齿轮传动的互换性

齿轮传动的互换性演示文稿当前1页，总共75页。（优选）齿轮传动的互换性当前2页，总共75页。当前3页，总共75页。

不同用途和不同工作条件的齿轮及齿轮副对上述四项要求的侧重点是不同的。如，控制系统或随动系统的分度传动的侧重点是运动精度，以保证主、从动齿轮的运动协调。汽车和拖拉机变速齿轮传动的侧重点是工作平稳性，以降低噪声。低速重载齿轮传动（如轧钢机的齿轮传动）的侧重点是齿面接触精度，以保证齿面接触良好。而涡轮机中的高速重械齿轮传动对三项精度的要求都很高，而且要求很大的齿侧间隙，以保证较大流量的润滑油通过。当前4页，总共75页。第二节齿轮加工误差的来源及其特点

齿轮的加工误差主要来源于加工工艺系统，如齿轮加工机床的误差、刀具的制造与安装误差、齿坯的制造与安装误差等。

1.几何偏心ｅj2.运动偏心ey3.机床传动链的短周期误差

4.滚刀的制造误差

5.滚刀安装误差当前5页，总共75页。当前6页，总共75页。几何偏心误差加工误差举例：齿坯孔与机床心轴的安装偏心（e），也称几何偏心，是齿坯在机床上安装时，齿坯基准轴线O1O1与工作台回转轴线OO不重合形成的偏心e。当前7页，总共75页。运动偏心误差加工误差举例：分度蜗轮轴线与工作台中心线的安装偏心（eK）。O2O2为机床分度蜗轮的轴线，它与机床心轴的轴线OO不重合，形成安装偏心eK。当前8页，总共75页。●机床分度蜗轮的安装偏心（ew）和轴向窜动。此误差使蜗轮（齿坯）转速不均匀，加工出的齿轮有齿距偏差和齿形偏差，如蜗杆为单头，蜗轮为n牙，则在蜗轮（齿坯）一转中产生n次误差。●滚刀偏心（ed）、轴线倾斜及轴向窜动。此误差使加工出的齿轮径向和轴向都产生误差，如滚刀单头，齿轮z牙，则在齿坯一转中产生z次误差。●滚刀本身的基节、齿形等制造误差。此误差会复映到被加工齿轮的每一齿上，使之产生基节偏差和齿形误差。当前9页，总共75页。第三节齿轮(轮齿部分)的应检精度指标(同侧齿面偏差)、侧隙指标及检测(GB/T10095.1-2008)单个齿轮的应检指标：齿距累积总偏差ΔFp(高速时加检齿距累积偏差ΔFpk)

——评定运动准确性单个齿距偏差Δfpt、齿廓总偏差ΔFα

——评定传动平稳性螺旋线总偏差ΔFβ

——评定载荷分布均匀性齿厚偏差ΔEsn(中小模数大批量生产齿轮选公法线长度偏差ΔEw)

——评定侧隙当前10页，总共75页。单个齿距偏差（Δfpt）

是指在端平面上接近齿高中部与齿轮轴线同心的圆上，实际齿距与理论齿距的代数差。

取其中绝对值最大的数值作为评定值当前11页，总共75页。齿距累积偏差（ΔFpk）

任意k个齿距的实际弧长与理论弧长的代数差,理论上它等于这k个齿距的单个齿距偏差的代数和。齿距累积总偏差（ΔFp）

是指齿轮同侧齿面任意圆弧段（k=1至k=z）内的最大齿距累积偏差。它表现为齿距累积偏差曲线的总幅值。当前12页，总共75页。1-支架2-定位支脚3-指示表4-主体5-固定螺母6-固定螺钉7-活动量爪8-固定量爪9-定位支脚图8-7齿距仪当前13页，总共75页。

