圆柱齿轮传动的互换性a

2023/9/2中国地质大学机械与电子信息学院9.4齿轮副误差的评定指标

9.4.4轮齿副的侧隙

1.圆周侧隙jwt

是当固定两啮合齿轮中的一个，另一个齿轮所能转过的节圆弧长的最大值。

2.法向侧隙jbn

是当两个齿轮的工作齿面相互接触时，其非工作面之间的最短距离，测量需在基圆切线方向，也就是在啮合线方向上测量，一般可以通过压铅丝方法测量，即齿轮啮合过程中在齿间放入一块铅丝，啮合后取出压扁了的铅丝测量其厚度。也可以用塞尺直接测量。

3.径向侧隙jr

是当两个齿轮的中心距缩小，直到两侧齿面都接触时的中心距缩小量。2023/9/2中国地质大学机械与电子信息学院齿侧间隙的获得和检验项目齿轮轮齿的配合是采用基中心距制，在此前提下，齿侧间隙必须通过减薄齿厚来获得，其检测可采用控制齿厚或公法线长度等方法来保证侧隙。2023/9/2中国地质大学机械与电子信息学院9.4齿轮副误差的评定指标

9.4.4轮齿副的侧隙

4.影响轮齿副的侧隙的偏差

1)齿厚偏差（Esns、Esni）

齿厚偏差是指在分度圆柱面上齿厚的实际值与公称值之差。齿厚测量可用齿厚游标卡尺，也可用精度更高些的光学测齿仪测量。齿厚公差Ts是指齿厚偏差的最大允许值。2023/9/2中国地质大学机械与电子信息学院9.4齿轮副误差的评定指标

9.4.4轮齿副的侧隙

2)公法线平均长度偏差公法线平均长度偏差是指公法线长度的平均值与公称值之差。

Ebns公法线平均长度上偏差；

Ebni公法线平均长度下偏差。

公法线平均长度公差：

公法线平均长度偏差的最大允许值。Twm=|Ebns-Ebni|

α=20°时

W公称=m〔1.476(2k-1)+0.014z〕千分尺测量公法线示意图2023/9/2中国地质大学机械与电子信息学院9.5渐开线圆柱齿轮精度标准

9.5.1齿轮精度等级和公差值

精度标准

新标准规定：在文件需叙述齿轮精度要求时，应注明GB/T10095.1-2001或GB/T10095.2-2001。

1.精度等级标准对单个齿轮规定了13个精度等级，从高到低分别用阿拉伯数字0，1，2，3，…，12表示：

0～2级——未来发展级

3～5级——高精度等级

6～8级——中精度等级（最常用）

9级——较低精度等级

10～12——低精度等级。2023/9/2中国地质大学机械与电子信息学院9.5渐开线圆柱齿轮精度标准

9.5.1齿轮精度等级和公差值

2.偏差的允许值（公差）

见教材表9-1到表9-7。GB/T10095.1-2001和GB/T10095.2-2001规定：

标准中各公差或极限偏差数值表列出的数值是用标准规定的公式计算并圆整后得到的。2023/9/2中国地质大学机械与电子信息学院9.5渐开线圆柱齿轮精度标准

9.5.2齿轮精度等级的选择

选择原则：在满足使用要求的前提下，尽量选用精度较低的等级。1．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。2．类比法类比法是依据以往产品设计、性能试验以及使用过程中所积累的经验，以及较可靠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，选定其精度等级。2023/9/2中国地质大学机械与电子信息学院表9-8各精度等级齿轮的适用范围精度等级456789圆周速度(m/s)直齿≤35斜齿≤70直齿≤20斜齿≤40直齿≤15斜齿≤30直齿≤10斜齿≤15直齿≤6斜齿≤10直齿≤2斜齿≤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6～7级齿轮用的测量齿轮精密分度机中或要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8～9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2023/9/2中国地质大学机械与电子信息学院各种机械采用的齿轮的精度等级应用范围精度等级应用范围精度等级测量齿轮3～5拖拉机6～10汽轮减速器3～6一般用途的减速器6～9金属切削机床3～8轧钢设备的小齿轮6～10内燃机车与电气机车6～7矿用绞车8～10轻型汽车5～8起重机机构7～10重型汽车6～9农业机械8～11航空发动机4～72023/9/2中国地质大学机械与电子信息学院9.5渐开线圆柱齿轮精度标准

