圆柱齿轮公差与检测课件

1、12一、一、齿轮传动的使用要求齿轮传动的使用要求 1 传递运动的准确性传递运动的准确性 2传动的平稳性传动的平稳性 3载荷分布的均匀性载荷分布的均匀性4齿轮副侧隙的合理性齿轮副侧隙的合理性 一般情况下，齿轮传动的使用要求可分为以一般情况下，齿轮传动的使用要求可分为以下四个方面下四个方面：3二二、齿轮加工误差的来源与分类齿轮加工误差的来源与分类 （1）几何偏心）几何偏心 （2）运动偏心）运动偏心 （3）机床传动链的高频误差）机床传动链的高频误差 （4）滚刀的安装误差和加工误差）滚刀的安装误差和加工误差 1.齿轮加工误差的来源齿轮加工误差的来源jeye4 2.齿轮加工误差的分类齿轮加工误差的分类

2、（1）按其表现特征可分为四类）按其表现特征可分为四类 齿廓误差齿廓误差 齿距误差齿距误差 齿向误差齿向误差 齿厚误差齿厚误差5 （2）按其方向特征可分为三类）按其方向特征可分为三类 径向误差径向误差 切向误差切向误差 轴向误差轴向误差 （3）按其周期或频率特征可分为两类）按其周期或频率特征可分为两类 长周期误差长周期误差 短周期误差短周期误差 6一、一、传递运动准确性的检测项目传递运动准确性的检测项目 切向综合总偏差是指被测齿轮与测量齿轮单面啮合切向综合总偏差是指被测齿轮与测量齿轮单面啮合时，被测齿轮一转内，齿轮分度圆上实际圆周位移与理时，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

3、的最大差值论圆周位移的最大差值。 1切向综合总偏差切向综合总偏差 （Tangential composite deviation）iF7图11-4 切向综合偏差8图图11-6 齿距偏差与齿距累积偏差齿距偏差与齿距累积偏差9 齿距累积偏差齿距累积偏差 是指在端平面上，在接近齿是指在端平面上，在接近齿高中部的与齿轮轴线同心的圆上，任意高中部的与齿轮轴线同心的圆上，任意k个齿距的实际个齿距的实际弧长与理论弧长的代数差（图弧长与理论弧长的代数差（图11-6）。）。 齿距累积总偏差齿距累积总偏差 是指齿轮同侧齿面任意弧段是指齿轮同侧齿面任意弧段（K=1z）内的最大齿距累积偏差。它表现为齿距累）内的最大齿

4、距累积偏差。它表现为齿距累积偏差曲线的总幅值，如图积偏差曲线的总幅值，如图11-7所示。所示。 2. 齿距累积总偏差齿距累积总偏差 （Total accumulative Pitch deviation）pFpkFpF10图图11-7 齿距累积总偏差齿距累积总偏差11 径向跳动是指测头（球形、圆柱形、砧形）相继置径向跳动是指测头（球形、圆柱形、砧形）相继置于被测齿轮的每个齿槽内时，从它到齿轮轴线的最大和于被测齿轮的每个齿槽内时，从它到齿轮轴线的最大和最小径向距离之差。最小径向距离之差。 3. 径向跳动径向跳动 （Teeth radial run-out）rF12图图11-12 一个齿轮的径向跳

5、动一个齿轮的径向跳动13 径向综合总偏差是指在径向（双面）综合检验时，径向综合总偏差是指在径向（双面）综合检验时，被测齿轮的左右齿面同时与测量齿轮接触，并转过一整被测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。圈时出现的中心距最大值和最小值之差。 4. 径向综合总偏差径向综合总偏差 （Radial composile deviation） iF14图图11-13 径向综合总偏差径向综合总偏差15 公法线长度变动是指在齿轮一周范围内，实际公法公法线长度变动是指在齿轮一周范围内，实际公法线长度最大值与最小值之差线长度最大值与最小值之差，如下图所示，如下图所示。

6、5. 公法线长度变动公法线长度变动 （Base tangent length variation）WFminmaxWWFW16二二、传动工作平稳性的检测项目传动工作平稳性的检测项目 一齿切向综合偏差是指齿轮在一个齿距角内的切向一齿切向综合偏差是指齿轮在一个齿距角内的切向综合总偏差，即在切向综合总偏差记录曲线上小波纹的综合总偏差，即在切向综合总偏差记录曲线上小波纹的最大幅度值最大幅度值。1一齿切向综合偏差一齿切向综合偏差 （Tangential tooth-to-tooth composite deviation）if17 一齿径向综合偏差是指当被测齿轮与测量齿轮啮合一齿径向综合偏差是指当被测齿

