互换性与测量技术圆柱齿轮公差与测量讲稿.ppt
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1、互换性与测量技术圆柱齿轮公差与测量第一页,讲稿共五十五页哦基本要求基本要求n明确齿轮传动的四项基本要求。明确齿轮传动的四项基本要求。n了解单个齿轮的误差项目及误差特性。了解单个齿轮的误差项目及误差特性。n了解单个齿轮常用的检测方法、齿坯及齿轮副了解单个齿轮常用的检测方法、齿坯及齿轮副的精度要求。的精度要求。n初步学会齿轮精度设计及正确的标注方法。初步学会齿轮精度设计及正确的标注方法。第二页,讲稿共五十五页哦第一节第一节 概概 述述第三页,讲稿共五十五页哦传递运动的准确性传递运动的准确性 传动平稳性传动平稳性 使齿轮在一齿范围内瞬时传动比(瞬时转角)变化尽量小使齿轮在一齿范围内瞬时传动比(瞬时转
2、角)变化尽量小 载荷分布的均匀性载荷分布的均匀性 齿轮副啮合传动时,非工作齿面间应留有一定的间隙齿轮副啮合传动时,非工作齿面间应留有一定的间隙 齿侧间隙适度齿侧间隙适度要求齿轮啮合时齿面接触良好,使受力均匀,以免引起应力要求齿轮啮合时齿面接触良好,使受力均匀,以免引起应力 集集中,造成齿面磨损,影响齿轮使用寿命。中,造成齿面磨损,影响齿轮使用寿命。要求齿轮在一转范围内的最大转角误差不超过规定的数值要求齿轮在一转范围内的最大转角误差不超过规定的数值,以使齿以使齿轮在一转范围内传动比的变化尽量小。轮在一转范围内传动比的变化尽量小。1.齿轮传动的使用要求齿轮传动的使用要求第四页,讲稿共五十五页哦不同
3、工作条件和不同用途的齿轮对上述四项使用要求的侧不同工作条件和不同用途的齿轮对上述四项使用要求的侧重点会有所不同。重点会有所不同。精密机床、控制系统的分度齿轮和测量仪器的读数齿轮精密机床、控制系统的分度齿轮和测量仪器的读数齿轮 汽车、拖拉机和机床的变速齿轮汽车、拖拉机和机床的变速齿轮 轧钢机、矿山机械等重型机械中的低速重载齿轮轧钢机、矿山机械等重型机械中的低速重载齿轮 汽轮机和涡轮机中的高速重载齿轮汽轮机和涡轮机中的高速重载齿轮 1.1.圆柱齿轮传动的使用要求圆柱齿轮传动的使用要求 齿轮侧隙,对各类齿轮,为保证其正常运转都应适当给定。第五页,讲稿共五十五页哦产生齿轮加工误差的原因很多,其主要来源
4、于齿轮加工系产生齿轮加工误差的原因很多,其主要来源于齿轮加工系统中的机床、刀具、夹具和齿坯的加工误差及安装、调整误差。统中的机床、刀具、夹具和齿坯的加工误差及安装、调整误差。2.齿轮加工误差的主要来源及其特性齿轮加工误差的主要来源及其特性 按误差产生的方向按误差产生的方向 切向误差切向误差径向误差径向误差轴向误差轴向误差 按误差在齿轮一转中出现的次数按误差在齿轮一转中出现的次数 长周期误差长周期误差短周期误差短周期误差第六页,讲稿共五十五页哦 2.齿轮加工误差的主要来源及其特性齿轮加工误差的主要来源及其特性 齿轮加工通常采用展成法,用滚刀或插齿刀在滚齿机、插齿机齿轮加工通常采用展成法,用滚刀或
5、插齿刀在滚齿机、插齿机上加工渐开线齿廓。上加工渐开线齿廓。第七页,讲稿共五十五页哦几何偏心几何偏心 齿齿坯坯定定位位孔孔与与机机床床心心轴轴之之间间的的间间隙隙等等原原因因,会会造造成成齿齿坯坯孔孔基基准准轴轴线线与与机机床床工工作作台台回回转转轴轴线线不不重重合合,产产生生几几何何偏偏心心,引引起起了了齿齿轮轮径径向向误误差差。并并且且使使齿距和齿厚也产生周期性变化。齿距和齿厚也产生周期性变化。2.齿轮加工误差的主要来源及其特性齿轮加工误差的主要来源及其特性 第八页,讲稿共五十五页哦运动偏心运动偏心 滚滚齿齿加加工工时时机机床床分分度度蜗蜗轮轮与与工工作作台台中中心心线线有有安安装装偏偏心心
