圆柱齿轮公差与检测

1、目的：了解圆柱齿轮的公差标准目的：了解圆柱齿轮的公差标准初步掌握：初步掌握： 1. 1.应用要求、加工误差应用要求、加工误差 2. 2.评定指标评定指标 3. 3.图样标注图样标注 4. 4.齿轮精度设计齿轮精度设计操作技能：评定指标的检验操作技能：评定指标的检验 特点特点1 1 结构紧凑结构紧凑2 2 恒定的传动比恒定的传动比3 3 传动效率高传动效率高4 4 可实现平行轴、相可实现平行轴、相交轴和交错轴之间的交轴和交错轴之间的传动传动5 5 使用寿命长使用寿命长6 6 维护保养简单维护保养简单作用：传递空间任意两轴（平行、相交、交错）的旋作用：传递空间任意两轴（平行、相交、交错）的旋 转运

2、动，或将转动转换为移动。转运动，或将转动转换为移动。缺点：要求较高的制造和安装精度，加工成本缺点：要求较高的制造和安装精度，加工成本 高、不适宜远距离传动。高、不适宜远距离传动。传动齿轮传动齿轮：转速较高，功率较大转速较高，功率较大 （汽车（汽车 飞机等变速装置）飞机等变速装置）动力齿轮动力齿轮：转速不高，传递扭矩转速不高，传递扭矩 （矿山机械（矿山机械 起重机械）起重机械）分度齿轮分度齿轮：精确回转精确回转 （精密机床（精密机床 仪表中的分度装置）仪表中的分度装置） 齿轮副、轴、齿轮副、轴、轴承、箱体轴承、箱体失效形式失效形式轮齿折断轮齿折断1.由于多次重复的弯曲应力和应力集中造成的疲劳折断

3、；2.由于突然严重过载或冲击载荷作用引起的过载折断。直齿轮：齿宽较小的往往发生全齿折断，齿宽较大的直齿轮或斜齿轮则容易发生局部折断。一、一、 轮齿的失效形式轮齿的失效形式失效形式失效形式齿面点蚀齿面点蚀原因原因：由于在齿面啮合处脉动循环变接触应力长期作用下，当应力峰值超过材料的接触疲劳极限，经过一定应力循环次数后，先在节线附近的齿廓表面产生细微的疲劳裂纹。随着裂纹的扩展，将导致小块金属剥落，产生齿面点蚀。点蚀不良影响点蚀不良影响：影响轮齿正常啮合，引起冲击和噪声，造成传动的不平稳。一、一、 轮齿的失效形式轮齿的失效形式失效形式失效形式齿面胶合齿面胶合 高速重载传动中，常因啮合区温度升高而引起润

4、滑失效，致使齿面金属直接接触而相互粘连。当齿面向对滑动时，较软的齿面沿滑动方向被撕下而形成沟纹。 传动精度传动精度 齿侧间隙齿侧间隙-齿轮副合理性齿轮副合理性传递运动的准确性传递运动的准确性传递运动的平稳性传递运动的平稳性载荷分布的均匀性载荷分布的均匀性 要求从动轮与主动轮运动协调，应限要求从动轮与主动轮运动协调，应限制齿轮制齿轮一转一转内传动比的不均匀性。内传动比的不均匀性。要求:齿轮在转过一个齿距角的范围内，其最大转角误差应限制在一定的范围内。一个齿距角内瞬时传动比冲击、振动和噪声 轮齿啮合过程中，工作齿面沿全齿高和全齿长上保持均匀接触，并且接触面积尽可能的大。 引起应力集中，造成局部磨损

5、，引起应力集中，造成局部磨损，轮齿折断，影响齿轮的使用寿命轮齿折断，影响齿轮的使用寿命 齿轮传动过程中，非齿轮传动过程中，非接触面之间一定要有合接触面之间一定要有合理的间隙。理的间隙。1. 1.贮存润滑油贮存润滑油2. 2.补偿齿轮的变形补偿齿轮的变形3.3.制造和安装误差所制造和安装误差所引起的尺寸变动引起的尺寸变动传动齿轮传递运动的准确性传动的平稳性载荷分布的均匀性动力齿轮载荷分布的均匀性齿轮副侧隙的合理性分度齿轮传递运动的准确性齿轮副侧隙为零加工方法：加工方法：按齿廓形成原理按齿廓形成原理 仿形法仿形法 展成法展成法滚刀滚刀进给进给0 0范成运动范成运动齿轮滚刀齿轮滚刀被加工齿轮被加工齿