9.5.3齿轮检验项目

根据GB/T10095.1—2008的规定，对于单个齿轮的加工精度，应检验单个齿距偏差、齿距累积总偏差、齿廓总偏差、螺旋线总偏差、齿厚偏差。齿距累积偏差用于高速齿轮的检验。当检验切向综合偏差时，可不必检验单个齿距和齿距累积总偏差。其他参数不是必检项目而是根据需方要求而确定，充分体现了用户第一的思想。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、生产批量、和检验设备选取其中一个检验组，来评定齿轮的精度等级。2023/9/2中国地质大学机械与电子信息学院表9-9检验组（推荐）检验组检验项目偏差代号精度等级批量1Fp、Fa、Fβ、FrEsn或Ebn3~9级单件小批量2Fpk、Fp、Fa、Fβ、FrEsn或Ebn3~9级单件小批量3F“i、f”i、Esn或Ebn6~9级大批量4fpt、Fr、Esn或Ebn10~12级5F’i、f’i、Fβ、Esn或Ebn3~6级大批量2023/9/2中国地质大学机械与电子信息学院9.5渐开线圆柱齿轮精度标准

9.5.4齿轮副侧隙

齿轮副侧隙是在装配后自然形成的，侧隙的大小主要取决于齿厚和中心距。

1.最小法向侧隙jbnmin在设计齿轮传动时，必须保证有足够的最小侧隙以保证齿轮机构正常工作。对于黑色金属材料齿轮和黑色金属材料箱体，工作时齿轮节圆线速度小于15m/s，其箱体、轴和轴承都采用常用的商业制造公差的齿轮传动，可按下式计算：

jbnmin=2/3(0.06+0.0005ai+0.03mn)

按上式计算可以得出如表9-10所示的推荐数据。2023/9/2中国地质大学机械与电子信息学院对于中、大模数齿轮最小侧隙jbnmin的推荐数据（摘自GB/Z18620.2—2008）mm

mn最小中心距ai5010020040080016001.50.090.11----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---0.540.670.942023/9/2中国地质大学机械与电子信息学院9.5渐开线圆柱齿轮精度标准

9.5.4齿轮副侧隙

2.齿厚偏差

为了获得最小侧隙，齿厚应保证有最小减薄量，它是由分度圆齿厚上偏差形成的。当主动轮与被动轮齿厚都做成最大值即做成上偏差时，可获得最小侧隙。通常取两齿轮的齿厚上偏差相等：

Esns1=Esns2=-jbnmin/2cosαn

当对最大侧隙也有要求时，齿厚下偏差也需要控制，此时需进行齿厚公差计算。齿厚公差的选择要适当，公差过小，制造成本↑；公差过大，会使侧隙↑，齿轮反转时空行程↑。齿厚公差

br查表9-11

齿厚下偏差

Esni=Esns-Tsn2023/9/2中国地质大学机械与电子信息学院9.5渐开线圆柱齿轮精度标准

9.5.4齿轮副侧隙

齿厚偏差的变化必然引起公法线长度的变化。测量公法线长度同样可以控制齿侧间隙。公法线长度的上偏差和下偏差与齿厚偏差有如下关系：

=

=2023/9/2中国地质大学机械与电子信息学院9.5渐开线圆柱齿轮精度标准

9.5.5齿轮副精度

1.中心距极限偏差表9-12

中心距偏差是实际中心距与公称中心距之差。公称中心距是在考虑了最小侧隙及两齿轮齿顶和其相啮合非渐开线齿廓齿根部分的干涉后确定的。

在齿轮只单向承载且不经常反转的情况下，最大侧隙的控制不是一个重要因素，此时中心距允许偏差主要取决于重合度。

对于要控制运动精度的齿轮副，必须控制其侧隙，中心距偏差应小；当轮齿上的负载常常反向时，对中心距的公差应考虑下列因素：轴、箱体孔系和轴承轴线的倾斜、安装误差、轴承跳动、温度的影响等因素。2023/9/2中国地质大学机械与电子信息学院9.5渐开线圆柱齿轮精度标准

9.5.5齿轮副精度

2.轴线平行度偏差

3.接触斑点b/b×100%H/h×100%b/b×100%h/h×100%直齿轮斜齿轮直齿轮斜齿轮直齿轮斜齿轮直齿轮斜齿轮4级及更高50507050404050305和645455040353530207和8353550401353530209至1225255040252530202023/9/2中国地质大学机械与电子信息学院轮齿接触斑点齿轮副的接触斑点沿齿长方向：（bc1+bc2）/b×100%沿齿高方向：hc/h×100%2023/9/2中国地质大学机械与电子信息学院9.5渐开线圆柱齿轮精度标准