7、轮与测量齿轮啮合一整圈时，对应一个齿距（一整圈时，对应一个齿距（360/z）的径向综合偏差）的径向综合偏差值。即在径向综合总偏差记录曲线上小波纹的最大幅度值。即在径向综合总偏差记录曲线上小波纹的最大幅度值（图值（图11-13），其波长常常为齿距角。），其波长常常为齿距角。2一齿径向综合偏差一齿径向综合偏差 （Radial toothtotooth composite error） if18 齿廓偏差是指实际齿廓对设计齿廓的偏离量，它在齿廓偏差是指实际齿廓对设计齿廓的偏离量，它在端平面内且垂直于渐开线齿廓的方向计值，如图端平面内且垂直于渐开线齿廓的方向计值，如图11-17所示。所示。3齿廓偏差（

8、齿廓偏差（Tooth pro）19图11-17 齿廓偏差20（ （） ）设计齿设计齿廓：未修形的廓：未修形的渐渐开开线线， ，实际齿实际齿廓：在减薄区内具有廓：在减薄区内具有偏向体内的偏向体内的负负偏差；偏差；（ （） ）设计齿设计齿廓：修形的廓：修形的渐渐开开线线， ，实际齿实际齿廓：在减薄区内具有偏廓：在减薄区内具有偏向体内的向体内的负负偏差；偏差；（ （） ）设计齿设计齿廓：修形的廓：修形的渐渐开开线线， ，实际齿实际齿廓：在减薄区内具有偏廓：在减薄区内具有偏向体外的正偏差向体外的正偏差（1）齿廓总偏差）齿廓总偏差F Fa a（Tooth pro deviation） 齿廓总偏差是指在计

9、值范围内，包容实际齿齿廓总偏差是指在计值范围内，包容实际齿廓的两条设计齿廓迹线间的距离，如图廓的两条设计齿廓迹线间的距离，如图11-17（a）所示。所示。21faffaf（2）齿廓形状偏差 （Form deviation of tooth Profile） 齿廓形状偏差是指在计值范围内，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，如图11-17（b）所示。（3）齿廓倾斜偏差 （Angle deviation of tooth Profile） 齿廓倾斜偏差是指在计值范围内，两端与平均齿廓迹线相交的两条设计齿廓迹线间的距离，如图11-17（c

10、）所示。fafHaf22 基圆齿距偏差是指实际基节与公称基节的代数差，基圆齿距偏差是指实际基节与公称基节的代数差，如图如图11-20所示。所示。4基圆齿距偏差基圆齿距偏差 （Base circular Pitch deviation）图图11-20 基圆齿距偏差基圆齿距偏差pbf23 单个齿距偏差是指在端平面上，在接近齿高中部的单个齿距偏差是指在端平面上，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，如图数差，如图11-23所示。所示。5单个齿距偏差单个齿距偏差 （Individual circular Pitch dev

11、iation）图图11-23 单个齿距偏差单个齿距偏差ptf24三三、载荷分布均匀性的载荷分布均匀性的检测项目检测项目 螺旋线偏差是指在端面基圆切线方向上测得的实际螺旋线偏差是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。螺旋线偏离设计螺旋线的量。1螺旋线线偏差（Spiral deviation）（l）螺旋线总偏差）螺旋线总偏差F Fb b（Spiral total deviation） 螺旋线总偏差是指在计值范围内，包容实际螺旋螺旋线总偏差是指在计值范围内，包容实际螺旋线迹线的两条设计螺旋线迹线间的距离，如图线迹线的两条设计螺旋线迹线间的距离，如图11-24（a）所示。所示。25

12、（2）螺旋线形状偏差）螺旋线形状偏差 （Form deviation of spiral）bff 螺旋线形状偏差是指在计值范围内，包容实际螺螺旋线形状偏差是指在计值范围内，包容实际螺旋线迹线的两条与平均螺旋线迹线完全相同的曲线间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，的距离，且两条曲线与平均螺旋线迹线的距离为常数，如图如图11-24（b）所示。）所示。26 （3）螺旋线倾斜偏差）螺旋线倾斜偏差 （Angle deviation of spiral）bHf 螺旋线倾斜偏差是指在计值范围的两端与平螺旋线倾斜偏差是指在计值范围的两端与平均螺旋线迹

