第9章 圓柱齒輪傳動(dòng)的互換性+第5節(jié)

第9章圓柱齒輪傳動(dòng)的互換性9.5 漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)2023/2/119.5.1齒輪精度等級(jí)和公差值（1）精度等級(jí)

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)單個(gè)漸開線圓柱齒輪，精度等級(jí)由高至低劃分為0、1、2、…、12共13個(gè)精度等級(jí)。

0～2級(jí)：展望級(jí)；3～5級(jí)：高精度等級(jí)；6～8級(jí)：中等精度等級(jí)；

9級(jí)：較低精度等級(jí)；10～12級(jí)：低精度等級(jí)。2023/2/12（2）偏差的允許值（公差）

單個(gè)齒距偏差見表9-1，齒距累積總偏差見表9-2，齒廓總偏差見表9-3，螺旋線總偏差見表9-4，一齒切向綜合偏差、齒廓形狀偏差、徑向跳動(dòng)公差見表9-5，徑向綜合總偏差、一齒徑向綜合偏差見表9-6，螺旋線形狀偏差、螺旋線傾斜偏差見表9-7(各表均為摘錄)。鑒于表9-1至9-7均涉及的數(shù)據(jù)較多，且幅面較大，本課件中不再圖示，詳見教材。2023/2/139.5.2齒輪精度等級(jí)的選擇

確定齒輪精度等級(jí)的依據(jù)是齒輪的用途、使用要求、傳動(dòng)功率和圓周速度以及其它技術(shù)條件。選用齒輪精度等級(jí)的方法一般有計(jì)算法和類比法兩種，目前大多采用類比法。2023/2/14（1）計(jì)算法根據(jù)機(jī)構(gòu)最終達(dá)到的精度要求，應(yīng)用傳動(dòng)尺寸鏈的方法計(jì)算和分配各級(jí)齒輪副的傳動(dòng)精度，確定齒輪的精度等級(jí)。此方法僅適用于特殊精度機(jī)構(gòu)使用的齒輪。（2）類比法此種方法是查閱類似機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，根據(jù)經(jīng)過實(shí)際驗(yàn)證的已有的經(jīng)驗(yàn)結(jié)果來確定齒輪的精度。具體可見表9-8。2023/2/15精度等級(jí)工作條件與適用范圍圓周速度m/s齒面的最后加工直齒斜齒3用于最平穩(wěn)且無噪聲的極高速下工作的齒輪；特別精密的分度機(jī)構(gòu)中的齒輪；特別精密機(jī)械中的齒輪；控制機(jī)構(gòu)齒輪；檢測(cè)5、6級(jí)的測(cè)量齒輪。

＞50＞75特精密的磨齒和研齒，用精密滾刀或單邊剃齒后的大多數(shù)不經(jīng)淬火的齒輪。4用于精密分度機(jī)構(gòu)的齒輪；特別精密機(jī)械中的齒輪；高速透平齒輪；控制機(jī)構(gòu)齒輪；檢測(cè)

7級(jí)的測(cè)量齒輪。＞35＞70精密磨齒；大多數(shù)用精密滾刀滾齒和研齒或單邊剃齒。5用于高平穩(wěn)且低噪聲的高速傳動(dòng)中的齒輪；精密機(jī)構(gòu)中的齒輪；透平傳動(dòng)的齒輪；檢測(cè)

8、9級(jí)的測(cè)量齒輪。重要的航空、船用齒輪箱齒輪。＞20＞40精密磨齒；大多數(shù)用精密滾刀加工，進(jìn)而研齒或剃齒。6用于高速下平穩(wěn)工作、需要高效率及低噪聲的齒輪；航空、汽車用齒輪；讀數(shù)裝置中的精密齒輪；機(jī)床傳動(dòng)鏈齒輪；機(jī)床傳動(dòng)齒輪。到15到30精密磨齒或剃齒。7在高速和適度功率或大功率及適當(dāng)速度下工作的齒輪；機(jī)床變速箱進(jìn)給齒輪；高速減速器齒輪；起重機(jī)齒輪；汽車以及讀數(shù)裝置中的齒輪。到10到15無需熱處理的齒輪，用精確刀具加工；對(duì)于淬硬齒輪必須精整加工(磨齒、研齒)。8一般機(jī)器中無特殊精度要求的齒輪；機(jī)床變速齒輪；汽車制造業(yè)中不重要齒輪；冶金、起重、機(jī)械齒輪通用減速器的齒輪；農(nóng)業(yè)機(jī)械中的重要齒輪。到6到10滾、插齒均可，不用磨齒；必要時(shí)剃齒或研齒。9用于無精度要求的粗糙工作的齒輪；因結(jié)構(gòu)上考慮受載低于計(jì)算載荷的傳動(dòng)用齒輪；重載、低速不重要工作機(jī)械的傳力齒輪；農(nóng)機(jī)齒輪。到2到4不需要特殊的精加工工序。表9-8各精度等級(jí)齒輪的適用范圍2023/2/169.5.3齒輪檢驗(yàn)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：切向綜合偏差（F′i

