圓柱齒輪精度名師優(yōu)質(zhì)課賽課一等獎市公開課獲獎?wù)n件

漸開線圓柱齒輪精度7.1概述7.2圓柱齒輪同側(cè)齒面精度指標(biāo)7.3圓柱齒輪徑向綜合偏差精度指標(biāo)7.4齒輪側(cè)隙和接觸斑點7.5齒輪坯、齒輪軸中心距和軸線平行度7.6圓柱齒輪精度設(shè)計第1頁一、概述傳遞運動準(zhǔn)確性（運動精度）傳動平穩(wěn)性要求：齒輪在一齒范圍內(nèi)瞬時傳動比（瞬時轉(zhuǎn)角）改變盡可能小1.圓柱齒輪傳動使用要求要求:從動齒輪在一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)最大轉(zhuǎn)角誤差不超出要求數(shù)值,以使齒輪在一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)傳動比改變盡可能小。第2頁一、概述載荷分布均勻性要求：齒輪副嚙合傳動時，非工作齒面間應(yīng)留有一定間隙齒側(cè)間隙要求：必須確保嚙合齒面沿齒寬和齒高方向?qū)嶋H接觸面積，以滿足承載均勻性要求。1.圓柱齒輪傳動使用要求第3頁不一樣工作條件和不一樣用途齒輪對上述四項使用要求側(cè)重點會有所不一樣。精密機床、控制系統(tǒng)分度齒輪和測量儀器讀數(shù)齒輪汽車、拖拉機和機床變速齒輪起重機械、礦山機械等重型機械中低速重載齒輪汽輪機和渦輪機中高速重載齒輪第4頁產(chǎn)生齒輪加工誤差原因很多，其主要起源于齒輪加工系統(tǒng)中機床、刀具、夾具和齒坯加工誤差及安裝、調(diào)整誤差。2.齒輪加工誤差主要起源及其特征按誤差產(chǎn)生方向切向誤差徑向誤差軸向誤差按誤差在齒輪一轉(zhuǎn)中出現(xiàn)次數(shù)長周期誤差短周期誤差第5頁二、齒輪評定指標(biāo)及其測量GB/T10095.1—《輪齒同側(cè)齒面偏差定義和允許值》GB/T10095.2—《徑向綜合偏差和徑向跳動定義和允許值》GB/Z18620.1～4—《圓柱齒輪檢驗實施規(guī)范》

給出了齒輪評定項目標(biāo)允許值及要求了檢測齒輪精度實施規(guī)范。第6頁第7頁第一節(jié)圓柱齒輪同側(cè)齒面精度指標(biāo)圓柱齒輪同側(cè)齒面精度適合用于通用機械和重型機械中單個漸開線齒輪，普通齒輪精度檢驗項目主要從齒距、齒形和齒向等三個方面加以檢測，必檢基本參數(shù)有單個齒距偏差Δf

pt

、齒距累積總偏差ΔFP、齒廓總偏差和螺旋線總偏差第8頁單個齒距偏差反應(yīng)是齒輪在轉(zhuǎn)過一個齒距角（360°/z）內(nèi)角度改變誤差，當(dāng)齒輪存在單個齒距偏差時，一對齒嚙合完成而另外一對齒進入嚙合時會有沖擊，將影響齒輪傳動平穩(wěn)性。第一節(jié)圓柱齒輪同側(cè)齒面精度指標(biāo)（必檢）一、單個齒距偏差Δf

pt（）單個齒距偏差指在端截面上，在靠近齒高中部一個與齒輪軸線同心圓上，實際齒距與理論齒距代數(shù)差第9頁Fp是指齒輪同側(cè)齒面任意圓弧段（k=1至k=z）內(nèi)實際弧長與理論弧長代數(shù)差。它等于齒距累積偏差最大偏差與最小偏差代數(shù)差二、齒距累積偏差FPK影響齒輪傳動準(zhǔn)確性。1.齒距累積總偏差Fp第10頁N123456789A232524262019221925B22C+1+3+2+4-2-30-3+3D+1+4+6+10+8+5+5+2+5N101112131415161718A192321212024251921B22C-3+1-1-1-2-2+2+3-1D+2+3+2+1-2-4+2+5+4第11頁2.k個齒齒距累積偏差

