齿轮结合精度设计(jiang).ppt

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1、典型结合精度设计齿轮结合精度设计基本要求w了解渐开线圆柱齿轮传动的精度要求。w了解齿轮误差产生的原因及误差特性。w了解圆柱齿轮传动精度的评定指标。w掌握渐开线圆柱齿轮传动精度的设计的基本方法。渐开线圆柱齿轮传动精度要求 w运动精度：是指传递运动的准确性。为了保证齿轮传动的运动精度，应限制齿轮一转中最大转角误差。w运动平稳性精度：要求齿轮运转平稳，没有冲击、振动和噪声。要限制一齿距角范围内转角误差的最大值。w接触精度：要求齿轮在接触过程中，载荷分布要均匀，接触良好，以免引起应力集中，造成局部磨损，影响齿轮的使用寿命。w齿侧间隙：在齿轮传动过程中，非接触面一定要有合理的间隙。一方面为了贮存润滑油，

2、一方面为了补偿齿轮的制造和变形误差。不同圆柱齿轮的传动精度要求 w上述4项要求，对于不同用途、不同工作条件的齿轮其侧重点也应有所不同。w如：对于分度机构，仪器仪表中读数机构的齿轮，齿轮一转中的转角误差不超过12，甚至是几秒，此时，传递运动准确性是主要的；w对于高速、大功率传动装置中用的齿轮，如汽轮机减速器上的齿轮，圆周速度高，传递功率大，其运动精度、工作平稳性精度及接触精度要求都很高，特别是瞬时传动比的变化要求小，以减少振动和噪声；w对于轧钢机、起重机、运输机、透平机等低速重载机械，传递动力大，但圆周速度不高，故齿轮接触精度要求较高，齿侧间隙也应足够大，而对其运动精度则要求不高。HOME评定齿

3、轮精度的 偏差项目及其允许值w根据齿轮精度要求，把齿轮的误差分成影响运动准确性误差、影响运动平稳性误差、影响载荷分布均匀性误差和影响侧隙的误差。并相应提出精度评定指标。w传递运动准确性(必检参数、可选参数)w传动平稳性(必检参数、可选参数)w载荷分布均匀性(必检)w齿轮侧隙(必检)评定齿轮精度的必检偏差项目w1 传递运动准确性的必检参数传递运动准确性的必检参数齿距累积总偏差Fp(Fp)、齿距累积偏差Fpk(Fpk)w2 传动平稳性的必检参数传动平稳性的必检参数单个齿距偏差fpt(fpt)齿廓总偏差F(F)w3 载荷分布均匀行的必检参数载荷分布均匀行的必检参数螺旋线总偏差F（F ）w4 齿轮侧隙

4、的必检参数齿轮侧隙的必检参数齿厚偏差Esn（Esns，Esni）公法线长度偏差Ebn（Ebns，Ebni）评定齿轮精度的可选用偏差项目w1 传递运动准确性的可选用参数传递运动准确性的可选用参数切向综合总偏差Fi(Fi)、径向综合总偏差Fi(Fi)径向跳动Fr(Fr)公法线长度变动Fw(Fw)w2 传动平稳性的可选用参数传动平稳性的可选用参数一齿切向综合偏差f i(f i)一齿径向综合偏差f i(f i)传递运动准确性的必检参数传递运动准确性的必检参数w齿距累积总偏差Fp(Fp)wK个齿距累积偏差Fpk(Fpk)齿距累积误差（Fp）及K个齿距累积误差（Fpk）w在分度圆上，任意两个同侧齿面间的实

5、际弧长与公称弧长之差的最大绝对值为齿距累积误差。K个齿距累积误差是指在分度圆上，K个齿距间的实际弧长与公称弧长之差的最大绝对值，K为2到小于Z2的整数 w规定Fpk是为了限制齿距累积误差集中在局部圆周上。w齿距累积误差反映了一转内任意个齿距的最大变化，它直接反映齿轮的转角误差，是几何偏心和运动偏心的综合结果。因而可以较为全面地反映齿轮的传递运动准确性，是一项综合性的评定项目。但因为只在分度圆上测量，故不如切向综合误差反映的全面。传动平稳性的必检参数传动平稳性的必检参数单个齿距偏差fpt(fpt)齿廓总偏差F(F)齿距偏差（fpt）w齿距偏差是指在分度圆上，实际齿距与公称齿距之差。w齿距偏差fp

