第8章圆柱齿轮的互换性及检测

1、第第8章章 圆柱齿轮的互换性及检测圆柱齿轮的互换性及检测n8.1 概概 述述n8.2 齿轮加工误差及齿轮误差项目齿轮加工误差及齿轮误差项目n8.3 齿轮副误差和检验项目齿轮副误差和检验项目n8.4 渐开线圆柱齿轮精度标准渐开线圆柱齿轮精度标准8.1概概 述述n在机械产品中，齿轮传动的应用是极为广泛的在机械产品中，齿轮传动的应用是极为广泛的.凡有齿轮传动的机凡有齿轮传动的机器或仪器，其工作性能，承载能力，使用寿命及工作精度等都与器或仪器，其工作性能，承载能力，使用寿命及工作精度等都与齿轮本身的制造精度有密切关系齿轮本身的制造精度有密切关系n各种机械上所用的齿轮，对齿轮传动的要求因用途的不同而异，

2、各种机械上所用的齿轮，对齿轮传动的要求因用途的不同而异，但归纳起来有以下但归纳起来有以下4项项n(1)传递运动的准确性传递运动的准确性(运动精度运动精度)_即要求齿轮在一转范围内，最即要求齿轮在一转范围内，最大的转角误差限大的转角误差限n制在一定的范围内，以保证从动件与主动件运动协调一致制在一定的范围内，以保证从动件与主动件运动协调一致n(2)传递运动的平稳性传递运动的平稳性(工作平稳性工作平稳性)_即要求齿轮传动瞬间传动比即要求齿轮传动瞬间传动比变化不大变化不大.因为瞬间传动比的突然变化，会引起齿轮冲击，产生噪因为瞬间传动比的突然变化，会引起齿轮冲击，产生噪声和振动声和振动下一页 返回8.1

3、概概 述述n(3)载荷分布的均匀性载荷分布的均匀性(接触精度接触精度)_即要求齿轮啮合时，齿面接触即要求齿轮啮合时，齿面接触良好，以免引起应力集中，造成齿面局部磨损，影响齿轮的使用良好，以免引起应力集中，造成齿面局部磨损，影响齿轮的使用寿命寿命n(4)传动侧隙的合理性传动侧隙的合理性_即要求齿轮啮合时，非工作齿面间应具即要求齿轮啮合时，非工作齿面间应具有一定的间隙对齿轮传动的上述有一定的间隙对齿轮传动的上述4项使用要求，将随齿轮使用场合项使用要求，将随齿轮使用场合不同而有所侧重，如表不同而有所侧重，如表8-1所示所示上一页返回表表8-1 齿轮传动的分类及要求齿轮传动的分类及要求返回8.2 齿轮

4、加工误差及齿轮误差项目齿轮加工误差及齿轮误差项目n8.2.1 齿轮加工误差齿轮加工误差n齿轮的加工误差主要来源于组成工艺系统的机床，刀具，夹具和齿轮的加工误差主要来源于组成工艺系统的机床，刀具，夹具和齿轮坯的误差及其安装误差齿轮坯的误差及其安装误差.由于齿轮的齿形较复杂，故引起齿轮由于齿轮的齿形较复杂，故引起齿轮加工误差的因素也较多加工误差的因素也较多.下面以滚切直齿圆柱齿轮为例，来分析在下面以滚切直齿圆柱齿轮为例，来分析在切齿过程中所产生的主要加工误差切齿过程中所产生的主要加工误差.如图如图8-1所示为滚齿加工示意，所示为滚齿加工示意，齿轮加工和安装误差的来源和对齿轮传动的影响如表齿轮加工和

5、安装误差的来源和对齿轮传动的影响如表8-2所示所示下一页 返回图图8-1 滚齿加工示意滚齿加工示意返回表表8-2 齿轮加工和安装误差齿轮加工和安装误差返回8.2 齿轮加工误差及齿轮误差项目齿轮加工误差及齿轮误差项目n8.2.2 圆柱齿轮误差项目圆柱齿轮误差项目n为了保证齿轮传动工作质量，必须控制单个齿轮的误差为了保证齿轮传动工作质量，必须控制单个齿轮的误差.从齿轮各从齿轮各项参数误差对齿轮传项参数误差对齿轮传n动使用性能的主要影响方面考虑，可将齿轮加工误差分为动使用性能的主要影响方面考虑，可将齿轮加工误差分为3组组n第第1组：影响传递运动准确性的误差组：影响传递运动准确性的误差n第第2组：影响