13、线相交的设计螺旋线迹线间的距离，均螺旋线迹线相交的设计螺旋线迹线间的距离，如图如图11-24（c）所示。）所示。27图图11-24 螺旋线偏差螺旋线偏差28四四、影响侧隙的单个齿轮因素及其检测影响侧隙的单个齿轮因素及其检测 齿厚偏差是指在齿轮的分度圆柱面上，齿厚的实际齿厚偏差是指在齿轮的分度圆柱面上，齿厚的实际值与公称值之差，如图值与公称值之差，如图11-26所示。对于斜齿轮，指法所示。对于斜齿轮，指法向齿厚。向齿厚。1齿齿厚偏差 （Thickness deviation of teeth）snf29图图11-26 齿厚偏差齿厚偏差30 公法线长度偏差是指在齿轮一周内，实际公法线长公法线长度偏

14、差是指在齿轮一周内，实际公法线长度度Wa与公称公法线长度与公称公法线长度W之差，如图之差，如图11-28所示。所示。2公法线长线长度偏差（Base tangent length deviation）图图11-28 公法线长度偏差公法线长度偏差31一、一、轴线的平行度误差轴线的平行度误差 轴线平面内的平行度误差是指一对齿轮的轴线，在轴线平面内的平行度误差是指一对齿轮的轴线，在其基准平面上投影的平行度误差，如图其基准平面上投影的平行度误差，如图11-29所示。所示。 1轴线平面内的平行度误差轴线平面内的平行度误差 （Parallelism deviation on the axial plane）

15、 2垂直平面上的平行度误差垂直平面上的平行度误差 （Parallelism deviation on the vertical plane） 垂直平面上的平行度误差是指一对齿轮的轴线，在垂直垂直平面上的平行度误差是指一对齿轮的轴线，在垂直于基准平面，且平行于基准轴线的平面上投影的平行度误差，于基准平面，且平行于基准轴线的平面上投影的平行度误差，如图如图11-29所示。所示。fbf32图图11-29 齿轮副的安装误差齿轮副的安装误差33二二、中心距偏差中心距偏差 中心距偏差中心距偏差 （Center distance deviation）是指）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

16、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。如图之差。如图11-29所示。所示。af34 齿轮副的切向综合总偏差是指按设计中心距安装好齿轮副的切向综合总偏差是指按设计中心距安装好的齿轮副，在啮合转动足够多的转数内，一个齿轮相对的齿轮副，在啮合转动足够多的转数内，一个齿轮相对于另一个齿轮的实际转角与公称转角之差的总幅度值。于另一个齿轮的实际转角与公称转角之差的总幅度值。 1齿轮副的切向综合总偏差齿轮副的切向综合总偏差 2齿轮副的一齿切向综合偏差齿轮副的一齿切向综合偏差 齿轮副的一齿切向综合偏差是指安装好的齿轮副，在啮齿轮副的一齿切向综合偏差是指安装好的齿轮副，在啮合转动足够多的转数内，

17、一个齿轮相对于另一个齿轮，在一合转动足够多的转数内，一个齿轮相对于另一个齿轮，在一个齿距角内的实际转角与公称转角之差的最大幅度值。个齿距角内的实际转角与公称转角之差的最大幅度值。icFicf35 接触斑点是指装配好的齿轮副，在轻微制动下，运接触斑点是指装配好的齿轮副，在轻微制动下，运转后齿面上分布的接触擦亮痕迹，如图转后齿面上分布的接触擦亮痕迹，如图11-30所示。所示。 3接触斑点接触斑点图图11-30 接触斑点接触斑点36 齿轮副的侧隙可分为圆周侧隙齿轮副的侧隙可分为圆周侧隙 和法向侧隙和法向侧隙 两种。两种。 圆周侧隙是指安装好的齿轮副，当其中一个齿轮固定时，圆周侧隙是指安装好的齿轮副，

18、当其中一个齿轮固定时，另一齿轮圆周的晃动量，以分度圆上弧长计值，如图另一齿轮圆周的晃动量，以分度圆上弧长计值，如图11-31（a）所示。所示。 法向侧隙是指安装好的齿轮副，当工作齿面接触时，非工法向侧隙是指安装好的齿轮副，当工作齿面接触时，非工作齿面之间的最小距离，如图作齿面之间的最小距离，如图11-31（b）所示。）所示。 4齿轮副的侧隙齿轮副的侧隙wtjbnjnbwtbnjjbcoscosb bb b为基圆螺旋角，为基圆螺旋角， n n为分度圆法面压力角。为分度圆法面压力角。37图图11-31 齿轮副侧隙齿轮副侧隙38一、一、齿轮精度等级和确定齿轮精度等级和确定 国标对单个齿轮规定了国标对

