齿轮主要参数及测量_2009

1、渐开线圆柱齿轮主要参数及精度测量,二OO九年二月,一、渐开线圆柱齿轮主要参数的测量,二、渐开线圆柱齿轮精度测量 GB/T 10095-88 旧标准,三、渐开线圆柱齿轮精度测量 GB/T 10095 新标准,四、新、旧标准的差异与区别,一、渐开线圆柱齿轮主要参数及测量,1. 齿数z,2. 模数m,3. 齿顶圆直径da,4. 齿根圆直径df,5. 压力角,6. 齿顶高系数ha*,7. 顶隙系数c*,8. 变位系数 x,9. 螺旋角,(1)齿数z,齿数z的确定很简单依次数出即可。若z 17,应该考虑齿轮的变位。,准确数出齿轮齿数z ,当z 为偶数时,可直接用精密游标卡尺或千分尺在不同的径向方位上测量

2、da 和df 几组数据,取平均值,(2) 齿顶圆直径da,齿根圆直径df的测量,当z 为奇数时,不能直接测出齿顶圆直径,可先测得Da 值(见图) ,通过公式 计算求得齿顶圆直径da 为,(3)模数m和压力角的测定,公法线千分尺,公法线千分尺的测量位置,齿廓间的公法线长度AB与所对的基圆上的弧长A0B0长度相等。卡尺跨过k个齿，测得齿廓间公法线长度为 Wk ，然后再跨过K+1个齿测得其长度为Wk+1,测定时使卡尺的卡脚与齿廓工作段中部附近相切，即卡脚与齿轮两个渐开线齿面相切在分度圆附近。为了减少测量误差，应在齿轮的不同部位测量多次，取其平均值。,注意,分别用=15和=20代入求出两个模数值, 模

3、数值最接近标准值的一组m 和 即为所测齿轮的模数和压力角。,(4)变位系数x的测定与计算,被测齿轮也许是变位齿轮, 此时还需确定变位系数x,(5)齿顶高系数h*a 和 顶隙系数c* 的测定与计算,齿根圆直径d f 可用游标卡尺测定, 仅h*a、c* 未知, 分别用h*a =1, c*= 0.25 和h*a= 0.8、c*= 0.3 两种标准值代入, 符合上式 的一组即为所求的值。,(6)螺旋角的测量,螺旋角的粗测量有滚印法、直接测量法、齿顶圆计算法,首先取出需要测量的斜齿轮采用滚印法测得斜齿轮齿顶圆的螺旋角1。为提高滚印测量的准确性,在一组滚印中测得多个齿顶圆螺旋角1 ,求出它们的平均值作为该

4、斜齿轮的齿顶圆螺旋角1。,(a) 滚印法,(b)齿顶圆计算法,即根据已经测出的齿顶圆直径da,由公式计算出螺旋角,返 回,二、渐开线圆柱齿轮主要精度及测量（旧标准）,(1) 齿轮传动的基本要求,GB/T 10095-88渐开线圆柱齿轮精度以下简称：旧标准由国家技术监督局发布，1989年10月1日实施,不同的齿轮，要求也不同：,高速齿轮：侧重传动平稳性；,低速重载齿轮：侧重载荷分布均匀；,分度齿轮：侧重传动准确性，且传动侧隙要小。,第公差组控制传递运动的准确性 第公差组控制传动的平稳性、噪声、振动等 第公差组控制载荷分布均匀性,每个公差组都分为12个精度等级，齿厚偏差用C D E F.14个代号

5、表示,1第公差组精度指标及测量,（1）齿圈径向跳动误差Fr （公差Fr）,定义：在齿轮一转范围内，测头在齿槽内于 齿高中部双面接触，测头相对于齿轮 轴线的最大变动量。,测量仪器：齿圈径向跳动检查仪,测量步骤：。,合格性判断：若FrFr，则该项目合格，否者不合格。,（2）公法线长度变动Fw（公差Fw ）,定义：齿轮一转范围内实际公法线长度最大值与最小值之差，如图所示。,测量步骤： （1）将记录的公法线长度最大值与最小值之差， 即为公法线长度的变动值。 Fw = Wmax - Wmin 合格性判断：若FwFw，则该项目合格，否者不合格。,（3）齿距累积误差Fp（公差Fp） 和K个齿距累积误差Fkp

6、,定义：在分度圆上任意两个 同侧齿面间的实际 弧长与公称弧长的最大差值（绝对 值）。即最大齿距累积偏差和最小齿距累积偏差的代数差，如图所示,Fp = Fpmax-Fpmin Fkp是K个齿的齿距累积误差。取2Z/2个,量仪：周节仪、万能测齿仪 ，分别如图所示。,（4）切向综合误差Fi,定义：被测齿轮与理想精确的测量齿轮单面啮 合时，在被测齿轮一转内实际转角与公 称转角之差的总幅度值。以分度圆弧长 计。,测量单啮仪。,（5）径向综合误差Fi （公差Fi）,定义：被测齿轮与理想精确的测量齿轮双 面啮合时，在被测齿轮一转内，双 啮中心距的最大变动量。,测量：双啮仪，如图所示。,在评定传递运动准确性时