6、传动平稳性的误差组：影响传动平稳性的误差n第第3组：影响载荷分布均匀性的误差组：影响载荷分布均匀性的误差上一页 下一页 返回8.2 齿轮加工误差及齿轮误差项目齿轮加工误差及齿轮误差项目n1. 影响传递运动准确性的误差及第影响传递运动准确性的误差及第1公差组公差组n影响传递运动准确性的误差及控制这些误差的公差包括以下影响传递运动准确性的误差及控制这些误差的公差包括以下5项项n(1)切向综合误差切向综合误差Fi及公差及公差Fi.切向综合误差切向综合误差Fin是指被测齿轮与理想精度的量测齿轮是指被测齿轮与理想精度的量测齿轮(允许用齿条，蜗杆，测头等允许用齿条，蜗杆，测头等量测元件代替量测元件代替)单

7、面啮合转动时，在被测齿轮一转内，量测齿轮每单面啮合转动时，在被测齿轮一转内，量测齿轮每转过一个角度时，被测齿轮实际转角与理论转角的最大差值转过一个角度时，被测齿轮实际转角与理论转角的最大差值n(2)齿距累积误差齿距累积误差Fp及公差及公差Fp，k个齿距累积误差个齿距累积误差Fpk及公差及公差Fpk.齿距累积误差齿距累积误差Fp是指在分度圆上是指在分度圆上(允许在齿高中部量测允许在齿高中部量测)，任意两，任意两个同侧齿面的实际弧长与公称弧长之差的最大绝对值个同侧齿面的实际弧长与公称弧长之差的最大绝对值上一页 下一页 返回8.2 齿轮加工误差及齿轮误差项目齿轮加工误差及齿轮误差项目n齿距累积误差齿

8、距累积误差Fp反映了分度圆上齿距的不均匀性反映了分度圆上齿距的不均匀性.Fp越越大，则齿廓间的相互位置误差就越大，齿轮一周内的最大大，则齿廓间的相互位置误差就越大，齿轮一周内的最大转角误差也就越大，传递运动的准确性就越差转角误差也就越大，传递运动的准确性就越差.用齿距累积用齿距累积公差公差Fp和和k个齿距累积公差个齿距累积公差Fpk来限制齿距累积误差和来限制齿距累积误差和k 个个齿距累积误差齿距累积误差Fpk. 齿距累积公差齿距累积公差Fp和和k个齿距累积公差个齿距累积公差Fpk可按表可按表8-3查取查取上一页 下一页 返回表表8-3齿距累积公差齿距累积公差Fp和和k个齿距累个齿距累距公差距公

9、差Fp k值值(摘自摘自10095-1988)(1)返回表表8-3齿距累积公差齿距累积公差Fp和和k个齿距累个齿距累距公差距公差Fp k值值(摘自摘自10095-1988)(2)返回8.2 齿轮加工误差及齿轮误差项目齿轮加工误差及齿轮误差项目n(3)齿圈径向跳动齿圈径向跳动Fr及公差及公差Fr.齿圈径向跳动齿圈径向跳动Fr是指齿轮一转范是指齿轮一转范围内，测头在齿槽内与齿高中部双面接触，测头相对于齿轮轴线围内，测头在齿槽内与齿高中部双面接触，测头相对于齿轮轴线的最大变动量的最大变动量. Fr只反映径向误差齿圈径向跳动公差只反映径向误差齿圈径向跳动公差Fr可按表可按表8.4查取查取n(4)径向综