6、时时,造造成成齿齿轮轮的的齿齿距距和和公公法法线线在在局局部部上上变变长长变变短短,引引起起了了齿齿轮轮切切向误差。向误差。2.齿轮加工误差的主要来源及其特性齿轮加工误差的主要来源及其特性 几何偏心和运动偏心产生的误差在齿轮一转中只出现几何偏心和运动偏心产生的误差在齿轮一转中只出现一次,属于长周期误差,其主要影响齿轮传递运动的准确性。一次,属于长周期误差,其主要影响齿轮传递运动的准确性。第九页,讲稿共五十五页哦滚刀误差滚刀误差 滚滚刀刀安安装装误误差差破破坏坏了了滚滚刀刀和和齿齿坯坯之之间间的的相相对对运运动动关关系系,从从而而使使被被加加工工齿齿轮轮产产生生基基圆圆误误差差,导导致致基节偏差
7、和齿廓偏差。基节偏差和齿廓偏差。2.齿轮加工误差的主要来源及其特性齿轮加工误差的主要来源及其特性 制造误差制造误差安装误差安装误差 由于滚刀的转速比齿坯的转速高得多,滚刀误差在齿轮由于滚刀的转速比齿坯的转速高得多,滚刀误差在齿轮一转中重复出现,所以是短周期误差,主要影响齿轮传动的平一转中重复出现,所以是短周期误差,主要影响齿轮传动的平稳性和载荷分布的均匀性。稳性和载荷分布的均匀性。第十页,讲稿共五十五页哦机床传动链误差机床传动链误差 当当机机床床的的分分度度蜗蜗杆杆存存在在安安装装误误差差和和轴轴向向窜窜动动时时,蜗蜗轮轮转转速速发发生生周周期期性性的的变变化化,使使被被加加工工齿齿轮轮出出现
8、现齿齿距距偏偏差差和齿廓偏差,产生切向误差。和齿廓偏差,产生切向误差。2.齿轮加工误差的主要来源及其特性齿轮加工误差的主要来源及其特性 机机床床分分度度蜗蜗杆杆造造成成的的误误差差在在齿齿轮轮一一转转中中重重复复出出现现,是是短短周周期误差。期误差。第十一页,讲稿共五十五页哦 小小 结结 齿轮传动的使用要求 影响使用要求的误差(或因素)传递运动的准确性 长周期误差:包括几何偏心和运动偏心分别引起的径向和切向长周期(一转)误差。两种偏心同时存在,可能叠加,也可能抵消。这类误差用齿轮上的长周期偏差作为评定指标 传动的平稳性 短周期(一齿)误差:包括齿轮加工过程中的刀具误差、机床传动链的短周期误差。
9、这类误差用齿轮上的短周期偏差作为评定指标 载荷分布的均匀性 齿坯轴线歪斜、机床刀架导轨的误差等。种类误差用轮齿同侧齿面轴向偏差来评定侧隙的合理性 影响侧隙的主要因素是齿轮副的中心距偏差和齿厚偏差 第十二页,讲稿共五十五页哦 第第 二二 节节 渐开线圆柱齿轮精度的评定参数渐开线圆柱齿轮精度的评定参数第十三页,讲稿共五十五页哦 一、轮齿同侧齿面偏差一、轮齿同侧齿面偏差 1齿距偏差齿距偏差 (1)单个齿距偏差单个齿距偏差fpt 在端平面上,在接近齿高中部的一个与齿轮轴线同心的在端平面上,在接近齿高中部的一个与齿轮轴线同心的圆上,实际齿距与理论齿距的代数差圆上,实际齿距与理论齿距的代数差。第十四页,讲
10、稿共五十五页哦(2)k个齿距累积偏差个齿距累积偏差 Fpk 是指任意是指任意k个齿距的实际弧长与个齿距的实际弧长与理论弧长的代数差。理论上它等于这理论弧长的代数差。理论上它等于这k个齿距的各单个齿距偏个齿距的各单个齿距偏差的代数和,如图所示。差的代数和,如图所示。(3)齿距累积总偏差)齿距累积总偏差Fp 是指齿轮同侧齿面任意弧段(是指齿轮同侧齿面任意弧段(k=1至至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)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,可反映齿轮转一转过程中传动比的变化,因此它总幅值,可反映齿轮转一转过程中传动比的变化,因此它影响齿轮的运动精度。影响齿