7、，根据齿轮传动的用途、生产及检验条件，在下列方案中任选之一即可。,切向综合误差Fi；,齿距累积误差F；,径向综合误差Fi与公法线长度变动Fw ；,齿圈径向跳动Fr与公法线长度变动Fw ；,齿圈径向跳动Fr （用于1012级精度）。,2第公差组精度指标及测量,（1）一齿切向综合误差fi（公差fi ）,定义：被测齿轮与理想精确的测量齿轮单面啮合时，在被测齿轮一齿距角内实际转角与公称转角之差的总幅度值。以分度圆弧长计,测量仪器：单啮仪,（2）一齿径向综合误差fi（公差fi ）,定义：被测齿轮与理想精确的测量齿轮双面啮合时，在被测齿轮一齿距角内，双啮中心距的最大变动量。,测量仪器双啮仪,（3）齿形误差

8、ff （公差ff ）,定义：齿轮端截面上，齿形工作部分内（齿顶倒棱部分除外），包容实际齿形的两条设计齿形间的法向距离。,测量仪器渐开线检查仪,（4）基节偏差fpb（基节极限偏差fpb）,定义：实际基节和公称基节之差。,测量仪器基节仪,在评定传递运动平稳性时，根据齿轮传动的用途、生产及检验条件，在下列方案中任选之一即可。,一齿切向综合误差fi（需要时，加检齿距 偏差fpt）；,一齿径向综合误差fi（需保证齿形精度）；,齿形误差ff与齿距偏差fpt ；,齿形误差ff与基节偏差fpb ；,齿距偏差fpt与基节偏差fpb（用于912极精度）；,3第公差组精度指标及测量,（1）齿向误差F（公差F）,定义

9、：分度圆柱面上，齿宽有效部分范围内（端 部倒角部分除外），包容实际齿线且距离为最小的 两条设计齿线之间的端面距离。,测量仪器：齿向检查仪,（2）轴向齿距偏差Fpx（公差Fpx）,定义：在与齿轮基准轴线平行而大约通过齿高 中部的一条直线上，任意两个同侧齿 面间的实际距离与公称距离之差，沿 齿面法线方向计值。,测量仪器同齿向误差,（3）接触线误差Fb（公差Fb）,定义：在基圆柱的切平面内，平行于公称接触线 并包容实际接触线的两条直线间的法向距 离。,测量仪器：接触线误差检查仪,在评定载荷分布均匀性时，根据齿轮传动的用途、生产及检验条件，在下列方案中任选之一即可。,接触线误差Fb ；,齿向误差F ；

10、,轴向齿距偏差Fpx与接触线误差Fb ， 或者齿形误差ff 。,4影响齿轮副侧隙的偏差及测量,（1）齿厚偏差Es（上偏差Ess、下偏差Esi）,定义：分度圆柱面上，齿厚的实际值和公称值之差。对于斜齿轮，指法向齿厚。按定义，齿厚是以分度圆弧长计算，而测量时则以弦长（弦齿厚）计值。,测量仪器齿厚卡尺，如图所示。,（2）公法线平均长度偏差（上偏差Ewms、下偏差Ewmi）,定义：在齿轮一周内，公法线平均长度和公称值之差。,Ewm =（W1+W2+WZ）/Z-W公称,测量仪器公法线千分尺,由于用千分尺测量，不以齿顶圆定位，测量精度高。,返回,GB/T 10095.12001 轮齿同侧齿面偏差的定义和允

11、许值 GB/T 10095.22001 径向综合偏差和径向跳动的定义和允许值 GB/Z 18620.142002圆柱齿轮检验实施规范 给出了齿轮评定项目的允许值及规定了检测齿轮精度的实施规范。,三、渐开线圆柱齿轮精度测量 GB/T 10095 新标准,3.齿轮的评定指标及其测量,3.1 影响传递运动准确性的误差及测量,被测齿轮与理想精确的测量齿轮作单面啮合时，在被测齿轮一转范围内，分度圆上实际圆周位移与理论圆周位移的最大差值，以分度圆弧长计值。,齿轮的切向综合总偏差是在接近齿轮的工作状态下测量出来的，是评定齿轮传动准确性最为完善的指标。,(1) 切向综合总偏差Fi (0-12级）,(2)齿距累

12、积总偏差Fp和齿距累积偏差Fpk,Fp是指齿轮同侧齿面任意圆弧段（k=1至k=z）内实际弧长与理论弧长的最大差值。它等于齿距累积偏差的最大偏差与最小偏差的代数差,Fpk是指k个齿距间的实际弧长与理论弧长的最大差值，国标GBT 10095.12001中规定k的取值范围一般为2z /8，对特殊应用（高速齿轮）可取更小的k值。,齿距累积总偏差Fp和齿距累积偏差Fpk,齿距累积总偏差Fp和齿距累积偏差Fpk通常在万能测齿仪、齿距仪和光学分度头上测量。 测量的方法有绝对法和相对法两种 。,（3）径向跳动Fr （0-12级）,Fr是指在齿轮一转范围内，将测头（球形、圆柱形、砧形）逐个放置在被测齿轮的齿槽内

