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渐开线圆柱齿轮传动精第9章 渐开线圆柱齿轮传动精
度及检测
9.1 对齿轮传动的基本要求
9.2 齿轮精度的评定指标及检测
9.3 齿轮副和齿坯的精度
9.4 渐开线圆柱齿轮精度标准及其应用
9.1 对齿轮传动的基本要求
1.传递运动的准确性
传递运动的准确性就是要求齿轮在一转范围内,实际速比相对于理论速比的变动量应限制在允许的范围内,以保证从动齿轮与主动齿轮的运动准确协调.
2.传动的平稳性
传动的平稳性就是要求齿轮在一齿范围内,瞬时速比的变动量限制在允许的范围内,以减小齿轮传动中的冲击,振动和噪声,保证传动平稳.
3.载荷分布的均匀性
载荷分布的均匀性就是要求齿轮啮合时,齿面接触良好,使齿面上的载荷分布均匀,避免载荷集中于局部齿面,使齿面磨损加剧,影响齿轮的使用寿命.
4.侧隙的合理性
齿轮啮合时,非工作齿面间应有一定的间隙,以便存储润滑油,补偿齿轮受力后的弹性塑性变形,受热变形以及制造和安装中产生的误差,以防止齿轮在传动中出现卡死和烧伤,保证齿轮正常运转.
5. 齿轮加工法
齿轮加工通常采用范成法(又称展成法),如滚齿,插齿,磨齿等.用范成法切削加工渐开线圆柱齿轮,齿轮的加工误差来源于组成工艺系统的机床,夹具,刀具和齿坯本身的误差及安装,调整误差.
另外,分度蜗杆的转速误差,滚刀的齿形角度误差,滚刀的进刀方向与轮齿的理想方向不一致,滚刀的径向进刀量等因素都会引起齿轮的加工误差.
图9-1 滚齿加工示意图
9.2 齿轮精度的评定指标及检测
9.2.1 影响齿轮传动准确性的偏差及检测
1.切向综合总偏差Fi′
Fi′是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮单面啮合检验时,在被测齿轮一转内,齿轮分度圆上实际圆周位移与理论圆周位移的最大差值
图9-2 切向综合偏差
2.k个齿距累积偏差±Fpk 与齿距累积总偏差Fp
Fpk 是指在端平面上,在接近齿高中部的一个与齿轮轴线同心的圆上,任意k个齿距的实际弧长与理论弧长之差的代数差.
通常,Fpk 取k=z/8就足够了.
图9-3齿距偏差与齿距累积偏差
齿距累积误差测量
可用万能测齿仪或齿距仪进行测量
图9-4 万能测齿仪测齿距简图
万能测齿仪
3.径向跳动Fr
齿轮径向跳动Fr是指齿轮一转范围内,测头(球形,圆柱形,砧形)相继置于每个齿槽内时,从它到齿轮轴线的最大和最小径向距离之差.
图9-5 径向跳动
4.径向综合总偏差Fi〃
Fi〃是指在径向(双面)综合检验时,产品齿轮的左右齿面同时与测量齿轮接触,并转过一整圈时出现的中心距最大值和最小值之差.
图9-6 用双啮仪测径向综合偏差
齿轮双面啮合综合检查仪
5.公法线长度变动量Fw
Fw是指在齿轮转一周范围内,实际公法线长度最大值与最小值之差
图9-7 公法线长度变动量及测量
公法线千分尺实物
9.2.2 影响齿轮传动平稳性的偏差及检测
1.一齿切向综合偏差fi′
fi′是指在一个齿距内的切向综合偏差.在一个齿距角内,过偏差曲线的最高,最低点作与横坐标平行的两条直线,此平行线间的距离即为fi′
2.一齿径向综合偏差fi〃
fi〃是指被测齿轮在径向(双面)综合检验时,对应一个齿距角(360°.z)的径向综合偏差值
fi〃采用双啮仪测量.fi〃反映齿轮的短周期径向误差,由于仪器结构简单,操作方便,所以在成批生产中广泛使用
3.齿廓总偏差Fα
在计值范围Lα 内,包容实际齿廓迹线的两条设计齿廓迹线间的距离
图9-8 渐开线齿廓偏差展开图
4.齿廓形状偏差ffα
在计值范围内,包容实际齿廓迹线的两条与平均齿廓迹线完全相同的曲线间的距离,且两条曲线与平均齿廓迹线的距离为常数.
5.齿廓倾斜偏差±fHα
在计值范围的两端与平均齿廓迹线相交的两条设计齿廓迹线间的距离.
