圓柱齒輪精度設(shè)計與檢測

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1、1,第10章 圓柱齒輪精度設(shè)計與檢測(1),內(nèi)容提要-（3）,10.1 對齒輪傳動的使用要求 -（4）,10.1.1 傳遞運(yùn)動的準(zhǔn)確性（運(yùn)動精度）-（5）,10.1.2 傳動的平穩(wěn)性（平穩(wěn)性精度） -（6）,10.1.3 載荷分布的均勻性（接觸精度）-（8）,10.1.4 齒輪側(cè)隙的合理性(圖10.3)-（9）,10.2 評定齒輪精度的偏差項(xiàng)目及其允許值 -(11),10.2.1 評定齒輪精度和側(cè)隙的必檢偏差項(xiàng)目-(11),小 結(jié)-(27),注 意-(28),例 10 . 1-(29),課堂練習(xí)-（34）,1. 傳遞運(yùn)動準(zhǔn)確性的必檢參數(shù) -（12）,2. 傳動平穩(wěn)性的必檢參數(shù) -（18）,3.

2、 載荷分布均勻性的必檢參數(shù) -（22）,4. 齒輪側(cè)隙的必檢參數(shù) -（25）,作業(yè) 思考題1、3，作業(yè)題 2(只求偏差)-(30),2,齒 輪 精 度 設(shè) 計 內(nèi) 容 ( 最復(fù)雜),單個齒輪精度,齒輪副精度,齒坯精度,所以是典型零件精度設(shè)計中最難的， 也是最重要 的。,3,內(nèi)容提要:,第10章 圓柱齒輪精度設(shè)計與檢測,1. 齒輪傳動的四個方面使用要求及其概念； 2. 評定圓柱齒輪精度、側(cè)隙的檢驗(yàn)項(xiàng)目和檢驗(yàn)參數(shù)的 名稱代號及其公差值； 3. 圓柱齒輪的精度等級和側(cè)隙在圖樣上的標(biāo)注方法； 4. 齒坯和齒坯精度的概念； 5. 齒輪副的評定參數(shù)的名稱和代號； 6. 齒輪檢驗(yàn)參數(shù)的檢測方法； 7. 圓柱

3、齒輪精度設(shè)計的內(nèi)容和基本方法。,4,本章以漸開線圓柱齒輪的精度標(biāo)準(zhǔn) （GB/T 10095.1.22008和GB/Z18620.1.42008）為例講述其精度設(shè)計與檢測的基本方法。,10.1 對齒輪傳動的使用要求,根據(jù)齒輪傳動的作用,傳遞運(yùn)動,傳遞動力,(3) 載荷分布均勻,(4) 側(cè)隙合理,(1) 準(zhǔn)確,(2) 平穩(wěn),有以下要求,5,10.1.1 傳遞運(yùn)動的準(zhǔn)確性（運(yùn)動精度）,準(zhǔn)確性是指齒輪在一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)的傳動比的大小，保證主、從動齒輪的運(yùn)動協(xié)調(diào)一致。,實(shí)際上是控制, = |(a)| max/轉(zhuǎn)的大小。,由圖10.1得,=7（從第37齒）最大,6,10.1.2 傳動的平穩(wěn)性（平穩(wěn)性精度）,平穩(wěn)

4、性是指齒輪在轉(zhuǎn)動中瞬時傳動比的大小。,由圖10.1得, = |(a)| max/齒距,=3（5,6齒距）最大,a,7, = |(a)| max/轉(zhuǎn)，,和 = |(a)| max/齒距的大小，,也可用直角坐標(biāo)圖表示。,8,10.1.3 載荷分布的均勻性（接觸精度）,載荷分布的均勻性是指齒輪嚙合時，工作齒面上接觸面的大小 (圖 10.2 )。,9,10.1.4 齒輪側(cè)隙的合理性(圖10.3),側(cè)隙是指齒輪嚙合時，非工作齒面之間的間隙。,側(cè)隙一般用法向側(cè)隙 jbn或圓周側(cè)隙 jwt評定。,jbn= jwtcos,法向,非工作齒面,10,側(cè)隙的作用,(1) 潤滑,(2) 補(bǔ)償熱變形和彈性變形,(3)

