《圓柱齒輪精度》PPT課件.ppt

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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的精度指標(biāo)7 4齒輪的側(cè)隙和接觸斑點(diǎn)7 5齒輪坯 齒輪軸中心距和軸線平行度7 6圓柱齒輪的精度設(shè)計 一 概述 傳遞運(yùn)動的準(zhǔn)確性 運(yùn)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 變化盡量小 1 圓柱齒輪傳動的使用要求 要求 從動齒輪在一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)的最大轉(zhuǎn)角誤差不超過規(guī)定的數(shù)值 以使齒輪在一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)傳動比的變化盡量小 一 概述 載荷分布的均勻性 要求 齒輪副嚙合傳動時 非工作齒面間應(yīng)留有一定的間隙 齒側(cè)間隙 要求 必須保證嚙合齒面沿齒寬和齒高方向的實際接觸面積 以滿足承載的均勻性要求 1 圓柱齒輪傳動的使用要求 不同工作條件和不同用途的齒輪對上述四項使用要求的側(cè)重點(diǎn)會有所不同 精密機(jī)床 控制系統(tǒng)的分度齒輪和測量儀器的讀數(shù)齒輪汽車 拖拉機(jī)和機(jī)床的變速齒輪起重機(jī)械 礦山機(jī)械等重型機(jī)械中的低速重載齒輪汽輪機(jī)和渦輪機(jī)中的高速重載齒輪 產(chǎn)生齒輪加工誤差的原因很多 其主要來源于齒輪加工系統(tǒng)中的機(jī)床 刀具 夾具和齒坯的加工誤差及安裝 調(diào)整誤差 2 齒輪加工誤差的主要來源及其特性 按誤差產(chǎn)生的方向 按誤差在齒輪一轉(zhuǎn)中出現(xiàn)的次數(shù) 二 齒輪的評定指標(biāo)及其測量 GB T10095 1 2008 輪齒同側(cè)齒面偏差的定義和允許值 GB T10095 2 2008 徑向綜合偏差和徑向跳動的定義和允許值 GB Z18620 1 4 2008 圓柱齒輪檢驗實施規(guī)范 給出了齒輪評定項目的允許值及規(guī)定了檢測齒輪精度的實施規(guī)范 第一節(jié)圓柱齒輪同側(cè)齒面的精度指標(biāo) 圓柱齒輪同側(cè)齒面的精度適用于通用機(jī)械和重型機(jī)械中的單個漸開線齒輪 一般齒輪精度的檢驗項目主要從齒距 齒形和齒向等三個方面加以檢測 必檢的基本參數(shù)有單個齒距偏差 fpt 齒距累積總偏差 FP 齒廓總偏差和螺旋線總偏差 單個齒距偏差反映的是齒輪在轉(zhuǎn)過一個齒距角 360 z 內(nèi)的角度變化誤差 當(dāng)齒輪存在單個齒距偏差時 一對齒嚙合完畢而另外一對齒進(jìn)入嚙合時會有沖擊 將影響齒輪傳動的平穩(wěn)性 第一節(jié)圓柱齒輪同側(cè)齒面的精度指標(biāo) 必檢 一 單個齒距偏差 fpt 單個齒距偏差指在端截面上 在接近齒高中部的一個與齒輪軸線同心的圓上 實際齒距與理論齒距的代數(shù)差 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的代數(shù)差 它等于齒距累積偏差的最大偏差與最小偏差的代數(shù)差 二 齒距累積偏差FPK 影響齒輪傳動的準(zhǔn)確性 1 齒距累積總偏差Fp 2 k個齒的齒距累積偏差 任意k個齒距的實際弧長與理論弧長的代數(shù)差 理論上它等于這k個齒距的各單個齒距偏差的代數(shù)和 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定一般k等于2到不大于z 8的圓周上評定 三 齒廓總偏差 齒廓總偏差是指在齒輪的端平面上 其計值范圍內(nèi) 包容實際齒廓曲線的兩條設(shè)計齒廓曲線間的法向距離 因為有齒廓總偏差的齒輪 其齒廓不是標(biāo)準(zhǔn)正確漸開線 不能保證瞬時傳動比為常數(shù) 所以容易產(chǎn)生振動和噪聲 所以影響傳動平穩(wěn)性 四 螺旋線總偏差 螺旋線總偏差是指在計值范圍內(nèi) 包容實際螺旋線的兩條設(shè)計螺旋線跡線間的距離 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的兩條設(shè)計跡線之間的端面距離 