机械精度设计与测量技术 第7章 渐开线圆柱齿轮精度设计.ppt

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1、第七章 渐开线圆柱齿轮的精度设计 第一节齿轮传动的使用要求 由于齿轮传动的类型很多，应用又极为广泛，因此对齿轮传动的使用要求由于齿轮传动的类型很多，应用又极为广泛，因此对齿轮传动的使用要求也是多方面的，归纳起来主要有以下四项。也是多方面的，归纳起来主要有以下四项。1传递运动的准确性传递运动的准确性 传递运动的准确性就是要求齿轮在一转范围内，实际速比相对于理论速比传递运动的准确性就是要求齿轮在一转范围内，实际速比相对于理论速比的变动量应限制在允许的范围内，以保证从动齿轮与主动齿轮的运动准确、的变动量应限制在允许的范围内，以保证从动齿轮与主动齿轮的运动准确、协调。协调。2传动的平稳性传动的平稳性

2、传动的平稳性就是要求齿轮在一齿范围内，瞬时传动速比的变动量限制在传动的平稳性就是要求齿轮在一齿范围内，瞬时传动速比的变动量限制在允许的范围内，以减小齿轮传动中的冲击、振动和噪声，保证传动平稳。允许的范围内，以减小齿轮传动中的冲击、振动和噪声，保证传动平稳。3载荷分布的均匀性载荷分布的均匀性 载荷分布的均匀性就是要求齿轮啮合时，齿面接触良好，使齿面上的载载荷分布的均匀性就是要求齿轮啮合时，齿面接触良好，使齿面上的载荷分布均匀，以避免载荷集中于局部齿面，使齿面磨损加剧，甚至轮齿断荷分布均匀，以避免载荷集中于局部齿面，使齿面磨损加剧，甚至轮齿断裂，影响齿轮的使用寿命。裂，影响齿轮的使用寿命。4合理的

3、齿侧间隙合理的齿侧间隙为了贮存润滑油，补偿轮齿受力后的弹性变形、塑性变形、热变形以及为了贮存润滑油，补偿轮齿受力后的弹性变形、塑性变形、热变形以及制造和安装中产生的误差，要求齿轮副啮合时非工作齿面间应留有一定的制造和安装中产生的误差，要求齿轮副啮合时非工作齿面间应留有一定的间隙，即齿侧间隙，以防止齿轮在传动中出现卡死和烧伤现象，以保证齿间隙，即齿侧间隙，以防止齿轮在传动中出现卡死和烧伤现象，以保证齿轮正常回转。轮正常回转。第二节 圆柱齿轮的加工误差分析 圆柱齿轮的加工方法很多，按其在加工过程中有无切屑产生可分为无切屑圆柱齿轮的加工方法很多，按其在加工过程中有无切屑产生可分为无切屑加工（压铸、冷

4、挤、热轧、粉未冶金等）和有切屑加工（切削加工），切削加加工（压铸、冷挤、热轧、粉未冶金等）和有切屑加工（切削加工），切削加工按其加工原理又可分为仿形法和范成法两类。工按其加工原理又可分为仿形法和范成法两类。仿形法又称成形法，如成形铣齿、成形磨齿、拉齿等。仿形法又称成形法，如成形铣齿、成形磨齿、拉齿等。范成法又称展成法，如滚齿、插齿、磨齿等。用范成法切削加工渐开线圆范成法又称展成法，如滚齿、插齿、磨齿等。用范成法切削加工渐开线圆柱齿轮的加工误差主要来源于组成工艺系统的机床、夹具、刀具和齿坯本身的柱齿轮的加工误差主要来源于组成工艺系统的机床、夹具、刀具和齿坯本身的误差及安装、调整误差，现误差及安装