6.单个齿距偏差fpt与单个齿距极限偏差±fpt
fpt 是指在端平面上,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.
9.2.3 影响齿轮载荷分布均匀
性的偏差及检测
1.螺旋线总偏差Fβ
Fβ 是指在计值范围内,包容实际螺旋线迹线的两条设计螺旋线迹线间的距离.
图9-9 螺旋线偏差展开图
2.螺旋线形状偏差ffβ
对于非修形的螺旋线来说,ffβ是在计值范围内,包容实际螺旋线迹线的两条与平均螺旋线迹线平行的两条直线间距离
平均螺旋线迹线是在计值范围内,按最小二乘法确定的
3.螺旋线倾斜偏差fHβ
在计值范围的两端与平均螺旋线迹线相交的设计螺旋线迹线间的距离
有时将齿轮设计成修形螺旋线,此时设计螺旋线迹线不再是直线,此时Fβ ,ffβ ,fHβ 的取值方法见GB/T 10095.1.
对直齿圆柱齿轮,螺旋角β=0,此时Fβ称为齿向偏差.
9.2.4 齿侧间隙及其检验项目
1.齿侧间隙
齿侧间隙通常有两种表示方法即圆周侧隙jwt和法向侧隙jbn .
图9-10 齿轮侧隙
2.最小侧隙jbnmin 的确定
3.齿侧间隙的获得和检验项目
(1)用齿厚极
限偏差控制齿厚
为了获得最小侧
隙jbnmin ,齿厚
应保证有最小减
薄量,它是由分
度圆齿厚上偏差
Esns 形成的.
图9-11 齿厚偏差
一般用齿厚游标卡尺测量分度圆弦齿厚.
(2)用公法线平均长度极限偏差控制齿厚 齿轮齿厚的变化必然引起公法线长度的变化.测量公法线长度同样可以控制齿侧间隙.
图9-12 齿厚测量
9.3 齿轮副和齿坯的精度
9.3.1 齿轮副的精度
1.中心距极限偏差±fa
±f a 是指在齿轮副的齿宽中间平面内,实际中心距与公称中心距之差.±f a 主要影响齿轮副侧隙.
2.轴线平行度偏差f∑δ ,f∑β
如果一对啮合的圆柱齿轮的两条轴线不平行,形成了空间的异面(交叉)直线,则将影响齿轮的接触精度,因此必须加以控制
3.接触斑点齿轮副的接触斑点
是指安装好的齿轮副,在轻微制动下,运转后齿面上分布的接触擦亮痕迹
9.3.2 齿坯精度
齿坯是指轮齿在加工前供制造齿轮的工件,齿坯的尺寸偏差和形位误差直接影响齿轮的加工和检验,影响齿轮副的接触和运行,因此必须加以控制.
图9-16 用两个"短"基准面确定基准轴线
9.4 渐开线圆柱齿轮精度标准及其应用
9.4.1 精度等级及其选择
标准对单个齿轮规定了13个精度等级,分别用阿拉伯数字0,1,2,3,…,12表示.
0级精度最高,依次降低,12级精度最低.
5级精度为基本等级,是计算其他等级偏差允许值的基础.
0-2级目前加工工艺尚未达到标准要求,是为将来发展而规定的特别精密的齿轮
3-5级为高精度齿轮;6-8级为中等精度齿轮
9-12级为低精度(粗糙)齿轮.
9.4.2 最小侧隙和齿厚偏差的确定
见9.2.4节中的内容,合理地确定侧隙值及齿厚偏差或公法线长度极限偏差.
9.4.3 检验项目的选用
选择检验组时,应根据齿轮的规格,用途,生产规模,精度等级,齿轮加工方式,计量仪器,检验目的等因素综合分析,合理选择.
(1)齿轮加工方式 (2)齿轮精度
(3)检验目的 (4)齿轮规格
(5)生产规模 (6)设备条件
9.4.4 齿坯及箱体精度的
齿坯及箱体的精度应根据齿轮的具体结构形式和工作要求按本章9.3讲述的内容确定.
9.4.5 齿轮在图样上的标注
1.齿轮精度等级的标注方法示例
例:7GB.T10095.1
表示齿轮各项偏差项目均应符合GB.T10095.1的要求,精度均为7级.
例:7F p6(Fα,Fβ )GB.T10095.1
表示偏差Fp,Fα,Fβ均按GB.T10095.1要求,但是Fp为7级,Fα与Fβ均为6级.