影響載荷分布均勻性 二 圓柱齒輪徑向綜合偏差的精度指標(biāo)及檢測 齒輪在加工時存在齒坯在機(jī)床上的定位誤差 刀具的徑向圓跳動 以及齒坯軸與刀具軸位置做周期性變化 必將產(chǎn)生齒輪的徑向加工誤差 齒輪徑向綜合偏差的精度指標(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 是指在徑向 雙面嚙合 綜合檢查時 產(chǎn)品齒輪的左右面同時與檢測齒輪接觸 轉(zhuǎn)過一周時出現(xiàn)的雙嚙中心距最大值與最小值之差 影響齒輪傳遞運(yùn)動的準(zhǔn)確性 合格條件 Fi Fi 1 徑向綜合總偏差 Fi 1 徑向綜合總偏差 Fi 被測齒輪 測量齒輪 指示表 記錄器 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)的雙嚙中心距最大變化量 影響齒輪傳動平穩(wěn)性 合格條件 fi fi 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)軸線的最大與最小徑向距離之差 相當(dāng)于 Fi 合格條件 Fr Fr 影響齒輪傳遞運(yùn)動的準(zhǔn)確性 影響傳遞運(yùn)動準(zhǔn)確性 影響傳遞運(yùn)動平穩(wěn)性 影響載荷分布均勻性 三 齒輪的側(cè)隙和接觸斑點(diǎn)的檢驗1 齒輪副最小側(cè)隙jbnmin是指兩個相配的齒輪工作齒面接觸時 在兩個非工作齒面之間所形成的間隙 側(cè)隙的作用 a 儲存潤滑油b 補(bǔ)償熱變形 計算公式 式中a為齒輪中心距 三 齒輪的側(cè)隙和接觸斑點(diǎn)的檢驗2 齒厚的評價指標(biāo)側(cè)隙的大小取決于齒輪安裝的中心距和齒厚的大小 三 齒輪的側(cè)隙和接觸斑點(diǎn)的檢驗2 齒厚的評價指標(biāo)在制造齒輪時 主要控制齒厚的減薄量來保證適當(dāng)?shù)膫?cè)隙 三 齒輪的側(cè)隙和接觸斑點(diǎn)的檢驗2 齒厚的評價指標(biāo)齒厚 指在分度圓柱上法向平面的齒的厚度 公稱齒厚Sn為弧長 三 齒輪的側(cè)隙和接觸斑點(diǎn)的檢驗2 齒厚的評價指標(biāo) 齒厚上偏差Esns的計算 齒厚下偏差Esni的計算 分度圓弦齒高公稱值hc的計算 分度圓弦齒厚公稱值Snc的計算見教材P127 齒輪卡尺 分度圓弦齒高h(yuǎn)c 分度圓弦齒高Snc 齒輪卡尺 三 齒輪的側(cè)隙和接觸斑點(diǎn)的檢驗3 公法線長度偏差齒厚偏差還可以通過測量公法線長度偏差來實現(xiàn) 公法線長度Wk 齒輪上k個輪齒的兩端異向齒廓間所包含的一段基圓圓弧 即基圓切線段的長度 三 齒輪的側(cè)隙和接觸斑點(diǎn)的檢驗3 公法線長度偏差 三 齒輪的側(cè)隙和接觸斑點(diǎn)的檢驗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 三 齒輪的側(cè)隙和接觸斑點(diǎn)的檢驗4 齒輪的接觸斑點(diǎn)加工好的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(yùn)轉(zhuǎn)后齒面的接觸痕跡 三 齒輪的側(cè)隙和接觸斑點(diǎn)的檢驗4 齒輪的接觸斑點(diǎn)接觸斑點(diǎn)用沿齒高方向和沿齒寬方向的百分?jǐn)?shù)來表示 可以評價齒輪的載荷分布情況 可用其代替 F 三 齒輪的側(cè)隙和接觸斑點(diǎn)的檢驗4 齒輪的接觸斑點(diǎn)表7 5齒輪裝配后的接觸斑點(diǎn)GB Z18620 4 2008 四 齒輪坯 齒輪軸中心距和軸線平行度的精度1 齒輪坯精度是指在輪齒加工前供制造齒輪的工件 齒輪坯基準(zhǔn)表面的精度對齒輪的加工精度和安裝精度影響很大 用控制齒輪坯精度來保證和提高齒輪的加工精度是一項有效的技術(shù)措施 四 齒輪坯 齒輪軸中心距和軸線平行度的精度1 齒輪坯精度齒輪坯主要分兩種形式 齒輪軸 帶孔盤形齒輪 1 齒輪坯精度 齒輪軸 a 兩個軸頸直徑尺寸公差 通常按相配滾動軸承的要求確定 1 齒輪坯精度 齒輪軸 b 兩個軸頸分別對齒輪基準(zhǔn)軸線的徑向圓跳動公差 tr 0 3FP 1 齒輪坯精度 齒輪軸 c 齒頂圓柱面直徑尺寸公差 作測量齒厚的基準(zhǔn) 不作測量齒厚的基準(zhǔn) 1 齒輪坯精度 齒輪軸 d 齒頂圓柱面作測量齒厚的基準(zhǔn)時 