13、，在齿高中部双面接触，测头相对于齿轮轴线的最大和最小径向距离之差。,(4) 径向综合总偏差Fi,Fi是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮双面啮合时，在被测齿轮一转范围内双啮中心距的最大变动量。,3.2 影响传动平稳性的误差及测量,(1)一齿切向综合偏差fi,fi是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮作单面啮合时，在被测齿轮转过一个齿距角内的切向综合偏差，以分度圆弧长计值。,(2) 一齿径向综合偏差fi,fi是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮作双面啮合时，在被测齿轮转过一个齿距角内，双啮中心距的最大变动量。,一齿径向综合偏差fi主要反映了短周期径向误差（基节偏差和齿廓偏差）的综合结果，但评定传动平稳性不如一

14、齿切向综合偏差fi精确。,(3) 齿廓偏差,齿廓偏差是指实际齿廓偏离设计齿廓的量值，其在端平面内且垂直于渐开线齿廓的方向计值。,1）齿廓总偏差F F是指在计值范围内，包容实际齿廓迹线的两条设计齿廓迹线间的距离。,2）齿廓形状偏差ff 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。,3）齿廓倾斜偏差fH 在计值范围内，两端与平均齿廓迹线相交的两条设计齿廓迹线间的距离,一般情况被测齿轮只需检测齿廓总偏差F即可。 F通常用万能渐开线检查仪或单圆盘渐开线检查仪进行测量。,(4) 单个齿距偏差fpt,fpt是指在端平面上接近齿高中部的一个

15、与齿轮轴线同心的圆上，实际齿距与理论齿距的代数差。,3.3 影响载荷分布均匀性的误差及测量,由于齿轮的制造和安装误差，一对齿轮在啮合过程中沿齿长方向和齿高方向都不是全齿接触，实际接触线只是理论接触线的一部分，影响了载荷分布的均匀性。 国标规定用螺旋线偏差来评定载荷分布均匀性。,螺旋线偏差是指在端面基圆切线方向上，实际螺旋线对设计螺旋线的偏离量。,1.1 螺旋线总偏差F,-基准面 -非基准面 b-齿宽或两端倒角之间的距离 L-螺旋线计值范围,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的距离。 一般情况被测齿轮只需检测螺旋线总偏差F即可,1.2 螺旋线形状偏差ff,在计值范围内，包容实际

16、螺旋线迹线的两条与平均螺旋线迹线完全相同的曲线间的距离，且两条曲线与平均螺旋线迹线的距离为常数,1.3 螺旋线倾斜偏差fH,在计值范围内，两端与平均螺旋线迹线相交的设计螺旋线迹线间的距离 。,3.4 影响齿轮副侧隙的偏差及测量,为了保证齿轮副的齿侧间隙，就必须控制轮齿的齿厚，齿轮轮齿的减薄量可由齿厚偏差和公法线长度偏差来控制。,(1) 齿厚偏差,齿厚偏差是指在分度圆柱上，齿厚的实际值与公称值之差（对于斜齿轮齿厚是指法向齿厚）。,齿厚下偏差代号为Esni,齿厚上偏差代号为Esns,齿厚偏差的测量,(2) 公法线长度偏差,公法线长度偏差是指齿轮一圈内，实际公法线长度Wka与公称公法线长度Wk之差。

17、 公法线长度上偏差代号为Ebns，下偏差代号为Ebni。,3.5 新标准的标注,（1）齿轮的检测项目为同一精度等级时，可直接标 注精度等级和标准号。 如：7 GB/T 10095.1 或 7 GB/T 10095.2,（2） 若齿轮检验项目的精度等级不同时，则需分别标注,如：齿廓总偏差 F 为 6 级，齿距累积总偏差 Fp为 7 级，螺旋线总偏差 F为 7 级，则标注为： 6（ F ）、7（ Fp、F ）GB/T 10095.1,3.6 新标准的适用范围,（1） 新标准扩大了适用范围,（2）精度等级增加,由原12个等级增加到 012 级共13 个等级。0级最高，12级最低。径向综合偏差为412级共9个精度等级，4级最高，12级最低。,通常 35 级称为高精度等级，69 级称为中等精度等级，1012 级称为低精度等级,标准中的 5 级是 13 个精度等级中的基础级，是确定齿轮各项偏差的公差计算式的精度等级。,3.7 齿轮的检验,齿轮的检验组（推荐）,划分齿轮质量等级的标准一般主要有下列6项,齿距偏差Fp 、 fpt 、Fpk,齿廓总偏差F,螺旋线总偏差F,齿厚偏差Esn,其他参数不是必检项目而是根据需方要求而确定,按照我国的生产实践及现有生产和检测水平，特推荐五个检验组，以便于设计人员按齿轮使用要求、生产批