，f′i）是該標(biāo)準(zhǔn)的檢驗(yàn)項(xiàng)目，但不是必檢項(xiàng)目。齒廓的形狀偏差和傾斜偏差（ffα，fHα）及螺旋線的形狀偏差和傾斜偏差（ffβ，fHβ），有時(shí)作為有用的參數(shù)和評(píng)定值，但不是必檢項(xiàng)目。評(píng)定單個(gè)齒輪的加工精度應(yīng)檢查項(xiàng)目：齒距偏差（Fp，F(xiàn)pk

，fpt）、齒廓總偏差（Fα）、螺旋線總偏差（Fβ）及齒厚偏差。齒厚偏差由設(shè)計(jì)者按齒輪副側(cè)隙計(jì)算確定。必檢項(xiàng)目可以客觀地評(píng)定齒輪的加工質(zhì)量和齒輪制造水平，而那些非必檢項(xiàng)目可以根據(jù)供需雙方共同協(xié)商結(jié)果來確定。2023/2/17

根據(jù)國(guó)內(nèi)企業(yè)多年來貫徹舊標(biāo)準(zhǔn)的經(jīng)驗(yàn)和目前齒輪生產(chǎn)的控制水平，建議供需雙方依據(jù)齒輪功能要求、生產(chǎn)批量和手段，按表9-9推薦的檢驗(yàn)組來選取某一個(gè)檢驗(yàn)組。表9-9檢驗(yàn)組（推薦）

檢驗(yàn)組檢驗(yàn)項(xiàng)目偏差代號(hào)1fpt

、Fp、Fα、Fβ、Fr2fpt

、Fpk、Fp、Fα、Fβ、Fr3F″i

、f″i4fpt、Fr

（10～12級(jí)）5F′i

、f′i

（有協(xié)議要求時(shí)）2023/2/189.5.4齒輪副側(cè)隙齒輪副側(cè)隙由齒輪工作條件決定，與齒輪的精度等級(jí)無關(guān)。齒輪副側(cè)隙是在裝配后自然形成的，側(cè)隙的大小主要決定于齒厚和中心距。（1）最小法向側(cè)隙jbnmin影響最小法向側(cè)隙jbnmin的因素主要有：箱體、軸和軸泵的偏斜；因箱體偏差和軸承的間隙導(dǎo)致齒輪軸線的不對(duì)準(zhǔn)和歪斜；安裝誤差；軸承的徑向跳動(dòng)；溫度影響；旋轉(zhuǎn)零件的離心脹大；由于潤(rùn)滑劑的允許污染以及非金屬材料的熔脹等。2023/2/19（2）齒厚偏差標(biāo)準(zhǔn)對(duì)齒厚偏差是由設(shè)計(jì)者規(guī)定。從而使標(biāo)準(zhǔn)更具靈活性。最小側(cè)隙jhnmin是由齒厚上偏差Esns（為負(fù)值）保證的。若主動(dòng)輪與被動(dòng)輪取相同的齒厚上偏差，即Esns1=Esns2則有：Esns1＝Esns2＝－jbnmin/2cosαn

2023/2/110最大側(cè)隙由齒厚下偏差Esni控制。齒厚上偏差Esns確定后，根據(jù)齒厚公差

可確定其下偏差Esni。其中齒厚公差計(jì)算值

，由齒圈徑向跳動(dòng)公差Fr和切齒時(shí)徑向進(jìn)刀公差br兩項(xiàng)組成，將它們按隨機(jī)誤差合成得：式中：Fr為齒輪徑向跳動(dòng)公差，

br為切齒徑向進(jìn)刀公差，相當(dāng)于一般尺寸的加工誤差，按加工精度確定。2023/2/111當(dāng)然，根據(jù)齒厚公差計(jì)算值Tsn