10、合误差径向综合误差Fi及公差及公差Fi，.径向综合误差径向综合误差Fi是被量测齿是被量测齿轮与理想精度的量测齿轮双面啮合时，在被测齿轮一转内，双啮轮与理想精度的量测齿轮双面啮合时，在被测齿轮一转内，双啮中心距的最大变动量径向综合公差中心距的最大变动量径向综合公差Fin值，可按表值，可按表8-5查取查取n(5)公法线长度变动公差公法线长度变动公差Fw值，可按表值，可按表8-6查取查取上一页 下一页 返回表表8.4 齿圈径向跳动公差齿圈径向跳动公差Fr值值(摘自摘自GB10095-1988)返回表表8-5径向综合公差径向综合公差Fi值值(摘自摘自GB10095-1988)返回表表8-6 公法线长度

11、变动公差公法线长度变动公差Fw值值(摘摘自自-GB10095-1988)返回8.2 齿轮加工误差及齿轮误差项目齿轮加工误差及齿轮误差项目n2.影响传动平稳性的误差及第影响传动平稳性的误差及第2公差组公差组n影响传动平稳性的误差以及控制这些误差的公差包括以下影响传动平稳性的误差以及控制这些误差的公差包括以下6项项n(1)齿形误差齿形误差ff及公差及公差ff.齿形误差齿形误差ff是指在齿轮端截面上，齿形是指在齿轮端截面上，齿形工作部分内工作部分内(齿顶倒棱部分除外齿顶倒棱部分除外)，包容实际齿形的两条最近的设计，包容实际齿形的两条最近的设计齿形间的法向距离齿形公差齿形间的法向距离齿形公差ff按表按

12、表8-7 查取查取n(2)基节偏差基节偏差fpb及基节齿距极限偏差及基节齿距极限偏差fpb基节偏差基节偏差fpb是指实际是指实际基节与公称基节之差基节偏差基节与公称基节之差基节偏差fpb对传动的影响是由啮合的基节对传动的影响是由啮合的基节不等引起的不等引起的.基节极限偏差基节极限偏差fpb值按表值按表8-8查取查取上一页 下一页 返回表表8-7齿形公差齿形公差ff值值(摘自摘自GB10095-1988)(1)下一页 返回表表8-7齿形公差齿形公差ff值值(摘自摘自GB10095-1988)(2)上一页返回表表8-8 基节极限偏差基节极限偏差fpb 的的fpb 值值(摘自摘自GB10095-19

13、88)(1)下一页 返回表表8-8 基节极限偏差基节极限偏差fpb 的的fpb 值值(摘自摘自GB10095-1988)(2)上一页返回8.2 齿轮加工误差及齿轮误差项目齿轮加工误差及齿轮误差项目n(3)齿距偏差齿距偏差fpt及齿距极限偏差及齿距极限偏差 fpt.齿距偏差齿距偏差fpt是指分度圆是指分度圆上上(允许在齿高中部量测允许在齿高中部量测)，实际齿距与公称齿距之差，实际齿距与公称齿距之差.公称齿距是公称齿距是指所有实际齿距的平均值指所有实际齿距的平均值.齿距极限偏差齿距极限偏差fpt值按表值按表8-9查取查取n(4)螺旋线波度误差螺旋线波度误差ff及公差及公差ff.螺旋线波度误差螺旋线

14、波度误差ff是指宽斜齿是指宽斜齿轮齿高中部实际齿线波纹的最大波幅轮齿高中部实际齿线波纹的最大波幅.沿齿面法线方向计量沿齿面法线方向计量n(5)一齿切向综合误差一齿切向综合误差Fi及公差及公差Fi.n(6)一齿径向综合误差一齿径向综合误差fi及公差及公差fi一齿径向综合公差一齿径向综合公差fi值可按值可按表表8-10查取查取上一页 下一页 返回表表8-9齿距极限偏差齿距极限偏差fpt的的fpt 值值(摘自摘自GB10095-1988)返回表表8-10一齿径向综合公差一齿径向综合公差fi值值(摘自摘自GB10095-1988)返回8.2 齿轮加工误差及齿轮误差项目齿轮加工误差及齿轮误差项目n3.影