a)齿顶圆定位b)齿根圆定位c)装配孔定位图8-8齿距仪测量示意图当前14页，总共75页。当前15页，总共75页。相对法的计算

测量齿序

相对齿距偏差

相对齿距累积误差

齿距偏差Δfpt

齿距累积误差ΔFp

1

00

+1

+1

2

+15

+15+16

+17

3

-8

+7

-7

+10

4

-5

+2

-4

+6

5

-10

-8

-9

-3

6

-15

-23

-14

-17

7

+10

-13

+11

-6

8

+5-8

+6

0

①计算出各相对齿距偏差之和，见表中第三列，相对齿距累积误差一栏最一项（-8）。

②计算出K值，K值为测量时作为基准的齿距实际值与公称值之差。

（-8）/8=

-1

③对各齿相对齿距偏差进行修正，即将各相对偏差减K，得出各齿距的绝对齿距偏差，其中第列中的最大值为+16μm，即为该齿轮的齿距偏差实际值Δfpt。

④将第四列逐个累积记入第五列，即为绝对齿距累积误差，该列中最大值与最小值之差，为齿轮的齿距累积误差ΔFp=（+17）-（-17）=34（μm）

当前16页，总共75页。齿廓总偏差ΔFα

在端平面内且垂直于渐开线齿廓的方向上，包容实际齿廓迹线的两条设计齿廓迹线间的距离。

沿圆周均布测量3个或更多Fα，取其中最大值为该齿轮Fα当前17页，总共75页。螺旋线总偏差ΔFβ

在端面基圆切线方向上，包容实际螺旋线迹线的两条设计螺旋线迹线间的距离当前18页，总共75页。齿厚偏差ΔESn

齿厚偏差是指在齿轮分度圆柱面上，齿厚的实际值与公称值之差。对于斜齿轮，指法向齿厚。为了保证一定的齿侧间隙，齿厚的上偏差（ESnS），下偏差（ESni）一般都为负值。当前19页，总共75页。齿厚游标卡尺测量齿厚

sh当前20页，总共75页。齿厚游标卡尺当前21页，总共75页。公法线长度偏差（△EW）公法线平均长度偏差△EW是指实际公法线长度Wk与其公称值之差。即△EW=Wk-W齿轮因齿厚减薄使公法线长度也相应减小，所以可用公法线平均长度偏差作为反映侧隙的一项指标。通常是通过跨一定齿数测量公法线长度来检查齿厚偏差的。当前22页，总共75页。用公法线千分尺测量的公法线W公法线千分尺

公法线千分尺的测量位置当前23页，总共75页。公法线千分尺当前24页，总共75页。第四节评定齿轮精度可采用的指标(径向综合偏差和径向跳动)及检测(GB/T10095.2-2008)1.切向综合总偏差（ΔFi′）和一齿切向综合偏差（Δfi′）2.齿圈径向跳动（ΔFr）3.径向综合总偏差（ΔF″）和一齿径向综合偏差（Δf″）当前25页，总共75页。测量仪器：齿圈径向跳动检查仪

测量步骤：。。。合格性判断：若ΔFr≤Fr，则该项目合格，否则不合格。当前26页，总共75页。当前27页，总共75页。渐开线圆柱齿轮精度的评定参数（单个齿轮的精度评定参数）渐开线圆柱齿轮的评定参数分为轮齿同侧齿面偏差、径向偏差和径向跳动。当前28页，总共75页。轮齿同侧齿面偏差（GB/T10095.1-2008）齿距偏差单个齿距偏差齿距累积偏差齿距累积总偏差齿廓偏差齿廓总偏差齿廓形状偏差齿廓倾斜偏差螺旋线偏差螺旋线总偏差螺旋线形状偏差螺旋线倾斜偏差切向综合偏差切向综合偏差一齿切向综合偏差当前29页，总共75页。径向综合偏差和径向跳动（GB/T10095.2-2008）径向综合总偏差一齿径向综合偏差径向跳动齿厚偏差Esn上偏差（Esns），下偏差（Esni）公法线长度偏差Ebn上偏差（Ebns），下偏差（Ebni）当前30页，总共75页。必检项目：辅助检验项目：当前31页，总共75页。检验项目的选用：

3-6级精度等级齿轮或单件小批量生产时，检验项目为四个必检项目。

7-12级精度等级的齿轮大批量生产时，每个齿轮都检验必检项目是不经济的，所以，第一批少量齿轮用必检项目检验。合格稳定后，可采用辅助检验项目来检验，可以提高检验效率。最后一批齿轮再用必检项目核实就可以了。这样批量生产既能全部保证精度质量，又能节省生产时间和费用。当前32页，总共75页。第五节齿轮精度指标的公差及精度等级一、齿轮精度指标的精度等级和公差计算公式精度等级

必检项目GB/T10095.1规定了0、1、2、…12共13个精度等级，0级最高，12级最低。

辅助检验项目GB/T10095.2对径向综合总偏差Fi″和一齿径向综合偏差fi″规定了4、5、…、12共9个精度等级，其中4级最高、12级最低。对径向跳动Fr规定了0、1、…12共13个等级。当前33页，总共75页。

公差值

5级精度的公差值（或极限偏差值）按规定的公式计算得到当前34页，总共75页。

其余精度等级的公差值用5级精度公差值乘以级间公比计算出来的。

TQ=T5×20.5(Q-5)