，可求出齒厚下偏差計(jì)算值Esni：

Esni＝Esns－Tsn2023/2/112（3）公法線平均長(zhǎng)度偏差的換算在實(shí)際測(cè)量齒輪時(shí)，常用測(cè)公法線長(zhǎng)度極限偏差取代齒厚偏差測(cè)量，它們之間存在以下關(guān)系：公法線長(zhǎng)度上偏差

公法線長(zhǎng)度下偏差

2023/2/1137.4.5齒輪副精度（1）中心距極限偏差±fa中心距偏差不但會(huì)影響齒側(cè)間隙，而且對(duì)齒輪嚙合的重合度也有影響，因此必須加以控制。通?！纅a值按影響傳動(dòng)平穩(wěn)性的偏差項(xiàng)目的精度等級(jí)確定，參考表9-12（見下頁(yè)）選取。2023/2/114表9-12

中心距極限偏差土fa數(shù)值(摘自GBl0095—88)

(μm)2023/2/115（2）軸線平行度偏差垂直平面內(nèi)的軸線平行度偏差fΣβ：fΣβ＝0.5(L/b)Fβ式中:L為軸承中間距離，b為齒寬，F(xiàn)β為螺旋線總偏差（對(duì)直齒輪為齒向公差）。軸線平面內(nèi)的平行度偏差fΣδ：fΣδ＝2fΣβ2023/2/116（3）接觸斑點(diǎn)檢驗(yàn)產(chǎn)品齒輪在其箱體內(nèi)嚙合所產(chǎn)生的接觸斑點(diǎn)可用于評(píng)定齒面間的載荷分布情況，這對(duì)于低速動(dòng)力齒輪尤為重要。其具體取值見GB/Z18620.4-2002。2023/2/117

7.5.6齒輪坯的精度

齒坯的尺寸偏差、形位誤差和表面粗糙度等幾何參數(shù)誤差不僅直接影響齒輪的加工質(zhì)量和檢驗(yàn)精度，還影響齒輪副的接觸精度和運(yùn)行的平穩(wěn)性。因此，應(yīng)盡量控制齒輪坯的精度以保證齒輪的加工質(zhì)量。2023/2/118（1）確定基準(zhǔn)軸線的方法設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使基準(zhǔn)軸線和工作軸線重合，即將安裝面作為確定基準(zhǔn)軸線的基準(zhǔn)面。確定基準(zhǔn)軸線，通常有三種方法：1）用兩個(gè)“短”圓柱或圓錐形基準(zhǔn)面上設(shè)定的兩個(gè)圓的圓心來確定軸線上的兩個(gè)點(diǎn)（見圖9-13）。圖9-13

基準(zhǔn)軸線的確定方法2023/2/1192）用一個(gè)“長(zhǎng)的”圓柱或圓錐形的面來同時(shí)確定軸線的位置和方向（見圖9-14）?？椎妮S線可以用與之相匹配正確地裝配的工作芯軸的軸線來代表。圖9-14

基準(zhǔn)軸線的確定方法2023/2/1203）用一個(gè)“短的”圓柱形基準(zhǔn)面上的一個(gè)圓的圓心來確定，而其方向則用垂直于此軸線的一個(gè)基準(zhǔn)面來確定（見圖9-15）。圖9-15

基準(zhǔn)軸線的確定方法2023/2/121（2）齒輪坯公差的給定方法

齒輪坯公差是指在齒輪坯上，影響輪齒加工精度和齒輪傳動(dòng)質(zhì)量的表面的幾何公差：尺寸公差、形位公差以及表面粗糙度。1）尺寸公差對(duì)作為定位和安裝基準(zhǔn)的齒輪內(nèi)孔、齒輪軸、頂圓的尺寸公差和形狀公差可按表9-13（見下頁(yè)）選用。2023/2/122表9-13尺寸公差和形狀公差(摘自GBl0095—88)注：1.當(dāng)齒輪的三個(gè)公差組的精度等級(jí)不同時(shí)，按最高的精度等級(jí)確定公差值。

