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1、第十二章 渐开线圆柱齿轮公差及检测,学 习 指 导 本章学习目的是了解圆柱齿轮的公差标准及其应用。学习要求是了解具有互换性的齿轮和齿轮副必须满足的四项使用要求；通过分析各种加工误差对齿轮传动使用要求的影响，理解渐开线齿轮精度标准所规定的各项公差及极限偏差的定义和作用；初步掌握齿轮精度等级和检验项目的选用以及确定齿轮副侧隙的大小的方法；掌握齿轮公差在图样上的标注。,第一节 概述一、齿轮传动的使用要求1传递运动的准确性,2传动的平稳性 即保证齿轮传动的每个瞬间传动比变化小，以减小振动,降低噪声（主要控制齿轮以一齿为周期的短周期转角误差）。3载荷分布的均匀性 即要求齿轮啮合时齿面接触良好，以免引起应
2、力集中，造成齿面局部磨损加剧，影响齿轮的使用寿命。4传动侧隙的合理性 即保证齿轮啮合时，非工作齿面间应留有一定的间隙。它对贮藏润滑油、补偿齿轮传动受力后的弹性变形、热膨胀以及齿轮传动装置制造误差和装配误差等都是必需的。否则，齿轮在传动过程中可能卡死或烧伤。,二齿轮加工误差产生的原因,1.几何偏心,几何偏心的影响,2.运动偏心 3.机床传动链的高频误差 4.滚刀的安装误差(e刀)和制造误差,(1)当主动轮基节大于从动轮基节时,(2)当主动轮基节小于从动轮基节时,小结,第二节 渐开线圆柱齿轮精度的评定参数一、轮齿同侧齿面偏差,1齿距偏差（1）单个齿距偏差 在端平面上，在接近齿高中部的一个与齿轮轴线
3、同心的圆上，实际齿距与理论齿距的代数差,2齿廓偏差齿廓偏差指实际齿廓偏离设计齿廓的量，该量为在端平面内且垂直于渐开线齿廓的方向计值。(1)有关齿廓偏差的相关定义 1)可用长度 等于两条端面基圆切线之差。其中一条是从基圆到可用齿廓的外界限点，另一条是从基圆到可用齿廓的内界限点。2)有效长度 可用长度对应于有效齿廓的那部分。3)齿廓计值范围 可用长度中的一部分，在L内应遵照规定精度等级的公差。4）设计齿廓符合设计规定的齿廓，当无其它限定时，是指端面齿廓。5）被测齿面的平均齿廓设计齿廓迹线的纵坐标减去一条斜直线的纵坐标后得到的一条迹线。,(2)齿廓总偏差 在计值范围内，包容实际齿廓迹线的两条设计齿廓
4、迹线间的距离(3)齿廓形状偏差 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(4)齿廓倾斜偏差 在计值范围内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,3螺旋线偏差螺旋线偏差指在端面基圆切线方向上测得的实际螺旋线偏离设计螺旋线的量（1）螺旋线总偏差 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（2）螺旋线形状偏差 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完全相同曲线间的距离（3）螺旋线倾斜偏差 在计值范围的两端与平均螺旋迹线相交的设计螺旋线迹线间的距离,4切向综合偏差（1）切向综合总偏差 指
5、被测齿轮与测量齿轮单面啮合检验时，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（2）一齿切向综合偏差 在一个齿距内的切向综合偏差，是指被测齿轮与测量齿轮单面啮合时，在被测齿轮一个齿距内，齿轮分度圆上实际圆周位移与理论圆周位移的最大差值,二、齿轮径向综合偏差,1径向综合总偏差 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，并转过一整转时，出现的中心距的最大值和最小值之差 2一齿径向综合偏差指当产品齿轮啮合一整圈时，对应一个齿距(360/z)的径向综合偏差值，亦即齿轮在一个齿距内双啮中心距的最大变动量,三、齿轮径向跳动,齿轮径向跳动Fr在标准的正文中没有给出
6、，只在GB/T 10095.22001的附录中给出,小结,第三节 渐开线圆柱齿轮精度等级及应用一、渐开线圆柱齿轮精度等级,1轮齿同侧齿面偏差规定了0、112共13个精度等级，其中0级最高，13级最低。标准适用范围为：分度圆直径为510000mm，法向模数为0.570mm，齿宽为41000mm的渐开线圆柱齿轮。2径向综合偏差规定了4、512共9个精度等级，其中4级最高，12级最低。标准适用范围为：分度圆直径为51000mm，法向模数为0.210mm的渐开线圆柱齿轮。3径向跳动 GB/T10095.22001在附录B中推荐了0、112共13个精度等级，其中0级最高，13级最低。适用于分度圆直径为5