5、、调整误差，现以最常用的滚齿加工为例，分析引起齿轮加工误差的主要因素。如图以最常用的滚齿加工为例，分析引起齿轮加工误差的主要因素。如图7.1所示，在滚齿加工中，引起齿轮加工误差的主要因素有：所示，在滚齿加工中，引起齿轮加工误差的主要因素有：齿坯的误差（包括尺寸、形状和位置误差）以及齿坯在滚齿机床上的齿坯的误差（包括尺寸、形状和位置误差）以及齿坯在滚齿机床上的安装误差（包括夹具误差）。安装误差（包括夹具误差）。滚齿机床的分度机构及传动链误差。滚齿机床的分度机构及传动链误差。滚刀的制造及安装误差等。滚刀的制造及安装误差等。图图7.1 滚齿加工示意图滚齿加工示意图 在滚齿过程中，旋转的滚刀可以看成其

6、刀齿沿滚刀轴向移动，这相当于齿在滚齿过程中，旋转的滚刀可以看成其刀齿沿滚刀轴向移动，这相当于齿条与被切齿轮的啮合运动，滚刀和齿坯的旋转运动应严格地保持这种运动关系。条与被切齿轮的啮合运动，滚刀和齿坯的旋转运动应严格地保持这种运动关系。如果这种运动关系被破坏，齿轮就产生误差。例如当齿轮安装偏心（如图如果这种运动关系被破坏，齿轮就产生误差。例如当齿轮安装偏心（如图7.1中中的的e1，称为几何偏心）和机床分度蜗轮的加工误差和安装偏心（如图，称为几何偏心）和机床分度蜗轮的加工误差和安装偏心（如图7.1中的中的e2，称为运动偏心），就会影响齿坯和滚刀之间正确的运动关系，因为其在齿坯，称为运动偏心），就会

7、影响齿坯和滚刀之间正确的运动关系，因为其在齿坯旋转一转的过程中，所引起齿轮的最大误差只出现一次，所以叫做长周期误差，旋转一转的过程中，所引起齿轮的最大误差只出现一次，所以叫做长周期误差，也叫做低频误差，它们以齿轮一转为周期，主要影响齿轮传递运动的准确性。也叫做低频误差，它们以齿轮一转为周期，主要影响齿轮传递运动的准确性。如果分度蜗杆或滚刀存在转速误差，径向跳动和轴向窜动等误差，也会破坏滚如果分度蜗杆或滚刀存在转速误差，径向跳动和轴向窜动等误差，也会破坏滚刀和齿坯之间的运动关系，因为刀具的转数远比齿坯转数高，所引起的误差在刀和齿坯之间的运动关系，因为刀具的转数远比齿坯转数高，所引起的误差在齿坯一

8、转中多次重复出现，频率较高，所以叫做短周期误差，也叫做高频误差。齿坯一转中多次重复出现，频率较高，所以叫做短周期误差，也叫做高频误差。以分度蜗杆一转或者齿轮一齿为周期，它们主要影响齿轮传动的平稳性。如果以分度蜗杆一转或者齿轮一齿为周期，它们主要影响齿轮传动的平稳性。如果滚刀的进刀方向与轮齿的理想方向不一致，会使轮齿在方向上产生误差，影响滚刀的进刀方向与轮齿的理想方向不一致，会使轮齿在方向上产生误差，影响齿面载荷分布的均匀性。此外滚刀径向进刀的多少会引起轮齿的齿厚误差，影齿面载荷分布的均匀性。此外滚刀径向进刀的多少会引起轮齿的齿厚误差，影响齿轮副侧隙的大小。滚刀的齿形角度误差会引起齿形误差等等。

9、响齿轮副侧隙的大小。滚刀的齿形角度误差会引起齿形误差等等。第三节 渐开线圆柱齿轮精度的评定参数 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。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。图样上设计的齿轮都是理想的齿轮，但是由于齿轮的加工误差，使制成的图样上设计的齿轮都是理想的齿轮，但是由于齿轮的加工误差，使制成的齿轮齿形和几何参数都存在误差，因此必须了解和掌握控制这些误差的评定项齿轮齿形和几何参数都存在误差，因此必须了解和掌握控制这些误差的评定项目。在齿轮新的国家标准中，齿轮误差、偏差统称为齿轮偏差，将偏差与公差目。在齿轮新的国家标准中，齿轮误差、偏差