對齒輪基準(zhǔn)軸線的徑向圓跳動公差 tr 0 3FP 1 齒輪坯精度 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)軸線的軸向圓跳動公差tt 0 2 Dd b F tt 1 齒輪坯精度 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)軸線的徑向圓跳動公差tr 0 3FP tr 1 齒輪坯精度基準(zhǔn)面與安裝面的形狀公差 摘自GB Z18620 3 2008 a 齒輪坯的公差應(yīng)減至能經(jīng)濟(jì)地制造的最小值 1 齒輪坯精度表7 9齒坯尺寸公差 a 當(dāng)齒輪的檢測參數(shù)精度等級不同時 按其中的最高精度等級確定齒坯公差 1 齒輪坯精度表7 9齒坯尺寸公差 b 當(dāng)齒頂圓不作測量基準(zhǔn)時 其尺寸公差按IT11給定 但不得大于0 1mn法向模數(shù) 2 齒輪中心距偏差 實際中心距與公稱中心距之差 3 齒輪軸線平行度公差齒輪軸的平行度偏差將影響齒輪嚙合的螺旋線偏差 導(dǎo)致承載能力的下降 3 齒輪軸線平行度公差垂直面上平行度公差的推薦最大值為 3 齒輪軸線平行度公差軸線平面內(nèi)平行度公差的推薦最大值為 4 齒輪表面粗糙度的確定輪齒表面的粗糙度將對輪齒的傳動精度 噪聲 振動 表面承載能力 表面點(diǎn)蝕 膠合和磨損 以及彎曲強(qiáng)度 齒根過渡曲面狀況 產(chǎn)生影響 國標(biāo)GB Z18620 4分別推薦了算術(shù)平均偏差Ra和輪廓最大高度Rz的極限值 輪齒表面粗糙度標(biāo)注在齒輪的分度圓上 4 齒輪表面粗糙度的確定算術(shù)平均偏差Ra的推薦值 摘自GB Z18620 4 2008 五 圓柱齒輪的精度設(shè)計圓柱齒輪的精度設(shè)計包括 a 選擇齒輪的精度等級 b 選擇齒輪的檢驗項目 c 選擇齒坯的尺寸公差 幾何公差和表面粗糙度 d 箱體的精度設(shè)計 五 圓柱齒輪的精度設(shè)計1 齒輪精度等級的標(biāo)注當(dāng)齒輪所有檢測項目的公差等級相同時 可標(biāo)注齒輪精度等級和標(biāo)準(zhǔn)號 例如 7GB T10095 1 8GB T10095 2 9GB T10095 1 2 五 圓柱齒輪的精度設(shè)計1 齒輪精度等級的標(biāo)注當(dāng)齒輪檢測項目的公差等級不同時 圖樣上可按齒輪傳遞運(yùn)動準(zhǔn)確性 齒輪傳動平穩(wěn)性和輪齒載荷分布均勻性的順序分別標(biāo)注它們的精度等級及帶括號的對應(yīng)公差 極限偏差符號和標(biāo)準(zhǔn)號 例如 8 Fp fpt F 7 F GB T10095 1 GB T10095 1 2 2008分別規(guī)定了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 和分別規(guī)定了9個精度等級 4 5 6 12 5級精度是各級精度的基礎(chǔ)級 五 圓柱齒輪的精度設(shè)計2 齒輪精度等級的選擇 五 圓柱齒輪的精度設(shè)計2 齒輪精度等級的選擇表7 12齒輪精度等級的應(yīng)用范圍 表7 13齒輪精度等級的適用范圍 五 圓柱齒輪的精度設(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 n 20 軸承間跨距L 150mm 分度圓螺旋角 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 齒輪的精度設(shè)計a 選取齒輪精度等級求大齒輪的圓周速度根據(jù)表7 12 表7 13選取齒輪傳遞運(yùn)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 齒輪的精度設(shè)計b 選擇齒輪精度檢測指標(biāo)單個齒距偏差的極限偏差fpt 齒距累積總公差Fp 齒廓總公差F 和螺旋線總公差F 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 18 m Fp 70 m F 25 m F 29 m 齒輪的精度設(shè)計c 計算齒厚極限偏差 齒輪的精度設(shè)計d 公法線長度計算公稱長度Wk 齒坯的精度設(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 