19、单个齿轮规定了13个精度等级，依次用阿拉个精度等级，依次用阿拉伯数字伯数字0、l、2、3、12表示。其中表示。其中0级精度最高，级精度最高，依次递减，依次递减，12级精度最低。级精度最低。 一般将一般将35级精度视为高精度等级；级精度视为高精度等级；68级精度视级精度视为中等精度等级，使用最多；为中等精度等级，使用最多；912级精度视为低精度级精度视为低精度等级。等级。5级精度是确定齿轮各项允许值计算式的基础级。级精度是确定齿轮各项允许值计算式的基础级。 1精度等级精度等级39 齿轮精度等级的选择方法主要有计算法和类比法两齿轮精度等级的选择方法主要有计算法和类比法两种。一般实际工作中，多采用类

20、比法。种。一般实际工作中，多采用类比法。 类比法是根据以往产品设计、性能试验以及使用过类比法是根据以往产品设计、性能试验以及使用过程中所累积的成熟经验，以及长期使用中已证实其可靠程中所累积的成熟经验，以及长期使用中已证实其可靠性的各种齿轮精度等级选择的技术资料，经过与所设计性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。其精度等级。 2精度等级的选择精度等级的选择40应应 用用 范范 围围精精 度度 等等 级级应应 用用 范范 围围精精 度度 等等 级级测量齿轮测量齿轮2 25拖拉机拖拉

21、机6 69汽轮机减速器汽轮机减速器3 36一般用途的减速器一般用途的减速器6 69精密切削机床精密切削机床3 37轧钢设备轧钢设备6 610一般金属切削机一般金属切削机床床5 58起重机械起重机械7 710航空发动机航空发动机4 48矿用绞车矿用绞车8 810轻型汽车轻型汽车5 58农用机械农用机械8 811重型汽车重型汽车6 69表表11-1 部分机械采用的齿轮的精度等级部分机械采用的齿轮的精度等级41 在检验中，没有必要测量全部轮齿要素的偏差，因在检验中，没有必要测量全部轮齿要素的偏差，因为有些要素对于特定齿轮的功能并没有明显的影响。另为有些要素对于特定齿轮的功能并没有明显的影响。另外，有

22、些测量项目可以代替另一些项目，如切向综合总外，有些测量项目可以代替另一些项目，如切向综合总偏差检验能代替齿距累积总偏差检验，径向综合总偏差偏差检验能代替齿距累积总偏差检验，径向综合总偏差检验能代替径向跳动检验等。检验能代替径向跳动检验等。 各级精度齿轮及齿轮副所规定的的各项公差或极限各级精度齿轮及齿轮副所规定的的各项公差或极限偏差可查阅标准手册偏差可查阅标准手册。 3齿轮检验项目及其评定参数的确定齿轮检验项目及其评定参数的确定42二二、齿轮副侧隙齿轮副侧隙 齿轮副侧隙分为圆周侧隙齿轮副侧隙分为圆周侧隙jwt和法向侧隙和法向侧隙jbn。圆周。圆周侧隙便于测量，但法向侧隙是基本的，它可与法向齿厚、

23、侧隙便于测量，但法向侧隙是基本的，它可与法向齿厚、公法线长度、油膜厚度等建立函数关系。齿轮副侧隙应公法线长度、油膜厚度等建立函数关系。齿轮副侧隙应按工作条件，用最小法向侧隙来加以控制。按工作条件，用最小法向侧隙来加以控制。 1最小法向极限侧隙最小法向极限侧隙 的确定的确定 最小法向极限侧隙的确定主要考虑齿轮副工作时的最小法向极限侧隙的确定主要考虑齿轮副工作时的温度变化、润滑方式以及齿轮工作的圆周速度。温度变化、润滑方式以及齿轮工作的圆周速度。minbnj43（1）补偿温升而引起变形所需的最小法向）补偿温升而引起变形所需的最小法向侧隙侧隙bn1jnbnttajsin2)(22111（2）保证正常润滑所必需的最小法向侧隙）保证正常润滑所必需的最小法向侧隙2bnjbn2j最小法向极限侧隙是补偿温升而引起变形所最小法向极限侧隙是补偿温升而引起变形所需的最小法向侧隙需的最小法向侧隙 与保证正常润滑所必与保证正常润滑所必需需的最小法向侧隙的最小法向侧隙 之和。之和。bn1j2bnj21minbnbnbnjjj44润润 滑滑 方方 式式圆周速度圆周速度v v（m/s）v v1010v252560喷油润滑喷油润滑0.01m mn n0.02m mn n0.