6、轮工艺系统：机床、夹具工艺系统：机床、夹具、刀具刀具、齿坯本身齿坯本身安装、调整安装、调整齿坯ej o o o o齿圈孔的同心圆o oej1分度蜗轮 2 蜗杆 3 滚刀 4 齿坯 34e ej je ed do o 机床工作台回转轴线机床工作台回转轴线o o工件孔轴线工件孔轴线o o 分度蜗轮几何轴线分度蜗轮几何轴线o o o o” 12e ek kewo” o 原因：分度蜗杆的安装偏心和轴向蹿动 导致蜗轮（齿坯）转速不均匀， 结果：加工出的齿轮有齿距偏差和齿形偏差 34e ej je ed do o 机床工作台回转轴线机床工作台回转轴线o o工件孔轴线工件孔轴线o o 分度蜗轮几何轴线分度蜗

7、轮几何轴线o o o o” 12e ek kewo” o滚刀偏心 按表现特征可分为4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 齿厚偏差齿厚偏差齿廓相对于工件的旋转中心分布不均匀齿廓不是理论的渐开线齿面沿齿轮轴线方向的形状和位置误差齿厚相对于理论值在整个齿圈上不一致径向误差 切向误差 轴向误差齿高方向 齿厚方向 齿向方向 传递运动的准确性工作平稳性以齿轮一转一转为周期以齿轮一齿一齿为周期第第公差公差组组传递运动的准确性传递运动的准确性 第第公差公差组组传动的平稳性传动的平稳性 第第公差公差组组载荷分布的均匀性载荷分布的均匀性 传递运动准确性的评定指标 传递运动平稳性的评定指标 载荷

8、分布均匀性的评定指标 1. 影响侧隙的单个齿轮因素7.3 7.3 单个齿轮的评定指标单个齿轮的评定指标 切向综合总偏差（切向综合总偏差（F i） 齿距累积总偏差（齿距累积总偏差（Fp） 径向跳动（径向跳动（F Fr r） 径向综合总偏差（径向综合总偏差（Fi） 公法线长度变动（公法线长度变动（F Fw w） 齿轮一转范围内，测头在齿槽内与齿轮一转范围内，测头在齿槽内与齿高中部双面接触，测头相对于齿轮轴齿高中部双面接触，测头相对于齿轮轴线的最大变动量称齿圈径向跳动。线的最大变动量称齿圈径向跳动。 一齿切向综合偏差 f i 一齿径向综合偏差 f i 齿廓偏差 基圆齿距偏差基圆齿距偏差 f fpbp

9、b 单个齿距偏差 fpt 螺旋线偏差：螺旋线偏差：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 （1 1） 螺旋线总偏差螺旋线总偏差F F 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 （2 2） 螺旋线形状偏差螺旋线形状偏差 f ff f 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曲线间的距离 （3 3） 螺旋线倾斜偏差螺旋线倾斜偏差f fhh 在计值范围的两端与平均螺旋迹线相交的设计螺旋线迹线间的距离一般都为负值一般都为负值2 公法线长度偏差1 1 轴线的平行度误差轴线的平行度误差2 2 中心距偏差中心距偏差3 3 接触斑点接触斑点4 4 齿轮

10、副的侧隙齿轮副的侧隙由于轴线平行度偏差的影响与其向量的方向有关。由于轴线平行度偏差的影响与其向量的方向有关。标准中对标准中对“轴线平面内的偏差轴线平面内的偏差”f f和和“垂直平垂直平面上的偏差面上的偏差”f f作了不同的规定。作了不同的规定。3 齿轮副的接触斑点 装配好的齿轮副在轻微制装配好的齿轮副在轻微制动下运转后齿面的动下运转后齿面的接触擦亮痕接触擦亮痕迹迹，可以用沿齿高方向和沿齿，可以用沿齿高方向和沿齿长方向的百分数来表示。长方向的百分数来表示。沿齿长方向沿齿长方向 影响承载能力影响承载能力沿齿高方向沿齿高方向 影响工作的平稳影响工作的平稳性性接触斑点接触斑点精度等级精度等级56789