2.齿厚偏差常用标注方法(略)
度及检测
9.1 对齿轮传动的基本要求
9.2 齿轮精度的评定指标及检测
9.3 齿轮副和齿坯的精度
9.4 渐开线圆柱齿轮精度标准及其应用
9.1 对齿轮传动的基本要求
1.传递运动的准确性
传递运动的准确性就是要求齿轮在一转范围内,实际速比相对于理论速比的变动量应限制在允许的范围内,以保证从动齿轮与主动齿轮的运动准确协调.
2.传动的平稳性
传动的平稳性就是要求齿轮在一齿范围内,瞬时速比的变动量限制在允许的范围内,以减小齿轮传动中的冲击,振动和噪声,保证传动平稳.
3.载荷分布的均匀性
载荷分布的均匀性就是要求齿轮啮合时,齿面接触良好,使齿面上的载荷分布均匀,避免载荷集中于局部齿面,使齿面磨损加剧,影响齿轮的使用寿命.
4.侧隙的合理性
齿轮啮合时,非工作齿面间应有一定的间隙,以便存储润滑油,补偿齿轮受力后的弹性塑性变形,受热变形以及制造和安装中产生的误差,以防止齿轮在传动中出现卡死和烧伤,保证齿轮正常运转.
5. 齿轮加工法
齿轮加工通常采用范成法(又称展成法),如滚齿,插齿,磨齿等.用范成法切削加工渐开线圆柱齿轮,齿轮的加工误差来源于组成工艺系统的机床,夹具,刀具和齿坯本身的误差及安装,调整误差.
另外,分度蜗杆的转速误差,滚刀的齿形角度误差,滚刀的进刀方向与轮齿的理想方向不一致,滚刀的径向进刀量等因素都会引起齿轮的加工误差.
图9-1 滚齿加工示意图
9.2 齿轮精度的评定指标及检测
9.2.1 影响齿轮传动准确性的偏差及检测
1.切向综合总偏差Fi′
Fi′是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮单面啮合检验时,在被测齿轮一转内,齿轮分度圆上实际圆周位移与理论圆周位移的最大差值
图9-2 切向综合偏差
2.k个齿距累积偏差±Fpk 与齿距累积总偏差Fp
Fpk 是指在端平面上,在接近齿高中部的一个与齿轮轴线同心的圆上,任意k个齿距的实际弧长与理论弧长之差的代数差.
通常,Fpk 取k=z/8就足够了.
图9-3齿距偏差与齿距累积偏差
齿距累积误差测量
可用万能测齿仪或齿距仪进行测量
图9-4 万能测齿仪测齿距简图
万能测齿仪
3.径向跳动Fr
齿轮径向跳动Fr是指齿轮一转范围内,测头(球形,圆柱形,砧形)相继置于每个齿槽内时,从它到齿轮轴线的最大和最小径向距离之差.
图9-5 径向跳动
4.径向综合总偏差Fi〃
Fi〃是指在径向(双面)综合检验时,产品齿轮的左右齿面同时与测量齿轮接触,并转过一整圈时出现的中心距最大值和最小值之差.
图9-6 用双啮仪测径向综合偏差
齿轮双面啮合综合检查仪
5.公法线长度变动量Fw
Fw是指在齿轮转一周范围内,实际公法线长度最大值与最小值之差
图9-7 公法线长度变动量及测量
公法线千分尺实物
9.2.2 影响齿轮传动平稳性的偏差及检测
1.一齿切向综合偏差fi′
fi′是指在一个齿距内的切向综合偏差.在一个齿距角内,过偏差曲线的最高,最低点作与横坐标平行的两条直线,此平行线间的距离即为fi′
2.一齿径向综合偏差fi〃
fi〃是指被测齿轮在径向(双面)综合检验时,对应一个齿距角(360°.z)的径向综合偏差值
fi〃采用双啮仪测量.fi〃反映齿轮的短周期径向误差,由于仪器结构简单,操作方便,所以在成批生产中广泛使用
3.齿廓总偏差Fα
在计值范围Lα 内,包容实际齿廓迹线的两条设计齿廓迹线间的距离
图9-8 渐开线齿廓偏差展开图
4.齿廓形状偏差ffα
在计值范围内,包容实际齿廓迹线的两条与平均齿廓迹线完全相同的曲线间的距离,且两条曲线与平均齿廓迹线的距离为常数.
5.齿廓倾斜偏差±fHα
在计值范围的两端与平均齿廓迹线相交的两条设计齿廓迹线间的距离.