7、10000mm，法向模数为0.570mm，齿宽为41000mm的渐开线圆柱齿轮。,三、齿轮精度等级的选择,1计算法 依据齿轮传动用途的主要要求，计算确定出其中一种使用要求的精度等级，再按其他方面要求，作适当协调，来确定其它使用要求的精度等级2类比法 类比法是依据以往产品设计、性能试验以及使用过程中所积累的经验，以及较可靠的各种齿轮精度等级选择的技术资料，经过与所设计的齿轮在用途、工作条件及技术性能上作对比后，选定其精度等级。,二、偏差的计算公式及允许值（自学）,圆柱齿轮精度的适用范围,各种机械采用的齿轮的精度等级,四、齿轮检验项目的确定,根据GB/T10095.12001的规定，对于单个齿轮的
8、加工精度，应检验单个齿距偏差、齿距累积总偏差、齿廓总偏差、螺旋线总偏差。齿距累积偏差用于高速齿轮的检验。当检验切向综合偏差和时，可不必检验单个齿距和齿距累积总偏差。,五、齿轮精度等级在图样上的标注,7 GB/T10095.12001或 7 GB/T10095.220016()、7(、)GB/T10095.12001,第四节 齿轮坯的精度和齿面粗糙度,第四节 齿轮坯的精度和齿面粗糙度一、基准轴线与工作轴线,基准轴线是由基准面中心确定的，是加工或检验人员对单个齿轮确定轮齿几何形状的轴线。齿轮依此轴线来确定各项参数及检测项目，确定齿距、齿廓和螺旋线的偏差更是如此。工作轴线是齿轮在工作时绕其旋转的轴线
9、，它由工作安装面的中心确定的。设计者应力保基准轴线足够清楚和正确，从而满足轮齿相对于工作轴线的技术要求。理想状况是基准轴线与工作轴线相重合。,二、基准轴线的确定,1用两个“短的”圆柱或圆锥形基准面上设定的两个圆的圆心来确定轴线上的两个点。2用一个“长的”圆柱或圆锥形面来同时确定轴线的方向和位置。3轴线的位置用一个“短的”圆柱形基准面上的一个圆的圆心来确定,而其方向用垂直于此轴线的一个基准端面来确定。,三、齿轮坯精度,1基准面与安装面的形状公差,2工作安装面的跳动公差,3齿顶圆柱面的尺寸和跳动公差 选择直径的公差应考虑保证最小限度的设计重合度，同时还应考虑齿轮副具有足够的顶隙。如果把齿顶圆柱面作
10、为齿坯安装的找正基准或齿厚检验的测量基准，其形位公差不应大于教材表10-12的适当数值，其尺寸公差可参照教材表10-13选取。,四轮齿齿面及其它表面的表面粗糙度,齿面的表面粗糙度对齿轮的传动精度(噪声和振动)、表面承载能力(点蚀、胶合和磨损)和弯曲强度(齿根过渡曲面状况)等都会产生很大的影响，应规定相应的表面粗糙度。齿面的表面粗糙度推荐值见教材表1014。教材表1015给出了齿轮坯其它表面的表面粗糙度推荐值。,第六节 齿轮精度设计举例例12-1 某通用减速器中有一直齿齿轮，模数m=3mm，齿数z=32，齿形角20，齿宽b=20mm传递的最大功率为5KW，转速n=1280 r/min，已知齿厚上
11、、下偏差通过计算分别确定为-0.160mm和-0.240mm，生产条件为小批生产。试确定其精度等级、检验项目及其允许值，并绘制齿轮工作图。,图20 齿轮工作图,第七节 齿轮旧国标的评定指标 GB/T100951988）,表22 旧国标的公差组和单个齿轮的评定指标,小 结,1.齿轮传动的使用要求和各使用要求的评定指标 齿轮传动有四个使用要求（见课件表）不同用途的齿轮对这四个使用要求的侧重点是不同的，详见本章有关内容。影响齿轮使用要求的因素很多，对单个齿轮用两大类偏差（轮齿同侧齿面偏差、径向综合偏差与径向跳动）作为使用要求的评定指标。这些偏差产生的原因及其是何种使用要求的评定指标见表22和表23。
12、对渐开线圆柱齿轮副精度要求包括中心距偏差、轴线平行度偏差、侧隙和齿厚以及轮齿接触斑点。2.渐开线圆柱齿轮的精度等级 轮齿同侧齿面偏差精度等级从高到低依次为0、1、2、12，各有13个等级；径向综合偏差的精度等级从高到低依次为4、5、12共9个等级。各个精度等级的极限偏差值可查阅表10-2表10-8或公差与配合手册。精度等级的确定方法有计算法和类比法。大多数情况下采用类比法（参见表10-9、表10-10）。,3.齿轮坯的精度和齿面粗糙度的确定见教材相关内容。4.侧隙和齿厚的确定 侧隙不是误差而是齿轮的一项使用要求。侧隙大小的获得，主要决定于齿厚和中心距。确定侧隙时，采用“基中心距制”，就是在固定中心距极限偏差的情况下，通过改变齿厚偏差而获得需要的侧隙。侧隙的确定方法有查表法参见表(17)和计算法参见式(1)、式(2)；齿厚偏差采用式(3)进行计算来确定。5齿轮的精度等级在图样上的标注及齿轮工作图的绘制见图20。,齿轮传动的使用要求及影响使用要求的误差来源,齿轮传动使用要求的评定指标(单个齿轮),