10、统称为齿轮偏差，将偏差与公差共用一个符号表示，例如共用一个符号表示，例如F表示齿廓总偏差，又表示齿廓总公差。单项要素测表示齿廓总偏差，又表示齿廓总公差。单项要素测量所用的偏差符号用小写字母（如量所用的偏差符号用小写字母（如f）加上相应的下标组成，而表示若干单项）加上相应的下标组成，而表示若干单项要素偏差组成的要素偏差组成的“累积累积”或或“总总”偏差所用的符号，采用大写字母（如偏差所用的符号，采用大写字母（如F）加）加上相应的下标表示。上相应的下标表示。一、渐开线圆柱齿轮轮齿同侧齿面偏差 国家标准对单个齿轮同侧齿面规定了国家标准对单个齿轮同侧齿面规定了11项偏差，其中包括齿距偏差、齿廓项偏差，

11、其中包括齿距偏差、齿廓偏差、螺旋线偏差和切向综合偏差。偏差、螺旋线偏差和切向综合偏差。1.1.齿距偏差齿距偏差 单个齿距偏差单个齿距偏差(fpt)在端平面上接近齿高中部的一个与齿轮轴线同心的圆上，实际齿距与理论在端平面上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齿距的代数差,如图如图7.2所示，图中所示，图中fpt为第为第1个齿距的齿距偏差。个齿距的齿距偏差。(a)截面误差图截面误差图 （b）齿距累积偏差曲线图）齿距累积偏差曲线图 图图7.2 齿距累计总偏差齿距累计总偏差 齿距累积偏差齿距累积偏差(Fpk)任意任意k个齿距的实际弧长与理论弧长的代数差，如图个齿距的实际弧

12、长与理论弧长的代数差，如图7.2所示，理论上它等于所示，理论上它等于k个齿距的各单个齿距偏差的代数和，一般情况下个齿距的各单个齿距偏差的代数和，一般情况下Fpk适用于齿距数适用于齿距数k为为2到到z8的范围，通常的范围，通常k取取z8就足够了。就足够了。齿距累积偏差实际上是控制在圆周上的齿距累积偏差，如果此项偏差过大，齿距累积偏差实际上是控制在圆周上的齿距累积偏差，如果此项偏差过大，将产生振动和噪声，从而影响平稳性精度。将产生振动和噪声，从而影响平稳性精度。齿距累积总偏差齿距累积总偏差(Fp)齿距同侧齿面任意弧段齿距同侧齿面任意弧段(k1到到kz)内的最大齿距累积偏差，它表现内的最大齿距累积偏

13、差，它表现为齿距累积偏差曲线的总幅值，如图为齿距累积偏差曲线的总幅值，如图7.2所示。齿距累积总偏差所示。齿距累积总偏差Fp 可反映齿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。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。齿距偏差的检验一般在齿距比较仪上进行，属于相对测量法。齿距偏差的检验一般在齿距比较仪上进行，属于相对测量法。2.2.齿廓偏差齿廓偏差 实际齿廓偏离设计齿廓的量，在端平面内并且垂直于渐开线齿廓的方向计值。实际齿廓偏离设计齿廓的量，在端平面内并且垂直于渐开线齿廓的方向计值。齿廓总偏差齿廓总偏差(F)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

14、离，如图在计值范围内，包容实际齿廓迹线的两条设计齿廓迹线间的距离，如图7.a所示。齿廓总偏差所示。齿廓总偏差F主要影响齿轮平稳性精度。主要影响齿轮平稳性精度。齿廓形状偏差齿廓形状偏差(ff)在计值范围内，包容实际齿廓迹线的两条与平均齿廓迹线完全相同的曲线间在计值范围内，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，并且两条曲线与平均齿廓迹线的距离为常数，如图的距离，并且两条曲线与平均齿廓迹线的距离为常数，如图7.b所示。图所示。图中点画线为设计轮廓，粗实线为实际轮廓，虚线为平均轮廓。该项偏差不是中点画线为设计轮廓，粗实线为实际轮廓，虚线为平均轮廓。该项偏差不是必检项目。必检项目。