15、响载荷分布均匀性的误差及第影响载荷分布均匀性的误差及第3公差组公差组n由于齿轮的制造与安装误差，在齿长与齿高两个方向上都不是全由于齿轮的制造与安装误差，在齿长与齿高两个方向上都不是全齿面接触，影响了齿面载荷分布的均匀性齿面接触，影响了齿面载荷分布的均匀性.由第由第3公差组检验，共公差组检验，共有三项指标：齿向误差有三项指标：齿向误差F轴向齿距误差轴向齿距误差Fpx和接触误差和接触误差Fbn(1)齿向误差齿向误差F及公差及公差F.齿向公差齿向公差F的值可按表的值可按表8-11查取查取n(2)轴向齿距偏差轴向齿距偏差Fpxn轴向齿距偏差轴向齿距偏差Fpx是指在与齿轮基准轴线平行而大约通过齿高中是指

16、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，任意两个侧齿面间的实际距离与公称距离之差，部的一条直线上，任意两个侧齿面间的实际距离与公称距离之差，沿齿面法线方向计算沿齿面法线方向计算上一页 下一页 返回表表8-11齿向公差齿向公差F值值(摘自摘自GB10095-1988)返回8.2 齿轮加工误差及齿轮误差项目齿轮加工误差及齿轮误差项目n(3)接触线误差接触线误差Fbn接触线误差接触线误差Fb是指在基圆的切平面内，平行于公称接触线并包是指在基圆的切平面内，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容实际接触线的两条直线间的法向距离Fb是用于评定斜齿轮的是用于评定斜齿轮的接触精度

17、，它是窄斜齿轮接触长度和接触高度的综合项目接触精度，它是窄斜齿轮接触长度和接触高度的综合项目.由刀具由刀具制造与安装误差，机床进给链误差所造成的齿轮齿向与齿形误差制造与安装误差，机床进给链误差所造成的齿轮齿向与齿形误差的综合反映的综合反映n第第3公差组选用下列检验组之一来评定齿轮的载荷分布均匀性公差组选用下列检验组之一来评定齿轮的载荷分布均匀性上一页返回8.3 齿轮副误差和检验项目齿轮副误差和检验项目n1.轴线的平行度误差轴线的平行度误差n除单个齿轮的加工精度，如除单个齿轮的加工精度，如ff， fpb， F， Fb. Fpx等影响等影响齿面的接触精度外，齿轮副轴线的平行度误差同样也影响接触精齿

18、面的接触精度外，齿轮副轴线的平行度误差同样也影响接触精度度n如图如图8-2所示所示f是一对齿轮的轴线在其基准平面上投影的平行度是一对齿轮的轴线在其基准平面上投影的平行度误差；误差； f是一对齿轮的轴线在垂直于基准平面，且平行于基准轴是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线的平面上投影的平行度误差下一页 返回图图8-2 轴线平行度误差轴线平行度误差返回8.3 齿轮副误差和检验项目齿轮副误差和检验项目n2.齿轮副的中心距偏差齿轮副的中心距偏差(fa)n齿轮副中心距偏差齿轮副中心距偏差(fa)是指在齿轮副的齿宽中间平面内，实际中是指在齿轮副的齿宽中间平面内，实际中

19、心距与设计心距与设计(公称公称)中心距之差中心距之差n(1)齿轮副的切向综合误差齿轮副的切向综合误差n(2)齿轮副的一齿切向综合误差齿轮副的一齿切向综合误差n(3)齿轮副的接触斑点齿轮副的接触斑点.齿轮副的接触斑点是指装配好的齿轮副，在齿轮副的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，如图轻微制动下，运转后齿面上分布的接触擦亮痕迹，如图8-3所示所示上一页 下一页 返回图图8-3 接触斑点接触斑点返回8.3 齿轮副误差和检验项目齿轮副误差和检验项目n接触斑点是评定齿轮副载荷分布均匀性的综合指标接触斑点是评定齿轮副载荷分布均匀性的综合指标.检验时可使用检验时可使用