271 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 56H7 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 齒坯的精度設(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 7 m或0 04 L b F 3 m兩者之中的小值 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 F 0 2 259 965 64 29 23 559 m 圓整后取為 tt 22 m 0 022mm 齒坯的精度設(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40 m 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 3 m 齒頂圓按附表7 5選取Ra 6 3 m 齒坯的精度設(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 6 m 齒輪軸向兩個定位的端面取Ra 3 2 m 鍵寬側(cè)面取常用值Ra 3 2 m 鍵槽底面取常用值Ra 6 3 m 其余取Ra 12 5 m 帶孔齒輪精度設(shè)計實例 五 圓柱齒輪的精度設(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 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) 小齒輪軸的精度設(shè)計a 選取齒輪精度等級計算小齒輪的圓周速度根據(jù)表7 12 表7 13選取齒輪傳遞運(yùn)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 小齒輪軸的精度設(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(diǎn) 公法線長度極限偏差Wk Ews Ewi 查齒輪公差附表7 3可得 fi 41 m Fi 102 m 小齒輪軸的精度設(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(diǎn) 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 小齒輪軸的精度設(shè)計c 計算齒厚極限偏差 小齒輪軸的精度設(shè)計d 公法線長度計算公稱長度Wk 小齒輪坯的精度設(shè)計由于小齒輪的齒頂圓直徑小于160mm 所以齒輪采用整體式結(jié)構(gòu) 按中心孔為基準(zhǔn)面的齒輪設(shè)計 小齒輪坯的精度設(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 開平鍵槽段軸徑采用 30m6 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) 軸鍵槽寬度為槽深為 裝軸承內(nèi)圈的兩段直徑根據(jù)軸承公差標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計采用 40k6 其他采用未注尺寸公差GB T1804 m 小齒輪坯的精度設(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 7 m或0 04 L b F 3 m兩者之中的小值 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 F 0 2 259 965 64 29 23 559 m 圓整后取為 tt 22 m 0 022mm 小齒輪坯的精度設(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8級為15 m 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 3 m 齒頂圓按附表7 5選取Ra 6 3 m 小齒輪坯的精度設(shè)計c 表面粗糙度設(shè)計 附表5 4 安裝軸承內(nèi)圈的兩段直徑取為Ra 0 8 m 軸承兩個軸向定位的軸肩取Ra 3 2 m 鍵寬側(cè)面取常用值Ra 3 2 m 鍵槽底面取常用值Ra 6 3 m 其余取Ra 12 5 m