11、轮的运动精度。第十五页,讲稿共五十五页哦齿距偏差齿距偏差第十六页,讲稿共五十五页哦 齿廓偏差指实际齿廓偏离设计齿廓的量,该量为在端平面内且齿廓偏差指实际齿廓偏离设计齿廓的量,该量为在端平面内且垂直于渐开线齿廓的方向计值。垂直于渐开线齿廓的方向计值。有关齿廓偏差的相关定义有关齿廓偏差的相关定义 1)可用长度可用长度 等于两条端面基圆切线之差。其中一条是从基圆到可用齿廓的外界限点,另一条是从基圆到可用齿廓的内界限点。2)有效长度有效长度 可用长度对应于有效齿廓的那部分。3)齿廓计值范围齿廓计值范围 可用长度中的一部分,在L内应遵照规定精度等级的公差。4)设计齿廓)设计齿廓符合设计规定的齿廓,当无其
12、它限定时,是指端面齿廓。5)被测齿面的平均齿廓)被测齿面的平均齿廓设计齿廓迹线的纵坐标减去一条斜直线的纵坐标后得到的一条迹线。2齿廓偏差齿廓偏差第十七页,讲稿共五十五页哦(1)齿廓总偏差齿廓总偏差F 在计值范围内,包容实际齿廓迹在计值范围内,包容实际齿廓迹线的两条设计齿廓迹线间的距离。线的两条设计齿廓迹线间的距离。(2)齿廓形状偏差齿廓形状偏差ff 在计值范围内,包容实际齿廓迹线在计值范围内,包容实际齿廓迹线的两条与平均齿廓迹线完全相同的曲线间的距离,且两条的两条与平均齿廓迹线完全相同的曲线间的距离,且两条曲线与平均齿廓迹线的距离为常数。曲线与平均齿廓迹线的距离为常数。(3)齿廓倾斜偏差齿廓倾
13、斜偏差fH 在计值范围内的两端与平均齿廓迹线在计值范围内的两端与平均齿廓迹线相交的两条设计齿廓迹线间的距离。相交的两条设计齿廓迹线间的距离。2齿廓偏差齿廓偏差第十八页,讲稿共五十五页哦齿顶齿根齿顶齿顶齿根AEFAEFAEF+_FfffHLLLLAELAELAELAFLAFLAFLLLLAELAELAELAFLAFLAFAEFAEFAEF+_LLLAELAELAELAFLAFLAFLAEFAEFAEFFfffH+_FfffHi)ii)iii)第十九页,讲稿共五十五页哦 螺旋线偏差指在端面基圆切线方向上测得的实际螺旋线偏离设螺旋线偏差指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计螺旋线
14、的量。(1)螺旋线总偏差螺旋线总偏差F 在计值范围内,包容实际螺旋线迹线的两在计值范围内,包容实际螺旋线迹线的两条设计螺旋线迹线间的距离条设计螺旋线迹线间的距离。(2)螺旋线形状偏差螺旋线形状偏差f f 在计值范围内,包容实际螺旋线迹线在计值范围内,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的两条与平均螺旋线迹线完全相同曲线间的距离(3)螺旋线倾斜偏差螺旋线倾斜偏差fH 在计值范围的两端与平均螺旋迹线相交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。的设计螺旋线迹线间的距离。3螺旋线偏差螺旋线偏差第二十页,讲稿共五十五页哦iii)ii)设计螺旋线;实际螺旋线;平