20、滚动检验机滚动检验机.它综合了齿轮加工误差和安装误差对载荷分布的影响它综合了齿轮加工误差和安装误差对载荷分布的影响.齿轮副的接触斑点不小于规定的百分数，则齿轮副的载荷分布均齿轮副的接触斑点不小于规定的百分数，则齿轮副的载荷分布均匀性满足要求匀性满足要求.此时，齿轮副中单个齿轮的第此时，齿轮副中单个齿轮的第3公差组项目可不考公差组项目可不考核核.一般齿轮副接触斑点的分布位置及大小如表一般齿轮副接触斑点的分布位置及大小如表8-12所示规定所示规定n(4)齿轮副的法向侧隙齿轮副的法向侧隙(jn)齿轮副的法向侧隙齿轮副的法向侧隙 (jn) 是装配好的齿轮副，是装配好的齿轮副，当工作齿面接触时，非工作齿

21、面之间的最小距离，如图当工作齿面接触时，非工作齿面之间的最小距离，如图8.4所示所示上一页返回表表8-12接触斑点接触斑点(摘自摘自10095-1988)返回图图8.4 法向侧隙法向侧隙jn返回8.4 渐开线圆柱齿轮精度标准渐开线圆柱齿轮精度标准n8.4.1精度等级精度等级nGB10095-1988中规定齿轮及齿轮副共有中规定齿轮及齿轮副共有12个精度等级，个精度等级，1级最高，级最高，12级最低，级最低，12级目前工艺力法和量测条件还很难达到，所以很级目前工艺力法和量测条件还很难达到，所以很少采用；少采用；35级为高精度等级；级为高精度等级；68级为中等精度等级；级为中等精度等级；912级为

22、级为低精度等级低精度等级n8.4.2精度等级的选择精度等级的选择n根据对误差来源的分析，按照加工误差特性及其对传动性能的主根据对误差来源的分析，按照加工误差特性及其对传动性能的主要影响标准将齿轮的各项公差分成要影响标准将齿轮的各项公差分成， ， 3个公差组，如表个公差组，如表8-13所示所示下一页 返回表表8-13 圆柱齿轮公差组圆柱齿轮公差组返回8.4 渐开线圆柱齿轮精度标准渐开线圆柱齿轮精度标准n1.计算法计算法n考虑对齿轮传动的主要技术要求，计算确定一个公差组的精度等考虑对齿轮传动的主要技术要求，计算确定一个公差组的精度等级，然后再按其他方面要求确定其他两公差组的精度等级级，然后再按其他

23、方面要求确定其他两公差组的精度等级.如运动如运动精度要求为主要要求时，可按传动链允许的最大转角误差，计算精度要求为主要要求时，可按传动链允许的最大转角误差，计算确定某一齿轮的回转误差，确定第确定某一齿轮的回转误差，确定第公差组的精度等级；若振动公差组的精度等级；若振动和噪声为主要要求时，可按传递的动力计算，确定第和噪声为主要要求时，可按传递的动力计算，确定第公差组的公差组的精度等级；低速重载的传动可根据承载能力和使用寿命的计算，精度等级；低速重载的传动可根据承载能力和使用寿命的计算，确定第确定第公差组的精度等级公差组的精度等级.齿轮的使用要求与精度等级的选择关齿轮的使用要求与精度等级的选择关系

24、如表系如表8-14所示所示上一页 下一页 返回表表8-14 齿轮的使用要求与精度等级齿轮的使用要求与精度等级选择选择返回8.4 渐开线圆柱齿轮精度标准渐开线圆柱齿轮精度标准n2.类比法类比法n类比法是指对新设计的齿轮可参照同类或相似的齿轮传动来确定类比法是指对新设计的齿轮可参照同类或相似的齿轮传动来确定精度等级精度等级.n根据使用要求的不同，允许各公差组选用不同的等级根据使用要求的不同，允许各公差组选用不同的等级.但在同一公但在同一公差组内，各项公差与极限偏差应保持相同的精度等级差组内，各项公差与极限偏差应保持相同的精度等级.齿轮副中两齿轮副中两个齿轮的精度等级一般取同级，也允许取成不同级别个

