公差配合与几何精度检测-直齿圆柱齿轮精度与检测

直齿圆柱齿轮精度与检测

齿轮传动的基本要求10.1齿轮误差分析10.2齿轮精度评定10.3齿轮精度的图样标注10.4齿轮精度检测10.5 齿轮传动广泛应用于机器、仪器等制造业中，机械产品的工作性能、承载能力及使用寿命等都与齿轮本身的制造精度密切相关。 因此探讨齿轮误差的产生因素，并制定相应精度标准加以控制，对提高机械产品质量、延长寿命具有重要意义。 齿轮加工方法很多，有铸造法、热轧法、冲压法、模缎法、粉末冶金法以及切制法等，生产中应用普遍的是切制法，又分为仿形法和展成法两种。 本章以应用最多的展成法齿轮加工为例来展开讨论。10.1齿轮传动的基本要求

【本节要求】熟练掌握齿轮传动的4项基本要求。 齿轮主要用来传递运动和载荷，对齿轮的使用要求可归纳为4方面。 ①传递运动的准确性（运动精度）—要求齿轮在一转范围内传动比变化不大，以保证从动轮与主动轮运动协调一致，传动准确。 ②传递运动的平稳性（稳定性）—要求齿轮在一齿范围内瞬间传动比变化不大，以保证传递运动过程中转动平稳，振动、冲击和噪声小。 ③载荷分布的均匀性（接触精度）—要求啮合时齿面均匀接触，以保证传递载荷时不因出现应力集中而导致局部齿面过分磨损，影响齿轮使用寿命。 ④侧隙的合理性（齿轮副传动精度）—要求齿轮啮合时，非工作齿面间应具有合理的齿侧间隙。 不同用途、不同工作条件下的齿轮，对上述4项要求侧重点不同，如表10-1所示。10.2齿轮误差分析

【本节要求】了解影响齿轮传动4项基本要求的齿轮误差及误差来源。了解单个齿轮的偏差项目和确定偏差项目的思路。 影响齿轮使用要求的是齿轮误差。 齿轮误差主要来源于机床、刀具、夹具和齿轮坯等工艺系统的制造误差（加工及安装误差）。 由于齿轮的齿形较复杂，加工工艺系统也较复杂，故齿轮误差分析也较为复杂。 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误差，及其对齿轮使用性能的影响，如图10-1所示。 理想直齿圆柱齿轮的几何特性是：轮齿分布均匀、具有理论渐开线齿廓、理论齿距、理论齿厚等，才能使传递运动准确、传动平稳、载荷分布均匀。1．影响传递运动准确性的误差 实现传递运动准确性的理论条件是在一转内传动比恒定，造成传动比不恒定的主要因素是齿距分布不均匀。 误差来源主要有两种制造误差。图10-1滚齿机加工齿轮（1）齿坯轴线与机床工作台心轴轴线有偏心（几何偏心）。（2）分度蜗轮轴线O2-O2与机床工作台中心线O-O有安装偏心（运动偏心）。 经分析归纳出影响运动传递准确性的齿轮误差有：径向和切向误差、齿距误差、公法线长度变动误差等。 均以一转为周期变化，称为长周期误差。图10-2影响传递运动准确性的误差2．影响运动平稳性的误差 实现运动平稳性的理论条件是瞬时传动比恒定，造成一齿内瞬时传动比变化过大的主要因素是齿形轮廓的变形。 误差来源有以下2个方面。（1）机床分度蜗杆有安装偏心和轴向窜动。 分度蜗杆每转一转，分度蜗轮转过一齿，跳动重复一次，误差出现的频率等于分度蜗轮的齿数，属高频分量，故称短周期误差。图10-3影响运动平稳性的误差（2）刀具的制造误差及安装误差。 经分析归纳出影响运动平稳性的齿轮误差有：一齿内径向和切向误差、齿形轮廓误差、齿距误差、基节误差等。 均以一齿为周期变化，称为短周期误差。3．影响载荷分布均匀性的误差 实现载荷分布均匀的理论条件是：在齿轮啮合过程中，从齿顶到齿根沿全齿宽呈线性接触，如图10-4（a）（b）所示。 造成不能完全线性接触的主要影响因素是齿形轮廓误差（沿齿高）和螺旋线误差（沿齿长），如图10-4（c）所示。 误差来源于以下几方面。图10-4影响载荷分布均匀性的误差10.3齿轮精度评定