表12-5至12-8为计算好的各项齿轮公差值表格。查表时所需参数主要为法向模数mn、分度圆直径d、齿宽b、跨齿数k等。当前35页，总共75页。二、齿轮精度等级的选择根据齿轮的用途、使用要求、传动功率和回转速度等技术条件，齿轮精度等级的选用方法一般有计算法和类比法，大多情况下采用类比法确定。

1.计算法根据齿轮传动机构最终达到的精度要求，应用传动尺寸链的方法计算和分配各级齿轮副的传动精度，确定齿轮的精度等级。

2.类比法查阅类似机构的设计，根据实际验证的已有经验来确定齿轮精度，并且针对本机构自身特点进行修正。这就是类比法。(动力传动齿轮主要依据圆周线速度选择齿轮精度等级)当前36页，总共75页。当前37页，总共75页。当前38页，总共75页。当前39页，总共75页。三、齿轮精度等级的标注

具体标注方法如下：

若齿轮的检验项目同为某一精度等级时，可标注精度等级和标准号。如，齿轮检验项目都为8级，则标注为：

8GB/T10095.1或8GB/T10095.18GB/T10095.2

若齿轮检验项目的精度等级不同时，如齿廓总偏差F为7级，而单个齿距偏差±fpt、齿距累积总偏差Fp和螺旋线总偏差F均为8级时，则标注为：

8（Fp

）、7（fpt、F

、F）GB/T10095.1

当前40页，总共75页。第六节齿轮副的误差及公差前面的内容都是针对单个单个齿轮进行分析的，本节介绍一对啮合的齿轮副的精度要求。一、中心距偏差fa（其极限偏差为±fa）实际中心距与公称中心距之差。中心距极限偏差参考值齿轮精度等级5～67～89～10中心距极限偏差±1/2IT7±1/2IT8±1/2IT9当前41页，总共75页。标准中对轴线平面内的偏差fΣδ和垂直平面上的偏差fΣβ作了不同的规定。二、轴线平行度偏差当前42页，总共75页。三、轮齿的接触斑点

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的接触擦亮痕迹，可以用沿齿高方向和沿齿长方向的百分数来表示。沿齿长方向为接触痕迹的长度b″（扣除超过模数值的断开部分c）与工作长度b′之比，即：当前43页，总共75页。直齿轮装配后的接触斑点（摘自GB/Z18620.4-2002）精度等级按GB/T10095bc1占齿宽的百分比hc1占有效齿面高度的百分比bc2占齿宽的百分比hc2占有效齿面高度的百分比4级及更高50%70%40%50%5和645%50%35%30%7和835%50%35%30%9至1225%50%25%30%当前44页，总共75页。第六节齿轮侧隙指标的公差和齿轮坯公差一、齿厚极限偏差的确定决定侧隙大小的齿轮副尺寸要素有：小齿轮的齿厚s1、大齿轮的齿厚s2和箱体孔的中心距a。我国实现侧隙的方法是采用减小单个齿轮齿厚的方法。最小法向侧隙jbnmin

法向侧隙jbn是指在一对装配好的齿轮副中，当两个齿轮的工作齿面互相接触时，非工作齿面间的最短距离。当前45页，总共75页。对于中、大模数齿轮最小侧隙jbnmin的推荐值（摘自GB/Z18620.2-2002）mmmn

最小中心距ai

5010020040080016001.50.090.11———

20.100.120.15———30.120.140.170.24——5—0.180.210.28——8—0.240.270.340.47—12——0.350.420.55—18———0.540.670.94当前46页，总共75页。jn1：补偿温升而引起变形所必需的最小侧隙jn2：保证正常润滑所必需的最小侧隙当前47页，总共75页。式中，Esns1、Esns2——小齿轮、大齿轮的齿厚上偏差；fa——中心距偏差；n——法向压力角。jbnmin——最小法向侧隙Jbn——齿轮和齿轮副的加工、安装误差对侧隙减小的补偿量按等值分配法(12-9)

齿厚上偏差的确定齿轮副的传动侧隙由减薄齿厚得到，该法向侧隙的大小要能足够补偿：中心距偏差使法向侧隙减少的量；齿轮和齿轮箱体加工误差、安装误差所引起的侧隙减小量；齿轮传动装置温升变形和保证正常润滑所需间隙量。因此它们之间的关系为：当前48页，总共75页。