任意k個齒距實際弧長與理論弧長代數(shù)差理論上它等于這k個齒距各單個齒距偏差代數(shù)和。標(biāo)準(zhǔn)要求普通k等于2到小于z/8圓周上評定。第12頁三、齒廓總偏差齒廓總偏差是指在齒輪端平面上，其計值范圍內(nèi)，包容實際齒廓曲線兩條設(shè)計齒廓曲線間法向距離。因為有齒廓總偏差齒輪，其齒廓不是標(biāo)準(zhǔn)正確漸開線，不能確保瞬時傳動比為常數(shù)，所以輕易產(chǎn)生振動和噪聲。所以影響傳動平穩(wěn)性第13頁四、螺旋線總偏差螺旋線總偏差是指在計值范圍內(nèi)，包容實際螺旋線兩條設(shè)計螺旋線跡線間距離。即在分度圓柱面上，齒寬有效部分范圍內(nèi)（端部倒角部分除外），包容實際跡線且距離為最小兩條設(shè)計跡線之間端面距離。影響載荷分布均勻性第14頁二、圓柱齒輪徑向綜合偏差精度指標(biāo)及檢測

齒輪在加工時存在齒坯在機床上定位誤差、刀具徑向圓跳動，以及齒坯軸與刀具軸位置做周期性改變，必將產(chǎn)生齒輪徑向加工誤差。

齒輪徑向綜合偏差精度指標(biāo)有徑向綜合總偏差△Fi″、一齒徑向綜合偏差△fi″和徑向跳動△Fr。第15頁

是指在徑向（雙面嚙合）綜合檢驗時，產(chǎn)品齒輪左右面同時與檢測齒輪接觸，轉(zhuǎn)過一周時出現(xiàn)雙嚙中心距最大值與最小值之差。影響齒輪傳遞運動準(zhǔn)確性。

合格條件：ΔFi″

≤

Fi″1.徑向綜合總偏差△Fi″第16頁1.徑向綜合總偏差△Fi″

被測齒輪測量齒輪指示表統(tǒng)計器第17頁△△第18頁2.一齒徑向綜合偏差△fi″

是指產(chǎn)品齒輪嚙合一周時，對應(yīng)一個齒距角內(nèi)（360°/z）出現(xiàn)雙嚙中心距最大改變量。影響齒輪傳動平穩(wěn)性。

合格條件：Δfi″

≤fi″△△第19頁3.徑向跳動△Fr

是指測頭依次置于每個齒槽內(nèi)時，測頭相對于齒輪基準(zhǔn)軸線最大與最小徑向距離之差。相當(dāng)于ΔFi″。

合格條件：ΔFr≤

Fr影響齒輪傳遞運動準(zhǔn)確性。第20頁第21頁影響傳遞運動準(zhǔn)確性：影響傳遞運動平穩(wěn)性影響載荷分布均勻性：第22頁三、齒輪側(cè)隙和接觸斑點檢驗

1.齒輪副最小側(cè)隙jbnmin

是指兩個相配齒輪工作齒面接觸時，在兩個非工作齒面之間所形成間隙。

第23頁

側(cè)隙作用：a.

儲存潤滑油

b.賠償熱變形。

計算公式：（式中a

為齒輪中心距）第24頁三、齒輪側(cè)隙和接觸斑點檢驗

2.齒厚評價指標(biāo)

側(cè)隙大小取決于齒輪安裝中心距和齒厚大小。第25頁三、齒輪側(cè)隙和接觸斑點檢驗

2.齒厚評價指標(biāo)

在制造齒輪時，主要控制齒厚減薄量來確保適當(dāng)側(cè)隙。第26頁三、齒輪側(cè)隙和接觸斑點檢驗

2.齒厚評價指標(biāo)