【本节要求】掌握齿轮精度的评定指标。掌握齿轮精度等级及选用。1．齿轮精度评定指标 上述多种因素引起多项齿轮误差，为了保证齿轮能够满足使用要求进行正常工作，应给出多项相应公差加以控制。 国家标准GB/T10095.1～2—2008及指导性技术文件GB/Z18620.1～4—2008给出了3个方面的公差项目：轮齿同侧齿面偏差、径向偏差和径向圆跳动，以及齿轮副精度要求，称为齿轮精度评定指标。 为了方便理解，我们按4项基本使用要求分类指出相应评定指标，如表10-2所示。 按上述国家标准给出的3个方面公差项目划分的齿轮精度评定指标如表10-3所示。2．齿轮精度等级（1）轮齿同侧齿面的精度等级。（2）径向综合偏差的精度等级。（3）径向圆跳动的精度等级。 适用范围与轮齿同侧齿面精度等级同。3．精度等级的选择 选择齿轮精度等级一般采用类比法，即根据齿轮的用途、使用要求和工作条件，查阅有关参考资料，参照经过实践验证的类似产品的精度进行选择。 在进行参照时应注意以下问题。4．齿轮偏差的允许值（公差） 国标GB/T10095.1～2—2008对单个齿轮的14项偏差的允许值（包括公差和偏差）都给出了计算公式，根据这些公式计算出的齿轮偏差允许值，经过调整后编制成表格。 查表可见本章后★内容。5．齿轮检验项目的确定 齿轮检验时，没有必要按14个偏差项目全部进行检测。 标准规定不是必检的项目有如下几个。 齿廓和螺旋线的形状偏差和倾斜偏差（ffα、fHα、ffβ、fHβ）—为了进行工艺分析或其他某些目的时才用。 切向综合偏差（、）—可以用来代替齿距偏差； 齿距累积偏差（Fpk、Fp）—一般高速齿轮使用； 径向综合偏差（、）与径向圆跳动（Fr）—这三项偏差虽然测量方便、快速，但由于反映齿轮误差的情况不够全面，只能作为辅助检验项目。综上所述，一般情况下齿轮的检验项目为：齿廓总偏差Fα、单个齿距偏差fpt、螺旋线总偏差Fβ。它们分别控制运动的准确性、平稳性和接触均匀性。 此外，还应检验齿厚偏差以控制齿轮副侧隙。综上所述，一般情况下齿轮的检验项目为：齿廓总偏差Fα、单个齿距偏差fpt、螺旋线总偏差Fβ。它们分别控制运动的准确性、平稳性和接触均匀性。 此外，还应检验齿厚偏差以控制齿轮副侧隙。10.4齿轮精度的图样标注

【本节要求】熟练掌握齿轮精度等级在图样上的标准。 在齿轮工作图上，齿轮精度的标注为3部分：精度等级、精度项目和国标号。10.5齿轮精度检测

【本节要求】了解单个齿轮精度的检测的常用检测项目。了解齿轮副精度检测的方法。1．单个齿轮精度的检测 单个齿轮精度的检测需按确定的齿轮检验项目来进行，由于一些检验项目需用专用的检验仪器和设备，对此这里不予介绍，仅介绍在生产现场常用的检测项目：齿厚偏差和公法线长度偏差。注：GB/Z18620.2—2008只对齿厚偏差和公法线长度偏差作了说明，但未给出权限偏差值，故其数值仍参照GB/T10095—1988进行计算，如表10-6、表10-7所示。（1）齿厚偏差的检测。（2）齿轮公法线检测。图10-7直齿圆柱齿轮的齿厚图10-8用齿厚游标卡尺测量齿轮分度圆弦齿厚图10-9用公法线千分尺测量公法线长度2．齿轮副精度检测（1）齿轮副的切向综合误差与齿轮副的一齿切向综合误差。 齿轮副的切向综合误差可通过单啮仪测量。图10-10光栅式单啮仪工作原理图图10-11齿轮副的切向综合误差曲线 检测齿轮副的切向综合误差时，将标准蜗杆更换为组成齿轮副的齿轮，测出波纹曲线。 在具有周期性的波纹曲线段上，最高点与最低点间的距离即为，单个小波纹的最大幅度值则为一齿切向综合误差。检测齿轮副的切向综合误差时，将标准蜗杆更换为组成齿轮副的齿轮，测出波纹曲线。在具有周期性的波纹曲线段上，最高点与最低点间的距离即为，单个小波纹的最大幅度值则为一齿切向综合误差。（2）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轻微制动下运转后齿面上分布的接触擦亮痕迹，如图10-12所示。其评定方