15、齿廓倾斜偏差齿廓倾斜偏差(fH)在计值范围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，在计值范围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，如图如图7.c所示。所示。在近代齿轮设计中，对于高速传动齿轮，为减少基圆齿距偏差和轮齿弹在近代齿轮设计中，对于高速传动齿轮，为减少基圆齿距偏差和轮齿弹性变形所引起的冲击、振动和噪音，经常采用以理论渐开线齿形为基础的修性变形所引起的冲击、振动和噪音，经常采用以理论渐开线齿形为基础的修正齿形，如修缘齿形、凸齿形等，所以设计齿形可以是渐开线齿形，也可以正齿形，如修缘齿形、凸齿形等，所以设计齿形可以是渐开线齿形，也可以是这种修正齿形。是这种修正齿形

16、。齿廓偏差的检验也称为齿形检验，通常是在渐开线检查仪上进行的齿廓偏差的检验也称为齿形检验，通常是在渐开线检查仪上进行的(a)齿廓总偏差齿廓总偏差 (b)齿廓形状偏差齿廓形状偏差 (c)齿廓倾斜偏差齿廓倾斜偏差 图图7.3 齿廓偏差齿廓偏差 3 3螺旋线偏差螺旋线偏差 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。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。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条设计螺旋线迹线间的距离，如在计值范围内，包容实际螺旋线迹线的两条设计螺旋线迹线间的距离，如图图7.所示，该项目主要影响齿面接触精度。所示，该项目主要影响

17、齿面接触精度。图图7.4 螺旋线偏差螺旋线偏差 螺旋线形状偏差螺旋线形状偏差(ff)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的曲线间的距离，如图同的曲线间的距离，如图7.所示。平均螺旋线迹线是在计值范围内，按所示。平均螺旋线迹线是在计值范围内，按最小二乘法确定的最小二乘法确定的(图图7.中的曲线中的曲线3)，该偏差不是必检项目。，该偏差不是必检项目。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线迹线相交的设计螺旋线迹线间的距离在计值范围的两端与平均螺旋线迹线相交的设计螺旋线迹线间的距离(图图7.

18、中中A、B间的距离间的距离)，该偏差不是必检项目。，该偏差不是必检项目。注意上述注意上述F、ff、fH的取值方法适用于非修形螺旋线，当齿轮设计成的取值方法适用于非修形螺旋线，当齿轮设计成修形螺旋线时，设计螺旋线迹线不再是直线，此时修形螺旋线时，设计螺旋线迹线不再是直线，此时F、ff、fH的取值方法的取值方法见见GB/T10095.12001。对直齿圆柱齿轮，螺旋角对直齿圆柱齿轮，螺旋角0，此时，此时F称为齿向偏差。称为齿向偏差。螺旋线偏差用于评定轴向重合度的宽斜齿轮及人字齿轮，它适用于评螺旋线偏差用于评定轴向重合度的宽斜齿轮及人字齿轮，它适用于评定传递功率大、速度高的高精度宽斜齿轮。定传递功率

19、大、速度高的高精度宽斜齿轮。4切向综合偏差切向综合偏差 切向综合总偏差切向综合总偏差()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周位移与理论圆周位移的最大差值，如图实际圆周位移与理论圆周位移的最大差值，如图7.5所示。是反映齿轮运所示。是反映齿轮运动精度的检查项目，但不是必检项目。动精度的检查项目，但不是必检项目。图图7.5是在单面啮合测量仪上画出的切向综合偏差的曲线图，图中横坐是在单面啮合测量仪上画出的切向综合偏差的曲线图，图中横坐标表示被测齿轮转角，纵坐标表示偏差。如果齿轮没有偏差，偏差曲线应标表示被测齿