齒厚：指在分度圓柱上法向平面齒厚度。公稱齒厚Sn為弧

長，第27頁三、齒輪側(cè)隙和接觸斑點檢驗

2.齒厚評價指標(biāo)

①齒厚上偏差Esns計算

②齒厚下偏差Esni

計算

③分度圓弦齒高公稱值

hc

計算

④分度圓弦齒厚公稱值

Snc計算

見教材P127。第28頁齒輪卡尺分度圓弦齒高h(yuǎn)c分度圓弦齒高Snc第29頁齒輪卡尺第30頁三、齒輪側(cè)隙和接觸斑點檢驗

3.公法線長度偏差

齒厚偏差還能夠經(jīng)過測量公法線長度偏差來實現(xiàn)。

公法線長度Wk：

齒輪上k個輪齒兩端異向齒廓間所包含一段基圓圓弧，即基圓切線段長度。第31頁第32頁三、齒輪側(cè)隙和接觸斑點檢驗

3.公法線長度偏差第33頁第34頁三、齒輪側(cè)隙和接觸斑點檢驗

3.公法線長度偏差

公法線長度偏差△Ew：

實際公法線長度

Wa與公稱公法線長度Wk之差。

△Ew=

Wa

–Wk

合格條件：

Ewi≤△Ew≤Ews第35頁三、齒輪側(cè)隙和接觸斑點檢驗

4.齒輪接觸斑點

加工好一對齒輪裝在箱體內(nèi)或者裝在配對嚙合試驗臺上，

在輕微受載下，

運轉(zhuǎn)后齒

面接觸

痕跡。有效齒寬b有效齒高h(yuǎn)hc1hc2bc1bc2第36頁三、齒輪側(cè)隙和接觸斑點檢驗

4.齒輪接觸斑點

接觸斑點用沿齒高方向和沿齒寬方向百分?jǐn)?shù)來表示。

能夠評價

齒輪載荷

分布情況，

可用其代

替△Fβ。有效齒寬b有效齒高h(yuǎn)hc1hc2bc1bc2第37頁三、齒輪側(cè)隙和接觸斑點檢驗

4.齒輪接觸斑點

表7-5齒輪裝配后接觸斑點GB/Z18620.4-第38頁四、齒輪坯、齒輪軸中心距和軸線

平行度精度

1.齒輪坯精度

是指在輪齒加工前供制造齒輪工件。

齒輪坯基準(zhǔn)表面精度對齒輪加工精度和安裝精度影響很大。

用控制齒輪坯精度來確保和提升齒輪加工精度是一項有效技術(shù)辦法。第39頁四、齒輪坯、齒輪軸中心距和軸線

平行度精度

1.齒輪坯精度

齒輪坯主要分兩種形式

①齒輪軸

②帶孔盤形齒輪第40頁1.齒輪坯精度

①齒輪軸

a.兩個軸頸直徑尺寸公差，通常按相配滾動軸承要求確定；第41頁1.齒輪坯精度

①齒輪軸

b.兩個軸頸分別對齒輪基準(zhǔn)軸線徑向圓跳動公差：tr=0.3FP

第42頁1.齒輪坯精度

①齒輪軸

c.齒頂圓柱面直徑尺寸公差（作測量齒厚基準(zhǔn)、不作測量齒厚基準(zhǔn)）；第43頁1.齒輪坯精度

①齒輪軸

d.齒頂圓柱面作測量齒厚基按時，對齒輪基準(zhǔn)軸線徑向圓跳動公差：tr=0.3FP

第44頁1.齒輪坯精度

②帶孔盤形齒輪

a.

基準(zhǔn)孔直徑

尺寸公差；

b.

基準(zhǔn)端面對

基準(zhǔn)軸線軸向圓

跳動公差

tt

=0.2（Dd/b）Fβ；tt第45頁1.齒輪坯精度

②帶孔盤形齒輪

c.