5、補(bǔ)償誤差,但對不同用途的齒輪，其精度高低要求不同，側(cè)隙大小也不一樣。,例如對分度和測量用齒輪：,準(zhǔn)確性（運(yùn)動）精度要求很高；,對變速用齒輪：,平穩(wěn)性精度要求很高；,對傳遞動力用齒輪：,載荷分布均勻性（接觸）精度要求很高；,對儀器儀表用齒輪：,側(cè)隙要求很嚴(yán)格。,對所有齒輪都有以上四項(xiàng)要求。,11,10.2 評定齒輪精度的偏差項(xiàng)目及其允許值,10.2.1 評定齒輪精度和側(cè)隙的必檢偏差項(xiàng)目,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定評定齒輪精度的必檢偏差項(xiàng)目為,(1) 齒距偏差,(2) 齒廓偏差,(3) 螺旋線偏差,評定齒側(cè)間隙的 必檢偏差項(xiàng)目為,或公法線長度偏差,齒厚偏差,12,1. 傳遞運(yùn)動準(zhǔn)確性的必檢參數(shù),傳遞運(yùn)動準(zhǔn)確性主要是

6、控制齒距偏差。,(1)單個 齒距,(2) k個 齒距,接近齒高中部的圓,（3）總齒距（k =1z）,故有三種齒距偏差，下面分別介紹。,13,(1) 齒距累積總偏差FP (總偏差FP ),FP是指 齒輪端平面上，在接近齒高中部的一個與齒輪基準(zhǔn)軸線同心的圓上，任意兩個同側(cè)齒面間的實(shí)際弧長與理論弧長之差中的最大絕對值。它表現(xiàn)為齒距累積偏差曲線的總幅值，見圖10.4 。,若 FP FP,FP = |(LaL) | max/轉(zhuǎn),= FPmax FPmin,則FP合格。,FPmaxx,FPmin,圖中：D為接近齒 高中部的圓；,La實(shí)際弧長；,L理論弧長。,14,從齒距累積偏差曲線圖上也可得到FP：,圖1

7、0.4,15,(2) 齒距累積偏差 FPk (累積偏差FPk),FPk 實(shí)際上稱k個齒距累積偏差較確切。,定義：齒輪同側(cè)齒面任意k個齒距的 Lka與 Lk的 代數(shù)差。,式中 k = 2z / 8,一般取 k = z / 8。,Lk,FPk,Lka,16,從齒距累積偏差曲線圖上也可得到FPk：,圖10.4,17,應(yīng)用 場合,(1) z 多的大齒輪,(2) 轉(zhuǎn)速很高的較高精度的齒輪,(3) 扇形齒輪,控制齒輪圓周上局部的齒距累積偏差，同F(xiàn)P一樣是反映運(yùn)動精度。,FPk作用：,在測量中，取齒輪的|FPk|中最大的那個FPk作為評定值。,若 FPk FPk + FPk,則為合格。,18,2. 傳動平穩(wěn)

8、性的必檢參數(shù),(1) 單個齒距偏差 fPt (fPt),在齒輪端平面上，接近齒高中部的一個與齒輪同心的圓上，實(shí)際齒距與公稱齒距的代數(shù)差。,fPt ,沖撞 ,振動,噪音,平穩(wěn)性,若 -fPt fPt+ fPt,fP t= Pta Pt,則合格,接近齒高中部與 齒輪同心的圓,19,(2) 齒廓總偏差F (F ),F是指包容實(shí)際齒廓工作部分且距離為最小的兩條設(shè)計齒廓之間的法向距離，如圖10.5（a)所示，它是在齒輪端平面內(nèi)且垂直于齒廓的方向上測量。,E B 為實(shí)際齒廓的工作部分。,實(shí)際齒廓,A 齒頂圓；,B 齒頂計值范圍的 起始圓；,E 齒根有效齒廓的 起始圓；,F 齒根圓；,20,在測量齒廓偏差時