20、轮转角，纵坐标表示偏差。如果齿轮没有偏差，偏差曲线应该是与横坐标平行的直线。在齿轮一转范围内，经过曲线最高、最低点作该是与横坐标平行的直线。在齿轮一转范围内，经过曲线最高、最低点作与横坐标平行的两条直线，则此平行线间的距离即为值。与横坐标平行的两条直线，则此平行线间的距离即为值。图图7.5 切向综合偏差切向综合偏差(2)一齿切向综合偏差一齿切向综合偏差()在一个齿距角内，过偏差曲线的最高、最低点作与横坐标平行的两条在一个齿距角内，过偏差曲线的最高、最低点作与横坐标平行的两条直线，此平行线间的距离即为，如图直线，此平行线间的距离即为，如图7.5所示。所示。(取所有齿的取所有齿的最大值最大值)是检

21、验齿轮平稳性精度的项目，但不是必检项目。是检验齿轮平稳性精度的项目，但不是必检项目。切向综合偏差包括切向综合总偏差和一齿切向综合偏差，一切向综合偏差包括切向综合总偏差和一齿切向综合偏差，一般是在单啮仪上完成检验工作。般是在单啮仪上完成检验工作。二、渐开线圆柱齿轮径向综合偏差和径向跳动 径向综合总偏差（）径向综合总偏差（）径向综合总偏差是在径向径向综合总偏差是在径向(双面双面)综合检验时，被测齿轮的左、右齿面综合检验时，被测齿轮的左、右齿面同时与测量齿轮接触，并转过一整圈时出现的中心距最大值和最小值之差，如同时与测量齿轮接触，并转过一整圈时出现的中心距最大值和最小值之差，如图图7.6所示。所示。

22、图图7.6 径向综合偏差径向综合偏差 一齿径向综合偏差一齿径向综合偏差()一齿径向综合偏差是被测齿轮与测量齿轮啮合一整圈一齿径向综合偏差是被测齿轮与测量齿轮啮合一整圈(径向综合检径向综合检验验)时，对应一个齿距角时，对应一个齿距角()的径向综合偏差值，如图的径向综合偏差值，如图7.6所示。被测齿所示。被测齿轮所有轮齿的的最大值不应超过规定的允许值。反映齿轮工作平稳轮所有轮齿的的最大值不应超过规定的允许值。反映齿轮工作平稳精度，但不是必检项目。精度，但不是必检项目。径向跳动径向跳动(Fr)齿轮径向跳动为测头齿轮径向跳动为测头(球形、圆柱形、锥形球形、圆柱形、锥形)相继置于每个齿槽内时，相相继置于

23、每个齿槽内时，相对于齿轮基准轴线的最大和最小径向距离之差。如图对于齿轮基准轴线的最大和最小径向距离之差。如图7.7a所示，检查时测头所示，检查时测头在近似齿高中部与左、右齿面接触，根据测量数值可画出如图在近似齿高中部与左、右齿面接触，根据测量数值可画出如图7.7b所示的径所示的径向跳动曲线图。向跳动曲线图。Fr主要反映齿轮的几何偏心，它是检测齿轮运动精度的项目，但不是主要反映齿轮的几何偏心，它是检测齿轮运动精度的项目，但不是必检项目。必检项目。图图7.7 径向跳动径向跳动 三、齿厚偏差及齿侧间隙 1.1.齿厚偏差齿厚偏差(E Esnsn)2 2公法线长度偏差公法线长度偏差(E Ebnbn)3

24、3齿侧间隙齿侧间隙 第四节渐开线圆柱齿轮的精度标准 一、精度等级.轮齿同侧齿面偏差的精度等级轮齿同侧齿面偏差的精度等级 对于分度圆直径对于分度圆直径510000mm、模数（法向模数）、模数（法向模数）0.570mm、齿宽、齿宽41000mm的渐开线圆柱齿轮的的渐开线圆柱齿轮的11项同侧齿面偏差，国家标准项同侧齿面偏差，国家标准GB/T10095.12001规定了规定了0、1、2、12共共13个精度等级。其中个精度等级。其中0级最级最高，高，12级最低。级最低。2 2径向综合偏差的精度等级径向综合偏差的精度等级对于分度圆直径从对于分度圆直径从5到到1000mm、模数（法向模数）从现、模数（法向模