齒頂圓柱面

直徑尺寸公差；

d.齒頂圓柱面對

齒輪基準(zhǔn)軸線徑向

圓跳動公差

tr=0.3FP；tr第46頁1.齒輪坯精度

基準(zhǔn)面與安裝面形狀公差（摘自GB/Z18620.3-）a.齒輪坯公差應(yīng)減至能經(jīng)濟地制造最小值；確定軸線基準(zhǔn)面公差項目圓度圓柱度平面度基準(zhǔn)為兩個短圓柱或圓錐形柱面0.04(L/b)Fβ或0.1FP取二者中之小值

基準(zhǔn)為一個長圓柱或圓錐形柱面

0.04(L/b)Fβ或0.1FP取二者中之小值

基準(zhǔn)為一個短圓柱和一個端面0.06FP

0.06(Dd/b)Fβ第47頁1.齒輪坯精度

表7-9齒坯尺寸公差齒輪精度等級123456789101112孔尺寸公差I(lǐng)T4IT4IT4IT5IT5IT6IT7IT8IT9軸尺寸公差I(lǐng)T4IT4IT4IT4IT5IT5IT6IT7IT8齒頂圓直徑IT6IT6IT7IT7IT7IT8IT8IT9IT11a.當(dāng)齒輪檢測參數(shù)精度等級不一樣時，按其中最高精度等級確定齒坯公差；第48頁1.齒輪坯精度

表7-9齒坯尺寸公差齒輪精度等級123456789101112孔尺寸公差I(lǐng)T4IT4IT4IT5IT5IT6IT7IT8IT9軸尺寸公差I(lǐng)T4IT4IT4IT4IT5IT5IT6IT7IT8齒頂圓直徑IT6IT6IT7IT7IT7IT8IT8IT9IT11b.當(dāng)齒頂圓不作測量基按時，其尺寸公差按IT11給定，但不得大于0.1mn法向模數(shù)。第49頁2.齒輪中心距偏差實際中心距與公稱中心距之差第50頁3.齒輪軸線平行度公差

齒輪軸平行度偏差將影響齒輪嚙合螺旋線偏差，造成承載能力下降。第51頁3.齒輪軸線平行度公差

垂直面上平行度公差推薦最大值為第52頁3.齒輪軸線平行度公差

軸線平面內(nèi)平行度公差推薦最大值為第53頁4.齒輪表面粗糙度確實定

輪齒表面粗糙度將對輪齒傳動精度（噪聲、振動）、表面承載能力（表面點蝕、膠合和磨損）以及彎曲強度（齒根過渡曲面情況）產(chǎn)生影響。

國家標(biāo)準(zhǔn)GB/Z18620.4

分別推薦了算術(shù)平均偏差Ra和輪廓最大高度Rz極限值。

輪齒表面粗糙度標(biāo)注在齒輪分度圓上。

第54頁4.齒輪表面粗糙度確實定

算術(shù)平均偏差Ra推薦值（摘自GB/Z18620.4-）

等級

Ra（單位：μm）模數(shù)（單位：mm）m＜66≤m≤25m＞2550.50.630.8060.81.01.2571.251.62.082.02.53.293.24.05.0第55頁五、圓柱齒輪精度設(shè)計

圓柱齒輪精度設(shè)計包含：

a.選擇齒輪精度等級；

b.選擇齒輪檢驗項目；

c.選擇齒坯尺寸公差、幾何公差和表面粗糙度；

d.箱體精度設(shè)計。第56頁第57頁五、圓柱齒輪精度設(shè)計

1.齒輪精度等級標(biāo)注

當(dāng)齒輪全部檢測項目標(biāo)公差等級相同時，可標(biāo)注齒輪精度等級和標(biāo)準(zhǔn)號。

比如：

7GB/T10095.1；

8GB/T10095.2；

9GB/T10095.1～2。第58頁五、圓柱齒輪精度設(shè)計

1.齒輪精度等級標(biāo)注

當(dāng)齒輪檢測項目標(biāo)公差等級不一樣時，圖樣上可按齒輪傳遞運動準(zhǔn)確性、齒輪傳動平穩(wěn)性和輪齒載荷分布均勻性次序分別標(biāo)注它們精度等級及帶括號對應(yīng)公差、極限偏差符號和標(biāo)準(zhǔn)號。比如：