6、t 也将和基节偏差、齿形误差一样，在每一次转齿和换齿的啮合过程中产生转角误差。w齿距偏差可在测量齿距累积误差时得到，所以比较简单。该项偏差主要由机床误差产生。HOME齿廓总偏差F(F)齿廓总偏差F主要影响齿轮平稳精度，因为有F的齿轮，其齿廓不是标准的渐开线，不能保证瞬时传递比为常数，易产生振动和噪音。载荷分布均匀行的必检参数载荷分布均匀行的必检参数螺旋线总偏差F（F ）主要影响齿面接触精度齿轮侧隙的必检参数齿轮侧隙的必检参数齿厚偏差Esn（Esns，Esni）公法线长度偏差Ebn（Ebns，Ebni）齿厚偏差（ESn）w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

7、向齿厚。w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。公法线长度偏差（Ebn）w对于中、小模数齿轮，为测量方便通常用公法线长度偏差代替齿厚偏差。w公法线长度偏差Ebn是指齿轮上几个轮齿的两端异向齿廓间所包含的一段基圆圆弧，即该两端异向齿廓间基圆切线线段的长度。w见p209图10.22HOME传递运动准确性的传递运动准确性的可选用可选用参数参数切向综合总偏差Fi(Fi)、径向综合总偏差Fi(Fi)径向跳动Fr(Fr)公法线长度变动Fw(Fw)切向综合误差（F i）w 切向综合误差（F i）指被测齿轮与理想精确的测量齿轮单面啮合时，在被测齿轮一转内，实际转角与

8、公称转角之差的总幅度值。它以分度圆弧长计值。wFi是指在齿轮单面啮合情况下测得的齿轮一转内转角误差的总幅度值，该误差是几何偏心、运动偏心加工误差的综合反映，因而是评定齿轮传递运动准确性的最佳综合评定指标。w但因切向综合误差是在单面啮合综合检查仪（简称单啮仪）上进行测量的，单啮仪结构复杂，价格昂贵，在生产车间很少使用。径向综合误差（Fi）w与理想精确的测量齿轮双面啮合时，在被测齿轮一转内，双啮中心距的最大变动量称为径向综合误差Fi。w当被测齿轮的齿廓存在径向误差及一些短周期误差（如齿形误差、基节偏差等）时，若它与测量齿轮保持双面啮合转动，其中心距就会在转动过程中不断改变，因此，径向综合误差主要反

9、映由几何偏心引起的径向误差及一些短周期误差。w被测齿轮由于双面啮合综合测量时的啮合情况与切齿时的啮合情况相似，能够反映齿轮坯和刀具安装调整误差，测量所用仪器远比单啮仪简单，操作方便，测量效率高，故在大批量生产中应用很普通。但它只能反映径向误差，且测量状况与齿轮实际工作状况不完全相符。齿圈径向跳动（Fr）w齿轮一转范围内，测头在齿槽内与齿高中部双面接触，测头相对于齿轮轴线的最大变动量称齿圈径向跳动。wFr主要反映由于齿坯偏心引起的齿轮径向长周期误差。可用齿圈径向跳动检查仪测量，测头可以用球形或锥形。公法线长度变动（Fw）w在被测齿轮一周范围内，实际公法线长度的最大值与最小值之差称为公法线长度变动