25、数）从现0.2到到10mm的的渐开线圆柱齿轮的径向综合总偏差和一齿径向综合偏差，国家渐开线圆柱齿轮的径向综合总偏差和一齿径向综合偏差，国家标准标准GB/T10095.2-2001规定了规定了4、5、12共共9个精度等级。其中个精度等级。其中4级最级最高，高，12级最低。级最低。3 3径向跳动的精度等级径向跳动的精度等级对于分度圆直径从对于分度圆直径从5到到10000mm、模数（法向模数）从、模数（法向模数）从0.5到到70 mm的的渐开线圆柱齿轮的径向跳动，国家标准渐开线圆柱齿轮的径向跳动，国家标准GB/T10095.2-2001在附录在附录B中推荐中推荐了了0、1、12共共13个精度等级，其

26、中个精度等级，其中0级最高，级最高，12级最低。级最低。二、各偏差允许值（公差）的计算公式和标准值 国家标准国家标准GB/T10095.12001和和GB/T10095.22001规定，公差表格中规定，公差表格中的数值是用对的数值是用对5级精度规定的公差值乘以级间公比计算出来的。两相邻精度级精度规定的公差值乘以级间公比计算出来的。两相邻精度等级的级间公比等于。等级的级间公比等于。5级精度未圆整的计算值乘以，即可得级精度未圆整的计算值乘以，即可得到任一精度等级的待求值式中到任一精度等级的待求值式中Q是待求值的精度等级数。表是待求值的精度等级数。表7-3是各级精是各级精度齿轮轮齿偏差、径向综合偏差

27、等值的计算公式。度齿轮轮齿偏差、径向综合偏差等值的计算公式。标准中各公差或极限偏差数值表列出的数值是用表标准中各公差或极限偏差数值表列出的数值是用表7-3中的公式计算并中的公式计算并圆整后得到的。圆整后得到的。各计算公式中各计算公式中mn(法向模数法向模数)、d(分度圆直径分度圆直径)、b(齿宽齿宽)都应取该参数分都应取该参数分段界限值的几何平均值，如果计算值大于段界限值的几何平均值，如果计算值大于l0m，则圆整到最接近的整数，则圆整到最接近的整数，如果小于如果小于10m，则圆整到最接近的尾数为，则圆整到最接近的尾数为0.5m的小数或整数，如果小于的小数或整数，如果小于5m，则圆整到最接近的，

28、则圆整到最接近的0.1m的一位小数或整数。的一位小数或整数。轮齿同侧齿面偏差的公差值或极限偏差值见表轮齿同侧齿面偏差的公差值或极限偏差值见表7-4到表到表7-9，径向综合偏，径向综合偏差的允许值见表差的允许值见表7-10和表和表7-11，径向跳动公差值见表，径向跳动公差值见表7-12。表表7-3齿轮偏差、径向综合偏差、径向跳动允许值的计算公式齿轮偏差、径向综合偏差、径向跳动允许值的计算公式(摘自GB/T10095.1、22001)表表7-4单个齿距偏差的极限偏差单个齿距偏差的极限偏差fpt(m）(摘自摘自GB/T10095.12001)表表7-5 齿距累计总偏差齿距累计总偏差Fp(m）(摘自G

29、B/T10095.12001)7-6 齿廓形状偏差齿廓形状偏差ff的允许值的允许值(m）(摘自GB/T10095.12001)表表7-7 齿廓总偏差齿廓总偏差F的允许值的允许值(m）(摘自摘自GB/T10095.12001)表表7-8 螺旋线总偏差螺旋线总偏差F的允许值的允许值(m）(摘自GB/T10095.12001)表表7-9 /K的比值的比值(m）(摘自GB/T10095.22001)表表7-10径向综合总偏差的允许值径向综合总偏差的允许值(m）(摘自GB/T10095.22001)表表7-11 一齿径向综合偏差的允许值一齿径向综合偏差的允许值(m）(摘自GB/T10095.22001)