15、均螺旋线 +_+FLbFLbLbLbLbLbLbLbLb_+_+_+_FFFFFFFi)第二十一页,讲稿共五十五页哦(1)切向综合总偏差)切向综合总偏差Fi 指被测齿轮与测量齿轮单面指被测齿轮与测量齿轮单面啮合检验时,被测齿轮一转内,齿轮分度圆上实际圆啮合检验时,被测齿轮一转内,齿轮分度圆上实际圆周位移与理论圆周位移的最大差值。周位移与理论圆周位移的最大差值。(2)一齿切向综合偏差)一齿切向综合偏差 fi 在一个齿距内的切向综合偏在一个齿距内的切向综合偏差,是指被测齿轮与测量齿轮单面啮合时,在被测齿轮一差,是指被测齿轮与测量齿轮单面啮合时,在被测齿轮一个齿距内,齿轮分度圆上实际圆周位移与理论圆
16、周位移的个齿距内,齿轮分度圆上实际圆周位移与理论圆周位移的最大差值最大差值。4切向综合偏差切向综合偏差第二十二页,讲稿共五十五页哦1 2523 21 7 19 1715 1311 9531 25被检验齿轮的一转Fifi齿轮编号1第二十三页,讲稿共五十五页哦二、齿轮径向综合偏差二、齿轮径向综合偏差(1)径向综合总偏差)径向综合总偏差Fi”指在径向指在径向(双面双面)综合检验时,综合检验时,产品齿轮的左右齿面同时与测量齿轮接触,并转过一整产品齿轮的左右齿面同时与测量齿轮接触,并转过一整转时,出现的中心距的最大值和最小值之差。转时,出现的中心距的最大值和最小值之差。(2)一齿径向综合偏差)一齿径向综
17、合偏差fi”指当产品齿轮啮合一整圈时,指当产品齿轮啮合一整圈时,对应一个齿距对应一个齿距(360/z)的径向综合偏差值,亦即齿轮在的径向综合偏差值,亦即齿轮在一个齿距内双啮中心距的最大变动量。一个齿距内双啮中心距的最大变动量。第二十四页,讲稿共五十五页哦0fi的最大值Fi360/z360第二十五页,讲稿共五十五页哦三、齿轮径向跳动三、齿轮径向跳动 齿轮径向跳动齿轮径向跳动 F r 在标准的正文中没在标准的正文中没有给出,只在有给出,只在GB/T 10095.22001的的附录中给出附录中给出。第二十六页,讲稿共五十五页哦四、影响侧隙的单个齿轮因素及其检测四、影响侧隙的单个齿轮因素及其检测 影响
18、侧隙大小和不均匀的主要误差是影响侧隙大小和不均匀的主要误差是齿厚偏差齿厚偏差。为了保证最小侧隙,必须规定齿厚的最小减薄量,为了保证最小侧隙,必须规定齿厚的最小减薄量,即即齿厚上偏差齿厚上偏差;为了限制侧隙使之不致过大,必须规;为了限制侧隙使之不致过大,必须规定定齿厚公差齿厚公差。齿厚公差与切齿时刀具的调整误差有关。齿厚公差与切齿时刀具的调整误差有关。此外,几何偏心会使在齿轮一周范围内的齿厚产生变化。此外,几何偏心会使在齿轮一周范围内的齿厚产生变化。第二十七页,讲稿共五十五页哦1齿厚偏差(齿厚偏差(fsn)是指在分度圆柱面上齿厚的实际值与公称值之差如图。对于斜是指在分度圆柱面上齿厚的实际值与公称
19、值之差如图。对于斜齿轮,指法向齿厚实际值与公称值之差。齿厚偏差是反映齿轮副齿轮,指法向齿厚实际值与公称值之差。齿厚偏差是反映齿轮副侧隙要求的一项单向性指标。侧隙要求的一项单向性指标。齿轮副的侧隙一般是用减薄标准齿厚齿轮副的侧隙一般是用减薄标准齿厚的方法来获得。为了获得适当的齿轮副侧的方法来获得。为了获得适当的齿轮副侧隙,规定用齿厚的极限偏差来限制实际齿隙,规定用齿厚的极限偏差来限制实际齿厚偏差,即厚偏差,即 和和 分别为齿厚的上下偏差,且均为分别为齿厚的上下偏差,且均为负值。负值。四、影响侧隙的单个齿轮因素及其检测四、影响侧隙的单个齿轮因素及其检测第二十八页,讲稿共五十五页哦齿厚偏差的测量 齿
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