8（Fp、fpt、

Fα）7（Fβ）GB/T10095.1；第59頁GB/T10095.1、2—分別要求了13個精度等級（雙嚙精度指標(biāo)公差和除外），分別用阿拉伯?dāng)?shù)字0、1、2、3、…、12來表示。其中0級精度最高，以后各級精度依次降低，12級精度最低和分別要求了9個精度等級（4、5、6、…、12）。5級精度是各級精度基礎(chǔ)級。五、圓柱齒輪精度設(shè)計

2.齒輪精度等級選擇

第60頁五、圓柱齒輪精度設(shè)計

2.齒輪精度等級選擇

表7-12齒輪精度等級應(yīng)用范圍產(chǎn)品類型精度等級產(chǎn)品類型精度等級產(chǎn)品類型精度等級產(chǎn)品類型精度等級測量齒輪2～4汽車底盤5～8拖拉機6～9礦用絞車8～10金屬切削機床3～8通用減速器6～9航空發(fā)動機4～8起重機械7～10內(nèi)燃機車6～7載重汽車6～9輕型汽車5～8農(nóng)業(yè)機械8～11第61頁

表7-13齒輪精度等級適用范圍精度等級圓周速度m/s齒面終加工工作條件直齒斜齒5級到20到44精密磨齒;精密滾齒,進而擠齒或剃齒齒輪精密分度機構(gòu)中或要求極平穩(wěn)且無噪聲高速工作齒輪傳動;精密機構(gòu)用齒輪;渦輪機齒輪;檢測8級和9級齒輪用測量齒輪6級到16到30磨齒或剃齒要求最高效率且無噪聲高速下平穩(wěn)工作齒輪轉(zhuǎn)動或分度機構(gòu)齒輪傳動;尤其主要航空、汽車齒輪;讀數(shù)裝置用尤其精密傳動齒輪7級到10到15用準(zhǔn)確刀具加工不淬火齒輪;對于淬火齒輪必須精整加工(磨齒、擠齒、珩齒等)

增速和減速用齒輪傳動;金屬切削機床進給機構(gòu)用齒輪;減速器用齒輪;航空、汽車用齒輪；讀數(shù)裝置用齒輪8級到5到10

必要時精整加工普通機械制造用齒輪;機床傳動齒輪;飛機、汽車制造業(yè)中不主要齒輪;起重機構(gòu)用齒輪;農(nóng)業(yè)機械中主要齒輪;通用減速器齒輪9級到2到4

無須精整加工

用于其它齒輪第62頁五、圓柱齒輪精度設(shè)計

3.齒輪精度設(shè)計示例（帶孔齒輪精度設(shè)計示例）

已知：兩斜齒輪Z1=27，Z2=103，法面模數(shù)mn=2.5mm，法面壓力角αn=20°，軸承間跨距L=150mm，分度圓螺旋角β=14°42′11″，分度圓直徑d1=69.784mm,d2=266.215mm，齒寬b2=64mm，轉(zhuǎn)速n2=379r/min，齒輪內(nèi)孔直徑d=56mm，大齒輪齒面硬度為200HBS，齒輪材料為45號鋼正火處理。第63頁

①齒輪精度設(shè)計

a.選取齒輪精度等級

求大齒輪圓周速度

依據(jù)表7-12、表7-13選取齒輪傳遞運動準(zhǔn)確性傳動平穩(wěn)性和載荷分布均勻性精度等級都為8級。第64頁

①齒輪精度設(shè)計

b.

選擇齒輪精度檢測指標(biāo)

單個齒距偏差極限偏差fpt、齒距累積總公差Fp、齒廓總公差Fα和螺旋線總公差Fβ以及公法線長度極限偏差Wk

、Ews、Ewi。

查齒輪公差附表7-1、附表7-2可得：

±fpt=±18μm，F(xiàn)p=70μm，

Fα=25μm，F(xiàn)β=29μm。第65頁

①齒輪精度設(shè)計

c.