齿厚下偏差的确定

Esni=Esns-Tsn

齿厚公差可按下式计算Tsn：Tsn＝表8-23切齿径向进刀公差

齿轮精度等级456789br

1.26IT7IT81.26IT8IT91.26IT9IT10式中，Fr——径向跳动公差；

br——切齿径向进刀公差，可按表8-23选用当前49页，总共75页。总结：齿厚上偏差计算齿厚公差Tsn＝齿厚下偏差

Esni=Esns-Tsn图纸上须注写出齿厚公称尺寸及上、下偏差当前50页，总共75页。二、公法线长度极限偏差的确定齿轮因齿厚减薄使公法线长度也相应减小，所以可用公法线平均长度偏差作为反映侧隙的一项指标。一般中小模数大批量用控制公法线长度偏差来保证侧隙。公法线长度极限偏差由齿厚极限偏差换算得到当前51页，总共75页。三、齿轮坯公差（尺寸、形位公差）1.盘形齿轮的齿坯公差

尺寸公差：基准孔直径尺寸公差并采用包容要求齿顶圆柱面直径尺寸公差

形位公差：定位端面对基准孔轴线的端面圆跳动公差

(齿顶圆做基准时)齿顶圆柱面对基准孔轴线的径向圆跳动公差当前52页，总共75页。当前53页，总共75页。公差值按下表当前54页，总共75页。2.齿轮轴的齿坯公差

尺寸公差：安装轴承的轴颈直径尺寸公差并采用包容要求齿顶圆柱面直径尺寸公差

形位公差：两轴颈对它们公共基准轴线的径向圆跳动公差（齿顶圆做基准时）齿顶圆柱面对两轴颈公共基准轴线的径向圆跳动公差当前55页，总共75页。当前56页，总共75页。四、齿轮齿面和基准面的表面粗糙度当前57页，总共75页。第八节齿轮精度设计步骤:1）确定齿轮精度等级；

2）查表确定应检项目的公差或极限偏差（及辅助项目）；

3）计算和确定齿厚极限偏差；或换算成公法线长度极限偏差(中小模数大批量时)4）确定齿坯公差（轮齿之外的其余部分的尺寸精度和形位精度）；

5）确定表面粗糙度；

6）绘制齿轮零件图。当前58页，总共75页。当前59页，总共75页。例:某通用减速器中有一对直齿齿轮副，模数m=3mm，齿形角α=20º，齿数Z1=20，Z2=79，齿宽b=60mm，箱体上轴承跨距L=105mm。小齿轮传递最大功率为5kW，转速n=750r／min，齿轮箱用喷油润滑，齿轮的工作温度t1=60ºC，箱体的工作温度t1=40ºC，线膨胀系数：钢齿轮α1=11.5×，铸铁箱体α2=10.5×，生产条件为小批生产。试确定小齿轮精度等级，检验项目，齿厚上、下偏差及齿坯公差，并画出工作图。支撑轴的滚动轴承是：0级滚动轴承，承受轻负荷，内圈承受循环负荷，外圈承受固定负荷。轴颈直径Ø40。当前60页，总共75页。解：1确定精度等级对减速器,主要要求运动平稳性，首先按圆周速度，确定精度等级。圆周速度v根据表9-4，确定精度等级为8级当前61页，总共75页。2查表确定相应公差或极限偏差

查表得公差值为小齿轮：螺旋线总公差Fβ齿廓总公差Fα齿距累计总公差Fp单个齿距极限偏差±fpt8GB/T10095.1

精度等级（GB)3模数m20齿数Z

±0.0170.0530.0220.028大齿轮fpt=±18μm当前62页，总共75页。查表确定必检项目的公差或极限偏差当前63页，总共75页。当前64页，总共75页。当前65页，总共75页。当前66页，总共75页。3计算确定齿厚上、下偏差①计算齿轮副的最小极限侧隙(jnmin)jbn1=a(α1Δt1-α2Δt2)×2sinαn=m(z1+z2)[(α1Δt1-α2Δt2)]sinαn=3(20+79)[11.5××40-10．5××20]×sin20º=0.025mm=25μm

保证正常润滑所需要的侧隙为：jbn2=10mn=30μm

因此，jnmin=jbn1+jbn2=55μm当前67页，总共75页。②确定齿厚上偏差Ess

补偿齿轮的加工误差和安装误差所需的侧隙，查表大齿轮fpt=18μmJbn===54μm

a=m(z1+z2)/2=148.5mm,查表12-12，得fa=31.5μm

令大、小齿轮齿厚上偏差相等，得当前68页，总共75页。③齿厚下偏差Esi

对小齿轮，切齿进刀公差,查表12-15，得

br=1.26IT9=1.26*74μm=93μm

Ess

=-(+fatgαn)

=-（+31.5×tg20º）

=-69μm当前69页，总共75页。Ts=×2tgαn=×2tg20º=75μmEsi=Ess—Ts=-69-75=-144μmSnc=4.708-0.069-0.144当前70页，总共75页。⑤采用公法线平均长度偏差来保证侧隙计算公法线长度公称值跨齿数k=+0.5=