11、按高度不小于按高度不小于55%50%45%40%30%按长度不小于按长度不小于80%70%60%50%40%摘自摘自GB/T10095-1988 齿轮副的最小极齿轮副的最小极限侧隙应根据齿轮工限侧隙应根据齿轮工作时的温度和润滑条作时的温度和润滑条件确定，与齿轮的精件确定，与齿轮的精度等级无关。度等级无关。 高温工作的传动齿轮，为保证正常润滑，高温工作的传动齿轮，为保证正常润滑，避免发热卡死，要求有较大的侧隙；避免发热卡死，要求有较大的侧隙； 而需正反转或读数机构的齿轮，为避免空而需正反转或读数机构的齿轮，为避免空程，则要求较小的侧隙。程，则要求较小的侧隙。指装配好的齿轮副，当工作指装配好的齿轮

12、副，当工作齿面接触时，非工作齿面之齿面接触时，非工作齿面之间的最小距离。间的最小距离。用塞尺测量用塞尺测量指装配好的齿轮副，当一个齿轮固定时，指装配好的齿轮副，当一个齿轮固定时，另一个齿轮的圆周晃动量，以分度圆弧另一个齿轮的圆周晃动量，以分度圆弧长计值。长计值。 用指示表测量。用指示表测量。1.1.基齿厚制基齿厚制: :即固定齿厚的极限偏差，通过改即固定齿厚的极限偏差，通过改变中心距的基本偏差来获得不同的最小极变中心距的基本偏差来获得不同的最小极限侧隙，此方法用于中心距可调的机构。限侧隙，此方法用于中心距可调的机构。2.2.基中心距制基中心距制: :即固定中心距的极限偏差，即固定中心距的极限偏

13、差，通过改变齿厚的上下偏差来得到不同的最通过改变齿厚的上下偏差来得到不同的最小极限侧隙，国标采用后一种小极限侧隙，国标采用后一种. . = + 工作温度工作温度 润滑方式润滑方式 圆周速度圆周速度补偿温升补偿温升引起的变形引起的变形保证齿轮工保证齿轮工作面的正常作面的正常润滑润滑bn11122nja(tt )2sin1212na : mm.:1t . t :20: 中心距齿轮和箱体材料的线膨胀系数，（ /） 齿轮和箱体在正常工作下对标准温度 （）的温差，法向压力角，（）润滑方式圆周速度 V m/sV1010V2525V60V60喷油润滑0.01mn0.02mn0.03mn0.030.05mn油

14、池润滑0.0050.01mn 注：mn为法向模数mm齿轮精度等级的确定齿轮精度等级的确定齿轮副侧隙、齿厚极限偏差的齿轮副侧隙、齿厚极限偏差的确定确定 齿坯精度和齿轮表面粗糙度齿坯精度和齿轮表面粗糙度图样标注图样标注 GB/T 10095.1-2001 渐开线圆柱齿轮渐开线圆柱齿轮 精度第精度第1部分部分 轮齿同侧齿面偏差的定义轮齿同侧齿面偏差的定义 和允许值和允许值 GB/T 10095.2-2001 渐开线圆柱齿轮渐开线圆柱齿轮 精度第精度第2部分部分 径向综合偏差与径向跳动径向综合偏差与径向跳动 的定义和允许值的定义和允许值 GB/Z 18620.14 指导性技术文件指导性技术文件分度圆直

15、径：510000mm法向模数：0.570mm齿宽：41000mm标准适用范围1313个精度等级个精度等级0 0 、1 1 、2 2 3 3 5 5 6 6 8 8 9 9 1212待用待用高精度等级高精度等级中等精度中等精度等级等级最低最低精度精度等级等级7 7 GB/T10095.2GB/T10095.2（1 1）20012001 根据用途、使用要求、传递功率、圆周速度及其它技术要求而定，同时考虑切齿工艺及经济性。1 1）计算法）计算法 依据齿轮传动用途的主要要求，计算确定出其中一种使用要求的精度等级，再按其他方面要求，作适当协调，来确定其它使用要求的精度等级. 当对传递运动准确性没有特别要