6.单个齿距偏差fpt与单个齿距极限偏差±fpt
fpt 是指在端平面上,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.
9.2.3 影响齿轮载荷分布均匀
性的偏差及检测
1.螺旋线总偏差Fβ
Fβ 是指在计值范围内,包容实际螺旋线迹线的两条设计螺旋线迹线间的距离.
图9-9 螺旋线偏差展开图
2.螺旋线形状偏差ffβ
对于非修形的螺旋线来说,ffβ是在计值范围内,包容实际螺旋线迹线的两条与平均螺旋线迹线平行的两条直线间距离
平均螺旋线迹线是在计值范围内,按最小二乘法确定的
3.螺旋线倾斜偏差fHβ
在计值范围的两端与平均螺旋线迹线相交的设计螺旋线迹线间的距离
有时将齿轮设计成修形螺旋线,此时设计螺旋线迹线不再是直线,此时Fβ ,ffβ ,fHβ 的取值方法见GB/T 10095.1.
对直齿圆柱齿轮,螺旋角β=0,此时Fβ称为齿向偏差.
9.2.4 齿侧间隙及其检验项目
1.齿侧间隙
齿侧间隙通常有两种表示方法即圆周侧隙jwt和法向侧隙jbn .
图9-10 齿轮侧隙
2.最小侧隙jbnmin 的确定
3.齿侧间隙的获得和检验项目
(1)用齿厚极
限偏差控制齿厚
为了获得最小侧
隙jbnmin ,齿厚
应保证有最小减
薄量,它是由分
度圆齿厚上偏差
Esns 形成的.
图9-11 齿厚偏差
一般用齿厚游标卡尺测量分度圆弦齿厚.
(2)用公法线平均长度极限偏差控制齿厚 齿轮齿厚的变化必然引起公法线长度的变化.测量公法线长度同样可以控制齿侧间隙.
图9-12 齿厚测量
9.3 齿轮副和齿坯的精度
9.3.1 齿轮副的精度
1.中心距极限偏差±fa
±f a 是指在齿轮副的齿宽中间平面内,实际中心距与公称中心距之差.±f a 主要影响齿轮副侧隙.
2.轴线平行度偏差f∑δ ,f∑β
如果一对啮合的圆柱齿轮的两条轴线不平行,形成了空间的异面(交叉)直线,则将影响齿轮的接触精度,因此必须加以控制
3.接触斑点齿轮副的接触斑点
是指安装好的齿轮副,在轻微制动下,运转后齿面上分布的接触擦亮痕迹
9.3.2 齿坯精度
齿坯是指轮齿在加工前供制造齿轮的工件,齿坯的尺寸偏差和形位误差直接影响齿轮的加工和检验,影响齿轮副的接触和运行,因此必须加以控制.
图9-16 用两个"短"基准面确定基准轴线
9.4 渐开线圆柱齿轮精度标准及其应用
9.4.1 精度等级及其选择
标准对单个齿轮规定了13个精度等级,分别用阿拉伯数字0,1,2,3,…,12表示.
0级精度最高,依次降低,12级精度最低.
5级精度为基本等级,是计算其他等级偏差允许值的基础.
0-2级目前加工工艺尚未达到标准要求,是为将来发展而规定的特别精密的齿轮
3-5级为高精度齿轮;6-8级为中等精度齿轮
9-12级为低精度(粗糙)齿轮.
9.4.2 最小侧隙和齿厚偏差的确定
见9.2.4节中的内容,合理地确定侧隙值及齿厚偏差或公法线长度极限偏差.
9.4.3 检验项目的选用
选择检验组时,应根据齿轮的规格,用途,生产规模,精度等级,齿轮加工方式,计量仪器,检验目的等因素综合分析,合理选择.
(1)齿轮加工方式 (2)齿轮精度
(3)检验目的 (4)齿轮规格
(5)生产规模 (6)设备条件
9.4.4 齿坯及箱体精度的
齿坯及箱体的精度应根据齿轮的具体结构形式和工作要求按本章9.3讲述的内容确定.
9.4.5 齿轮在图样上的标注
1.齿轮精度等级的标注方法示例
例:7GB.T10095.1
表示齿轮各项偏差项目均应符合GB.T10095.1的要求,精度均为7级.
例:7F p6(Fα,Fβ )GB.T10095.1
表示偏差Fp,Fα,Fβ均按GB.T10095.1要求,但是Fp为7级,Fα与Fβ均为6级.
2.齿厚偏差常用标注方法(略)
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