10、，Fw=WmaxWmin。w公法线长度的变动说明齿廓沿基圆切线方向有误差，因此公法线长度变动可以反映滚齿时由运动偏心影响引起的切向误差。由于测量公法线长度与齿轮基准轴线无关，因此公法线长度变动可用公法线千分尺、公法线卡尺等测量。HOME传动平稳性的传动平稳性的可选用可选用参数参数一齿切向综合偏差f i(f i)一齿径向综合偏差f i(f i)一齿切向综合误差（f i）w实测齿轮与理想精确的测量齿轮单面啮合时，在被测齿轮一齿距角内，实际转角与公称转角之差的最大幅度值。wf i主要反映由刀具和分度蜗杆的安装及制造误差所造成的，齿轮上齿形、齿距等各项短周期综合误差，是综合性指标。其测量仪器与测量F

11、i相同，如图，切向综合误差曲线上的高频波纹即为f i。一齿径向综合误差（fi）w被测齿轮与理想精确的测量齿轮双面啮合时，在被测齿轮一齿角内的最大变动量。wfi综合反映了由于刀具安装偏心及制造所产生的基节和齿形误差，属综合性项目。可在测量径向综合误差时得出，即从记录曲线上量得高频波纹的最大幅度值。由于这种测量受左右齿面的共同影响，因而不如一齿切向综合误差反映那么全面。不宜采用这种方法来验收高精度的齿轮，但因在双啮仪上测量简单，操作方便，故该项目适用于大批量生产的场合。齿轮的精度等级及其图样标注w1 精度等级GB/T10095.1220018个项目：13个精度等级（012），具体见p1922个项目

12、：9个精度等级（412）2 图样标注1)齿轮精度等级的标注A 所有偏差项目精度等级相同时，只标注精度等级和标准号。例：7 GB/T10095.12或7 GB/T10095.1或GB/T10095.2B 精度等级不同时，按顺序标注精度等级及代括号的对应公差符号和标准号，例：7（Fp、fpt、F）、6（F）GB/T10095.12)齿厚偏差的标注齿厚偏差或公法线长度偏差应在图样右上角的参数表中注出其极限偏差数值。参见p205图10.15 齿轮工作图齿轮各项偏差允许值的计算公式及其数值w5级精度齿轮各种偏差允许值的计算公式见p193w 结果见表10.1、10.2、10.3圆柱齿轮精度设计w1 精度等

13、级的选用w2 检验项目的选用w3 最小侧隙和齿厚偏差的确定w4 齿轮副和齿坯精度的确定1齿轮精度等级的选用w方法：计算法、经验法（类比法）P196 表10.4、表10.5在机械传递中应用最多的齿轮是既传递运动又传递动力，其精度等级与圆周速度密切相关，因此可计算最高圆周速度V3.14dn/100060后，参考表10.5选择2 检验项目的选用确定齿轮精度的必检项目偏差的公差或极限偏差1）传递运动准确性的必检参数Fp或Fpk例普通齿轮不规定Fpk 2）传递平稳性的参数fpt和F3）载荷分布均匀性参数 F4）齿轮侧隙（最小法向侧隙和齿厚极限偏差）3 最小侧隙和齿厚偏差的确定1）齿轮侧隙的表示法p197

14、w1法向侧隙jbn：工作齿面相互接触时，非工作面间的最短距离w2圆周侧隙jwt：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。法向侧隙jbn jwtcoswtcosb 其中wt端面工作压力角，b基圆螺旋角2）最小法向侧隙的确定jbnmin2/3（0.060.005 0.03mn）3）齿厚上、下偏差的确定p198公式10.5和10.74）公法线长度上、下偏差的计算p198公式10.8和10.94 齿轮副和齿坯精度的确定1)齿轮副的精度A 中心距偏差f（f）B 轴线平行度偏差f和f（f和f ）公式10.10和10.11（p200）C 接触斑点（表10.9，p200）2)齿轮坯精度主要指：尺寸偏差、形状误差、基准面的跳动以及表面粗糙度A 带孔齿轮的齿坯公差尺寸公差：表10.10基准孔的圆柱度公差，公式10.12或10.13，p201基准端面对基准孔轴线的端面圆跳动公差ti，公式10.14径向基准端面对基准孔轴线的径向圆跳动公差tr，公式10.15B 齿轮州的齿坯公差C 齿轮齿面和基准面的表面粗糙度从表10.11和10.12（p202）中查取。