yàn)可以為單項(xiàng)檢驗(yàn)和綜合檢驗(yàn)，綜合檢驗(yàn)又分為單面嚙合檢驗(yàn)和雙面嚙合綜合檢驗(yàn)，見表11-19。2)檢驗(yàn)工程選擇應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：對高精度的齒輪選用綜合指標(biāo)檢驗(yàn)；低精度齒輪可選用單項(xiàng)性指標(biāo)組合檢驗(yàn)。為了反映工藝過程中工藝誤差產(chǎn)生的原因，應(yīng)有目的地選用單項(xiàng)性指標(biāo)組合檢驗(yàn)。成品驗(yàn)收那么應(yīng)選用供需雙方共同認(rèn)定的檢驗(yàn)工程。批量生產(chǎn)時(shí)宜選用綜合指標(biāo)；單件小批時(shí)那么用單項(xiàng)性組合的指標(biāo)檢驗(yàn)。使用的檢驗(yàn)量儀、技術(shù)水平，供需雙方協(xié)商認(rèn)同后的檢測結(jié)果才有法律效應(yīng)

38、，圖11-32 基準(zhǔn)軸線和基準(zhǔn)面4.齒坯精度齒輪在加工、檢驗(yàn)和裝配時(shí)的徑向基準(zhǔn)和軸向輔助面應(yīng)盡量一致，并標(biāo)注在零件圖上。通常采用齒坯內(nèi)孔或頂圓和端面作基準(zhǔn)。1)齒坯的尺寸偏差 齒坯的尺寸偏差對于齒輪的加工過程、齒輪傳動質(zhì)量、接觸條件和運(yùn)行狀況有極大影響，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了三個(gè)外表上的誤差，如圖11-32所示。2)基準(zhǔn)軸線、基準(zhǔn)面確實(shí)定方法 基準(zhǔn)軸線和基準(zhǔn)面是設(shè)計(jì)、制造、檢測齒輪產(chǎn)品的基準(zhǔn)。齒輪的精度參數(shù)值只有在明確其特定的旋轉(zhuǎn)軸線才有意義，為滿足齒輪的性能和精度要求，應(yīng)盡量使基準(zhǔn)的公差值減至最小。(l)確定基準(zhǔn)軸線的方法 最常用的方法是盡可能作到設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、加工基準(zhǔn)、檢驗(yàn)基準(zhǔn)、工作基準(zhǔn)相統(tǒng)一，見表1

39、1-20。(2)基準(zhǔn)面與安裝面的幾何公差 假設(shè)工作安裝面被選擇為基準(zhǔn)面，可直接選用其表11-21的基準(zhǔn)面與安裝面的幾何公差。當(dāng)基準(zhǔn)軸線與工作軸線不重合時(shí)，那么工作安裝面相對于基準(zhǔn)軸線的跳動公差在齒輪零件圖樣上予以控制，跳動公差不大于表11-22中規(guī)定的數(shù)值。(3)齒頂圓直徑的公差 為保證設(shè)計(jì)重合度、頂隙，把齒頂圓柱面作基準(zhǔn)面時(shí)，表11- 22中的數(shù)值可用作尺寸公差；表11-21中的數(shù)值可用作其形狀公差。 對齒坯的尺寸和形狀公差，齒坯基準(zhǔn)面徑向和軸向跳動公差，參見表11-23及表11-24。(4)齒輪各局部粗糙度 其推薦值見表11-25。5箱體公差 箱體公差是指箱體上的孔心距的極限偏差和兩孔軸線間的平行度公差。它們分別是齒輪副的中心距偏差a和軸線平行度公差