9、的記錄圖上的齒廓偏差曲線稱為齒廓跡線，如圖 10.5(b)和(c)所示。齒廓總偏差F是指在計值范圍L內(nèi)，包容實(shí)際齒廓跡線的兩條設(shè)計齒廓跡線間的距離。,21,若設(shè)計齒廓是理論漸開線，則設(shè)計齒廓跡線為一條直線，如圖10.5(b)中直線4所示；如果設(shè)計齒廓采用修形(凸齒廓)，則設(shè)計齒廓跡線為一曲線，如圖10.5(c)中曲線4(凸形)所示。,評定時，應(yīng)在被測齒輪圓周上均布地測量三個輪齒或更多的輪齒左、右齒面的F，其中Fmax符合：,22,3. 載荷分布均勻性的必檢參數(shù),載荷分布均勻性應(yīng)在齒寬和齒高方向上檢測。,在齒高方向的檢驗(yàn)參數(shù)同平穩(wěn)性 (fPt和F )。,齒寬方向的檢驗(yàn)參數(shù)是螺旋線總偏差F 。,f

10、Pt和F,23,齒寬兩端各減去b5% 和1 mn兩者中較 小的數(shù)值。,F是指在計值范圍L內(nèi)，端面基圓切線方向上的實(shí)際螺旋線對設(shè)計螺旋線的偏離量(圖10.6 )。,螺旋線總偏差F(F)：,圖中L 為計值范圍為：,設(shè)計螺 旋線,實(shí)際螺旋線,24,評定時螺旋線總偏差F ，應(yīng)在被測齒輪圓周上均布地測量三個輪齒或更多的輪齒左、右齒面的F,其中 Fmax符合：,25,4. 齒輪側(cè)隙的必檢參數(shù),(1) 齒厚偏差Esn(Esns、Esni) ( 圖10.10),若 EsniEsnEsns,Esn 應(yīng)用于大模數(shù)齒輪側(cè)隙的評定。,Esn= SnaSn,Esns= SnsSn,Esni= SniSn,則側(cè)隙合格,2

11、6,(2) 公法線長度偏差Ebn( Ebns、Ebni) (圖10.22),Eb n= WkaWk,若 EbniEbnEbns,Ebn 應(yīng)用于中小模數(shù)齒輪的側(cè)隙評定。,式中 k=z/9+0.5 （取整數(shù)）,則側(cè)隙合格。,一般均布測6次即可。,Wka,27,小 結(jié),評定齒輪精度 的必檢參數(shù),傳遞運(yùn)動準(zhǔn)確性：,傳動平穩(wěn)性：,載荷分布均勻性：,齒輪側(cè)隙：,應(yīng)掌握必檢參數(shù)的名稱代號及其含義。,28,注 意：, 必檢偏差項(xiàng)目:齒距偏差、齒廓偏差、螺旋線偏差和齒厚偏差（與四項(xiàng)使用要求沒有一一對應(yīng)關(guān)系）；, 齒輪的誤差、偏差都稱偏差；, 為了能從符號上區(qū)分偏差與公差、極限偏差（新國標(biāo)把偏差、公差都稱為偏差）

12、，在符號前加 “ ”的為偏差；, 小寫字母加上相應(yīng)的腳標(biāo)為單項(xiàng)要素測得的偏差；大寫字母加上相應(yīng)的腳標(biāo)為若干個單項(xiàng)要素組成“累積”或“總”的偏差。,29,例10.1 已知m5，z8，=20的圓柱直齒輪，用齒距儀相對法測得數(shù)據(jù)為:,計算該齒輪的FP、fPt和FPk（k=3） 的偏差值。,0，+3，2，+3，+5，2， + 3 ， 2(m)。,1、4定位支腳；2固定量爪； 3活動量爪。,30,解：FP、fPt和FPk（k=3）列表計算如下,作業(yè) 思考題1、3，作業(yè)題 2(只求偏差)。,31,1、4定位支腳；2固定量爪；3活動量爪,32,33,一、主要參數(shù)及其代號：,Z 齒數(shù) ， m 模數(shù) ， 齒形角（也稱 壓力角） W 公法線 ，S 齒厚 ， a 中心距 P 齒距 ， t 瑞面 ， b 齒寬,二、主要計算公式：,1.分度圓：d = mz， ；,2.基圓： db = mz COS = d COS ，rb = r COS ；,3.壓力角：cos= rb r ；,4.公法線：WK = m2.9521（k - 0.5）+0.014z； 其中k = z9 +0.5 （取整數(shù)）,5. 中心距：a = m（z1 +z2）2 。,34,課堂練習(xí),請寫出評定齒輪精度的必檢參數(shù)的名稱、代號及其作用。,