計算齒厚極限偏差第66頁

①齒輪精度設(shè)計

d.

公法線長度計算

公稱長度Wk第67頁

②齒坯精度設(shè)計

a.尺寸公差設(shè)計（查表7-9）

測量公法線檢驗側(cè)隙，齒頂圓不作為測量基準(zhǔn)，取尺寸公差帶代號為φ271.215h11，不滿足小于0.1mn，故選擇；齒輪內(nèi)孔為安裝基準(zhǔn)面，取為φ56H7；平鍵槽按平鍵聯(lián)結(jié)公差標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，取正常聯(lián)結(jié)，輪轂鍵槽寬度為16JS9，槽深為：第68頁

②齒坯精度設(shè)計

b.幾何公差設(shè)計（查表7-7、表7-8）

內(nèi)孔圓柱度公差取0.1Fp=0.1×70=7μm或0.04（L/b）Fβ=3μm二者之中小值；

齒輪兩端面為軸向定位基準(zhǔn)，標(biāo)注軸向圓跳動公差tt=0.2（Dd/b）Fβ

=0.2×259.965÷64×29=23.559μm；圓整后取為：tt=22μm=0.022mm第69頁

②齒坯精度設(shè)計

b.幾何公差設(shè)計（查表7-7、表7-8）

鍵寬中心面按平鍵聯(lián)結(jié)公差標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)注對稱度公差，以鍵寬為主參數(shù)查附表3-4，取8級或9級，本例取9級為40μm。

c.表面粗糙度設(shè)計

因齒面硬度小于350HBS為軟齒面，查表7-11

齒面取為Ra=6.3μm；

齒頂圓按附表7-5選取Ra=6.3μm；第70頁

②齒坯精度設(shè)計

c.表面粗糙度設(shè)計（附表7-5）

內(nèi)孔安裝定位需磨削取

Ra=1.6μm；

齒輪軸向兩個定位端面取

Ra=3.2μm；

鍵寬側(cè)面取慣用值

Ra=3.2μm；

鍵槽底面取慣用值

Ra=6.3μm；

其余取Ra=12.5μm。第71頁

帶孔齒輪精度設(shè)計實例第72頁五、圓柱齒輪精度設(shè)計

3.齒輪精度設(shè)計示例（齒輪軸精度設(shè)計示例）

已知：兩直齒輪Z1=32，Z2=89，m=3mm，分度圓壓力角α=20°，軸承間跨距L=130mm，齒寬b1=80mm，轉(zhuǎn)速n1=325r/min，小齒輪齒面硬度為235HBS，齒輪材料為45號鋼調(diào)質(zhì)處理，為大批量生產(chǎn)。第73頁

①小齒輪軸精度設(shè)計

a.選取齒輪精度等級

計算小齒輪圓周速度

依據(jù)表7-12、表7-13選取齒輪傳遞運動準(zhǔn)確性傳動平穩(wěn)性和載荷分布均勻性精度等級都為9級。第74頁

①小齒輪軸精度設(shè)計

b.

選擇齒輪精度檢測指標(biāo)（測量效率要高）

一齒徑向綜合公差fi″；

齒輪徑向綜合總公差Fi″；

齒面接觸斑點；

公法線長度極限偏差Wk

、Ews、Ewi。

查齒輪公差附表7-3可得：

fi″=41μm，F(xiàn)i″=102μm，第75頁

①小齒輪軸精度設(shè)計

b.

選擇齒輪精度檢測指標(biāo)（測量效率要高）

一齒徑向綜合公差fi″；

齒輪徑向綜合總公差Fi″

；

齒面接觸斑點；

公法線長度極限偏差Wk

、Ews、Ewi。

查齒輪公差表7-5可得：

bc1≥25%，hc1≥50%，

bc2≥25%，hc2≥30%。第76頁

①小齒輪軸精度設(shè)計

c.

計算齒厚極限偏差第77頁

①小齒輪軸精度設(shè)計