2.當(dāng)頂圓不作測(cè)量齒厚的基準(zhǔn)時(shí)，其尺寸公差按ITll給定，但不大于0．1mn。2023/2/1232)形狀公差基準(zhǔn)面與安裝面的形狀公差可按表9-14選??；表9-14基準(zhǔn)面與安裝面的形狀公差(摘自GB/Z18620.3—2002)注：齒輪坯的公差應(yīng)減至能經(jīng)濟(jì)地制造的最小值。2023/2/124安裝面的跳動(dòng)公差可按表9-15選用。表9-15安裝面的跳動(dòng)公差(摘自GB/Z18620.3—2002)注：齒輪坯的公差應(yīng)減至能經(jīng)濟(jì)地制造的最小值。2023/2/1253）表面粗糙度齒面的表面粗糙度可按表9-16選用。表9-16

算術(shù)平均偏差Ra的推薦值（摘自GB/Z18620.4-2002）

（m）2023/2/126

9.5.7齒輪精度的標(biāo)注齒輪精度等級(jí)及齒厚極限偏差在圖樣上的標(biāo)注，建議采用如下方法：（1）齒輪精度等級(jí)的標(biāo)注若齒輪的各檢驗(yàn)項(xiàng)目為同一精度等級(jí)，可直接標(biāo)注精度等級(jí)和標(biāo)準(zhǔn)號(hào)。如齒輪各檢驗(yàn)項(xiàng)目精度同為7級(jí)，則標(biāo)注為:7GB/T10095.l－2008或7GB/T10095.2－20082023/2/127若齒輪各檢驗(yàn)項(xiàng)目的精度等級(jí)不同，應(yīng)分別標(biāo)注，如齒廓總偏差為6級(jí)，齒距累積總偏差和螺旋線總偏差為7級(jí)，則標(biāo)注為:6(Fα)、7(Fp、Fβ)GB/T10095.1－2008（2）齒厚偏差的標(biāo)注齒厚偏差標(biāo)注是在齒輪工作圖右上角的參數(shù)表中標(biāo)出其公稱值和偏差。2023/2/1289.5.8齒輪精度設(shè)計(jì)

（1）齒輪精度設(shè)計(jì)方法及步驟：1)確定齒輪的精度等級(jí)；2)選擇齒輪的檢驗(yàn)組及其確定公差值；3)計(jì)算齒輪副側(cè)隙和齒厚偏差；4)確定齒輪坯公差和表面粗糙度；5)公法線平均長(zhǎng)度極限偏差的換算；6)繪制齒輪零件圖。2023/2/129（2）齒輪精度設(shè)計(jì)示例如下：例9.1某機(jī)床變速箱中一對(duì)直齒圓柱齒輪，模數(shù)m＝3mm，齒數(shù)z1

＝30，齒數(shù)z2

＝90，齒形角α=20o，齒寬b1

＝20，轉(zhuǎn)速n1=1200r/min,齒輪材料為45號(hào)鋼，單件小批生產(chǎn)。試確定小齒輪精度等級(jí)，確定檢驗(yàn)項(xiàng)目，計(jì)算齒輪副側(cè)隙和齒厚偏差，并將齒厚極限偏差換算成公法線平均長(zhǎng)度極限偏差。畫出齒輪工作圖。2023/2/130①確定齒輪的精度等級(jí)根據(jù)圓周速度確定其影響傳動(dòng)平穩(wěn)性的偏差項(xiàng)目的精度等級(jí)。參考表9-8，選影響傳動(dòng)平穩(wěn)性的偏差項(xiàng)目的精度等級(jí)為8級(jí)。選影響傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性的偏差項(xiàng)目的精度等級(jí)為9級(jí)。選影響載荷分布均勻性的偏差項(xiàng)目的精度等級(jí)為8級(jí)。2023/2/131②選擇齒輪的檢驗(yàn)組及其確定公差值參考表9-9選第1檢驗(yàn)組，檢驗(yàn)項(xiàng)目為fpt

、Fp、Fα、Fβ、Fr

。

單個(gè)齒距偏差±fpt，查表9-1得

fpt＝±17μｍ齒距累積總偏差Fp，查表9-2得Fp＝76μｍ

齒廓總偏差Fα，查表9-3得

Fα＝22μｍ螺旋線總偏差Fβ，查表9-4得

Fβ＝21μｍ徑向跳動(dòng)公差Fr

，查表9-5得

Fr＝61μｍ2023/2/132③計(jì)算齒輪副側(cè)隙和齒厚偏差齒輪中心距代入式（9-1）求出最小側(cè)隙推薦值=0.106mm

2023/2/133③計(jì)算齒輪副側(cè)隙和齒厚偏差由式（9-2）得齒厚上偏差由表9-11查得br＝IT10＝0.140mm由式（9-3）得齒厚公差