9.5.6齿轮坯的精度

基准轴线是由基准面中心确定的，是加工或检验人员对单个齿轮确定轮齿几何形状的轴线。齿轮依此轴线来确定各项参数及检测项目，确定齿距、齿廓和螺旋线的偏差更是如此。

工作轴线是齿轮在工作时绕其旋转的轴线，它由工作安装面的中心确定的。

设计者应力保基准轴线足够清楚和正确，从而满足轮齿相对于工作轴线的技术要求。

理想状况是基准轴线与工作轴线相重合。2023/9/2中国地质大学机械与电子信息学院9.5渐开线圆柱齿轮精度标准

9.5.6齿轮坯的精度

1.基准轴线的确定1)用两个“短的”圆柱或圆锥形基准面上设定的两个圆的圆心来确定轴线上的两个点。

2)用一个“长的”圆柱或圆锥形面来同时确定轴线的方向和位置。

3)轴线的位置用一个“短的”圆柱形基准面上的一个圆的圆心来确定，而其方向用垂直于此轴线的一个基准端面来确定。2023/9/2中国地质大学机械与电子信息学院

1)用两个“短的”圆柱或圆锥形基准面上设定的两个圆的圆心来确定轴线上的两个点。2023/9/2中国地质大学机械与电子信息学院

2)用一个“长的”圆柱或圆锥形面来同时确定轴线的方向和位置。2023/9/2中国地质大学机械与电子信息学院

3)轴线的位置用一个“短的”圆柱形基准面上的一个圆的圆心来确定，而其方向用垂直于此轴线的一个基准端面来确定。2023/9/2中国地质大学机械与电子信息学院9.5渐开线圆柱齿轮精度标准

9.5.6齿轮坯的精度

2.齿轮坯公差的给定方法1）尺寸公差表9-132）形状公差表9-14、表9-153）齿面的表面粗糙度对齿轮的传动精度(噪声和振动)、表面承载能力(点蚀、胶合和磨损)和弯曲强度(齿根过渡曲面状况)等都会产生很大的影响，应规定相应的表面粗糙度。齿面的表面粗糙度推荐值见教材表9-16。2023/9/2中国地质大学机械与电子信息学院9.5渐开线圆柱齿轮精度标准

9.5.6齿轮坯的精度表9-15安装面的跳动公差（摘自GB/Z18620.3-2002）2023/9/2中国地质大学机械与电子信息学院9.5渐开线圆柱齿轮精度标准

9.5.6齿轮精度的标注

齿轮精度等级在图样上的标注各检验项目为同一精度等级，直接标注精度等级和标准号。

7GB/T10095.1—2008或7GB/T10095.2—2008

各检验项目精度等级不同，分别标注精度等级和标准号。

6(Fa)、7(Fp、Fβ)GB/T10095.1—2008

齿厚偏差标注按照GB/T6443-1986《渐开线圆柱齿轮图样上应注明的尺寸数据》的规定，应将齿厚（或公法线长度）及其极限偏差数值注写在图样右上角的参数表中。2023/9/2中国地质大学机械与电子信息学院9.5渐开线圆柱齿轮精度标准