30、表表7-12 径向跳动公差径向跳动公差Fr的允许值的允许值(m）(摘自GB/T10095.22001)第五节渐开线圆柱齿轮的精度设计 一、齿轮精度等级的确定 齿轮精度等级选用的恰当与否，不仅影响传动的质量，还涉及到制造齿轮精度等级选用的恰当与否，不仅影响传动的质量，还涉及到制造成本的高低，因而在选择齿轮的精度等级时，必须以传动用途、工作条件成本的高低，因而在选择齿轮的精度等级时，必须以传动用途、工作条件及技术要求等为依据，即要考虑齿轮的圆周速度、传递的功率、传递运动及技术要求等为依据，即要考虑齿轮的圆周速度、传递的功率、传递运动的精度、振动和噪声、工作持续时间和使用寿命等，同时还要考虑工艺的的

31、精度、振动和噪声、工作持续时间和使用寿命等，同时还要考虑工艺的可能性和经济性。选择精度等级的方法有计算法和类比法。可能性和经济性。选择精度等级的方法有计算法和类比法。计算法计算法根据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根据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。从前面所述的参数内容和影级齿轮副的传动精度，确定齿轮的精度等级。从前面所述的参数内容和影响因素可知：影响齿轮精度的因素既有齿轮自身因素也有安装误差的影响，响因素可知：影响齿轮精度的因素既有齿轮自身因素也有安装误差的影响，很难计算出准确的精度等级，计算结果只能作用

32、参考，所以此方法仅适用很难计算出准确的精度等级，计算结果只能作用参考，所以此方法仅适用于特殊精度机构使用的齿轮。于特殊精度机构使用的齿轮。类比法类比法此种方法是查阅类似机构的设计方案，根据经过实际验证的已有的经此种方法是查阅类似机构的设计方案，根据经过实际验证的已有的经验结果来确定齿轮的精度。轮齿同侧齿面偏差的允许值分为验结果来确定齿轮的精度。轮齿同侧齿面偏差的允许值分为012共共13个精个精度等级，度等级，0、1、2级为超精度级；级为超精度级；3、4、5级为高精度级；级为高精度级；6、7、8级为常级为常用精度级；用精度级；9、10、11、12级为低精度级。表级为低精度级。表7-13、表、表7

33、-14给出了部分等级给出了部分等级的应用，供参考。的应用，供参考。设计时，径向综合偏差和径向跳动不一定与设计时，径向综合偏差和径向跳动不一定与GB/T10095.12001中的要素偏差（如齿距、齿廓、螺旋线等）选用相同的等级。当文件中的要素偏差（如齿距、齿廓、螺旋线等）选用相同的等级。当文件需叙述齿轮精度要求时，应注明需叙述齿轮精度要求时，应注明GB/T10095.1或或GB/T10095.22001径向综合偏差的允许值仅适用于产品齿轮与测量齿轮的啮合检验，径向综合偏差的允许值仅适用于产品齿轮与测量齿轮的啮合检验，而不适用于两个产品齿轮的检验。而不适用于两个产品齿轮的检验。表表7-13 各种机

34、械设备采用的齿轮精度等级各种机械设备采用的齿轮精度等级 二、最小侧隙和齿厚极限偏差的确定 最小侧隙和齿厚极限偏差的确定本章最小侧隙和齿厚极限偏差的确定本章7.3.3中已经讲述，应用时按前面中已经讲述，应用时按前面内容合理地确定。内容合理地确定。三、轮齿检验项目的确定 确定轮齿检验项目，一般根据以下几方面内容来选择：确定轮齿检验项目，一般根据以下几方面内容来选择：齿轮的精度等级，齿轮的切齿工艺。齿轮的精度等级，齿轮的切齿工艺。齿轮的生产批量。齿轮的生产批量。齿轮的尺寸大小和结构。齿轮的尺寸大小和结构。齿轮的检测设备情况。齿轮的检测设备情况。四、齿轮坯精度、齿轮轴中心距、轴线平行度 齿轮副中心距是