16、求时，第公差组的精度常比第公差组低一个等级。 当所传递的功率不特别大时，第公差组一般采用和第公差组相同的精度等级。 齿轮副中两齿轮对应公差组的精度采用同级，也允许不同级。齿轮圆周线速度第公差组的精度等级2 2）类比法）类比法 依据以往产品设计、性能试验以及使用过程中所积累的经验、可靠的技术资料，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，选定其精度等级。应用范围应用范围精度等级精度等级应用范围应用范围精度等级精度等级测量齿轮测量齿轮3 35 5拖拉机拖拉机6 61010汽轮减速器汽轮减速器3 36 6一般用途的一般用途的减速器减速器6 69 9精密切削机床精密切削机床3 37 7轧

17、钢设备的轧钢设备的小齿轮小齿轮6 61010一般金属切削一般金属切削机床机床5 58 8矿用绞车矿用绞车8 81010轻型汽车轻型汽车5 58 8起重机械起重机械7 71010重型汽车重型汽车6 69 9农业机械农业机械8 81111航空发动机航空发动机4 48 8精度等级456789圆周速度(m/s)直齿轮35斜齿轮70直齿轮20斜齿轮40直齿轮至15斜齿轮至30直齿轮至10斜齿轮至15直齿轮至6斜齿轮至10直齿轮至2斜齿轮至4工作条件与适用范围特别精密分度机构中或在最平稳、且无噪声的极高速情况下工作的齿轮；特别精密分度机构中的齿轮；高速汽轮机齿轮；检测67级齿轮用的测量齿轮精密分度机中或要

18、求极平稳且无噪声的高速工作的齿轮；精密分度机构用齿轮；高速汽轮机齿轮；检测89级齿轮用测量齿轮要求最高效率且无噪声的高速平稳工作的齿轮；分度机构的齿轮；特别重要的航空、汽车齿轮；读数装置中特别精密传动的齿轮增速和减速用齿轮传动；金属切削机床进刀机构用齿轮；高速减速器用齿轮；航空、汽车用齿轮；读数装置用齿轮无需特别精密的一般机械制造用齿轮；分度链以外的机床传动齿轮；航空、汽车制造业中不重要齿轮；起重机构用齿轮；农业机械中的小齿轮；通用减速器齿轮用于粗糙工作的齿轮精度标注精度标注精度等级精度等级侧隙代号侧隙代号齿厚极限偏差齿厚极限偏差标准代号标准代号 -0.330 -0.330 -0.495-0.

19、495（ ）GB/T10095.22001GB/T10095.22001例：7 7-6-6-6-6 G MG M GB/T10095.22001 GB/T10095.220017 F L GB/T10095.22001表示齿轮第表示齿轮第、公差组的精度分别公差组的精度分别为为7级、级、6级、级、6级。级。齿厚上、下偏差代号齿厚上、下偏差代号分别为、。分别为、。齿厚极限偏差的数值=齿距极限偏差（fpt）的倍数 国标规定国标规定:14种齿厚极限偏种齿厚极限偏差的数值，大差的数值，大写的英文字母写的英文字母表示。表示。最小侧隙jbn min 齿厚上偏差Esns 齿厚公差Tsn齿厚下偏差Esni切齿径向进刀公差br齿圈径向跳动公差Fr种类种类项目名称项目名称尺寸尺寸公差公差齿顶圆直径的极限偏差齿顶圆直径的极限偏差轴孔或齿轮轴轴颈的公差轴孔或齿轮轴轴颈的公差键槽宽度键槽宽度b的极限偏差和尺寸的极限偏差和尺寸 d-t的极限的极限偏差偏差形位形位公差公差齿顶圆的径向跳动公差齿顶圆的径向跳动公差齿轮端面的跳动公差齿轮端面的跳动公差齿轮孔轴的圆柱度公差（齿轮孔轴的圆柱度公差（0.3倍尺寸公差）倍尺寸公差）键槽的对称