25、齿轮的精度等级一般取同级，也允许取成不同级别.此时按精度此时按精度较低者确定齿轮副等级对承载齿轮要求载荷在齿宽上均匀分布，较低者确定齿轮副等级对承载齿轮要求载荷在齿宽上均匀分布，可按强度和寿命要求确定第可按强度和寿命要求确定第公差组的精度等公差组的精度等n级，第级，第，公差组精度可稍低，低速重载时第公差组精度可稍低，低速重载时第公差组可稍低公差组可稍低于第于第公差组，中速轻载时则采用同级精度公差组，中速轻载时则采用同级精度.各公差组选用不同精各公差组选用不同精度时以不超过一级为宜，精度等级选用如表度时以不超过一级为宜，精度等级选用如表8-15和表和表8-16所示所示上一页 下一页 返回表表8-

26、15 齿轮精度等级的应用范围齿轮精度等级的应用范围返回表表8-16 圆柱齿轮第圆柱齿轮第公差组精度等公差组精度等级与圆周速度的关系级与圆周速度的关系返回8.4 渐开线圆柱齿轮精度标准渐开线圆柱齿轮精度标准n8.4.3 齿轮副的侧隙齿轮副的侧隙n1. 最小侧隙最小侧隙jnmin(jtmin)n最小侧隙是根据齿轮传动时的工作温度，润滑方式和齿轮的圆周最小侧隙是根据齿轮传动时的工作温度，润滑方式和齿轮的圆周速度来确定的速度来确定的.最小法向侧隙最小法向侧隙jnmin应能保证齿轮正常储油润滑和补应能保证齿轮正常储油润滑和补偿材料变形偿材料变形n(1)保证正常储油润滑所需最小侧隙保证正常储油润滑所需最小

27、侧隙jn1min的推荐值，如表的推荐值，如表8-17所示所示n(2)补偿热度变形所需的最小侧隙补偿热度变形所需的最小侧隙jn2minn(3)通常也可根据传动的要求参考表通常也可根据传动的要求参考表8-18选取最小侧隙选取最小侧隙jnminn(4)另外在实际工作中，在不具备上述某一计算条件而不能确定另外在实际工作中，在不具备上述某一计算条件而不能确定jnmin时，可参考机床行业圆柱齿轮副侧隙企业标准时，可参考机床行业圆柱齿轮副侧隙企业标准JB/GQ1070-1985.C级为常用级，如表级为常用级，如表8-19所示所示上一页 下一页 返回表表8-17 jn1min的推荐值的推荐值返回表表8-18

28、最小侧隙最小侧隙jnmin参考值参考值返回表表8-19 机床用圆柱齿轮副机床用圆柱齿轮副jnmin(JB/GQ1070-1985)返回8.4 渐开线圆柱齿轮精度标准渐开线圆柱齿轮精度标准n2.齿厚极限偏差的确定齿厚极限偏差的确定n(1)齿厚上偏差齿厚上偏差Ess.是保证获得最小极限侧隙是保证获得最小极限侧隙jnminn的齿厚最小减薄量，计算时考虑加工误差与安装误差的齿厚最小减薄量，计算时考虑加工误差与安装误差.fpb可按表可按表8-8查取，查取，F可按表可按表8-11查取查取n将计算得到到的将计算得到到的Ess除以除以fpb，并圆整成整数，再按表并圆整成整数，再按表8-20选取适当选取适当的齿厚极限偏差代号的齿厚极限偏差代号.也可按图也可按图8-5查取相应的齿厚极限偏差代号查取相应的齿厚极限偏差代号n(2)齿厚公差齿厚公差TsnTs主要取决于齿圈径向跳动主要取决于齿圈径向跳动Fr和切齿加工时的径向进刀公差和切齿加工时的径向进刀公差br按随按随机误差合成后，将径向误差换算成齿厚方向机误差合成后，将径向误差换算成齿厚方向n(3)齿厚下偏差齿厚下偏差Esi上一页 下一页 返回表表8-20 齿厚极限偏差齿厚极限偏差返回图图8-5 齿厚极限偏差代号齿厚极限偏差代号(CS