9.5.8齿轮精度设计

1.齿轮精度设计的方法与步骤：

1)确定齿轮的精度等级；

2）选择齿轮的检验组及其确定公差值；

3）计算齿轮副侧隙和齿厚偏差；

4）确定齿轮坯公差和表面粗糙度；

5）公法线极限平均长度极限偏差的换算；

6）绘制齿轮零件图2023/9/2中国地质大学机械与电子信息学院9.5渐开线圆柱齿轮精度标准

9.5.8齿轮精度设计

齿轮精度设计举例例：某通用减速器齿轮中有一对直齿齿轮副，模数m=3㎜，齿形角α=20°，齿数Z=32，Z=96，齿宽b=20㎜，轴承跨度为85㎜，传递最大功率为5kw，转速n=1280r/min，齿轮箱用喷油润滑，生产条件为小批量生产。试设计小齿轮精度，并画出小齿轮零件图。2023/9/2中国地质大学机械与电子信息学院齿轮零件图2023/9/2中国地质大学机械与电子信息学院公差组评定指标公差或极限偏差对传动性能的主要影响注第Ⅰ公差组齿距累积误差ΔFpk个齿距累积误差ΔFpk切向综合误差ΔFi′径向综合误差ΔFi″齿圈径向跳动ΔFr公法线长度变动ΔFw齿距累积公差Fpk个齿距累积公差Fpk切向综合公差Fi′径向综合公差Fi″齿圈径向跳动公差Fr公法线长度变动公差Fw主要影响传递运动的准确性旧国标将齿轮各项公差和极限偏差按其对使用要求的影响分为三个公差组，每个公差组规定了12个公差等级，并推荐了个公差组的检验组。可根据齿轮的使用要求和生产规模，在每个公差组的检验组中各选择一个检验组来鉴定和验收齿轮的精度。新国标没有这样的规定和推荐。第Ⅱ公差组一齿切向综合误差Δfi′一齿径向综合误差Δfi″齿形误差Δff齿距偏差Δfpt基节偏差Δfpb螺旋线波度误差Δffβ一齿切向综合公差fi′一齿径向综合公差fi″齿形公差ff齿距极限偏差fpt基节极限偏差fpb螺旋线波度公差Δffβ主要影响传递运动的平稳性第Ш公差组齿向误差ΔFβ接触线误差ΔFb轴向齿距偏差ΔFpx齿向公差Fβ接触线公差Fb轴向齿距极限偏差Fpx主要影响载荷分布的均匀性齿厚偏差ΔEs公法线平均长度偏差ΔEwm齿厚极限偏差（上偏差Ess、下偏差Esi）公法线平均长度极限偏差（上偏差Ewms、下偏差Ewmi）主要影响齿轮副的侧隙旧国标对齿厚极限偏差规定了14个字母代号，每个代号对应有数值。新国标没有这样的规定，也未推荐齿厚极限偏差的数值。旧国标的公差组和单个齿轮的评定指标2023/9/2中国地质大学机械与电子信息学院齿轮传动使用要求的评定指标(单个齿轮)评定指标公差或极限偏差评定指标公差对传动性能的主要影响轮齿同侧齿面偏差齿距偏差单个齿距偏差fpt单个齿距极限偏差±fpt径向综合偏差与径向跳动径向综合偏差径向综合总偏差Fi″径向综合总公差Fi″其中Fp、Fi″、Fr、Fi′是长周期偏差，影响齿轮传递运动的准确性。Fi″、Fr反映几何偏心引起的径向误差，Fi′、Fp反映几何偏心、运动偏心引起切向误差fpt、、fi′、fi″及齿廓偏差是短周期偏差，影响齿轮传动的平稳性。螺旋线偏差主要影响载荷分布的均匀性。齿距累积偏差Fpk齿距累积极限偏差Fpk齿距累积总偏差Fp齿距累积总公差Fp齿廓偏差齿廓总偏差Fα齿廓总公差Fα齿廓形状偏差ffα齿廓形状公差ffα一齿径向综合偏差fi″一齿径向综合公差fi″齿廓倾斜偏差fHα齿廓倾斜极限偏差±fHα切向综合偏差切向综合总偏差Fi′切向综合总公差Fi′一齿切向综合偏差fi′一齿切向综合公差fi′螺旋线偏差螺旋线总偏差Fβ螺旋线总公差Fβ径向跳动Fr径向跳动公差Fr螺旋线形状偏差ffβ螺旋线形状公差ffβ螺旋线倾斜偏差fHβ螺旋线倾斜极限偏差±fHβ2023/9/2中国地质大学机械与电子信息学院

小齿轮工作图及标注B()BBA2023/9/2中国地质大学机械与电子信息学院齿轮的设计步骤确定齿轮设计参数（传递功率、转速、传动比、寿命、载荷特征)齿轮传动结构形式和布置形式（开式、闭式、对称）确定材料及热处理（齿面、硬度）确定齿轮基本参数（模数、齿数、齿宽、压力角等）接触疲劳强度校核确定齿轮精度等级（公差组、检验组、粗糙度等）弯曲疲劳强度校核2023/9/2中国地质大学机械与电子信息学院齿轮检验一、齿圈径向跳动Fr测量

被测齿轮参数：模数：m=1-6mm齿顶圆直径：d≤240mm.

仪器技术参数：两顶尖距：0-340mm,两顶尖中心高：120mm,滑板左右移动距离：0-160mm,测量装置可转动：±45°。2023/9/2中国地质大学机械与电子信息