35、在考虑了最小侧隙、两齿轮的齿顶与其相啮合的非渐齿轮副中心距是在考虑了最小侧隙、两齿轮的齿顶与其相啮合的非渐开线齿廓根部分的干涉后确定的。主要考虑实际的影响因素，参照形位公开线齿廓根部分的干涉后确定的。主要考虑实际的影响因素，参照形位公差来确定。差来确定。.定义定义 工作安装面：用来安装齿轮的面称叫做工作安装面。工作安装面：用来安装齿轮的面称叫做工作安装面。工作轴线：齿轮在工作时绕其旋转的轴线称为工作轴线，它是由工工作轴线：齿轮在工作时绕其旋转的轴线称为工作轴线，它是由工作安装面的中心确定的。工作轴线只有在考虑整个齿轮组件时才有意义。作安装面的中心确定的。工作轴线只有在考虑整个齿轮组件时才有意义

36、。基准面：用来确定基准轴线的面称为基准面。基准轴线是由基准面基准面：用来确定基准轴线的面称为基准面。基准轴线是由基准面中心确定的。齿轮依此轴线来确定齿轮的细节，特别是确定齿距、齿廓和中心确定的。齿轮依此轴线来确定齿轮的细节，特别是确定齿距、齿廓和螺旋线的偏差的允许值。螺旋线的偏差的允许值。制造安装面：齿轮制造或检测时用来安装齿轮的面称为制造安装面。制造安装面：齿轮制造或检测时用来安装齿轮的面称为制造安装面。2 2齿轮坯的精度齿轮坯的精度有关齿轮轮齿精度（齿廓偏差、相邻齿距偏差等）参数的数值，只有有关齿轮轮齿精度（齿廓偏差、相邻齿距偏差等）参数的数值，只有明确其特定的旋转轴线时才有意义。当测量时

37、齿轮围绕其旋转的轴线如有明确其特定的旋转轴线时才有意义。当测量时齿轮围绕其旋转的轴线如有改变，这些参数中的多数测量值也将改变。因此在齿轮的图纸上必须明确改变，这些参数中的多数测量值也将改变。因此在齿轮的图纸上必须明确地标注出规定轮齿偏差允许值的基准轴线，事实上所有整个齿轮的几何形地标注出规定轮齿偏差允许值的基准轴线，事实上所有整个齿轮的几何形状均以其为准。状均以其为准。表表7-15和表和表7-16是标准推荐的基准面的公差要求。是标准推荐的基准面的公差要求。表表7-15 基准面与安装面的形位公差基准面与安装面的形位公差（摘自GB/Z18620.32002）表表7-16 安装面的跳动公差安装面的跳

38、动公差（摘自GB/Z18620.32002）3 3中心距允许偏差中心距允许偏差 中心距公差是指设计者规定的允许偏差。公称中心距是在考虑了最中心距公差是指设计者规定的允许偏差。公称中心距是在考虑了最小侧隙及两齿轮的齿顶和其相啮合的非渐开线齿廓齿根部分的干涉后确小侧隙及两齿轮的齿顶和其相啮合的非渐开线齿廓齿根部分的干涉后确定的。定的。在齿轮中是单向承载运转而不经常反转的情况下，最大侧隙的控制在齿轮中是单向承载运转而不经常反转的情况下，最大侧隙的控制不是一个重要的考虑因素，此时中心距偏差主要取决于重合度的考虑。不是一个重要的考虑因素，此时中心距偏差主要取决于重合度的考虑。.轴线平行度公差轴线平行度公

39、差 由于轴线平等度偏差的影响与其向量的方向有关。标准中对由于轴线平等度偏差的影响与其向量的方向有关。标准中对“轴线轴线平面内的偏差平面内的偏差”和和“垂直平面上的偏差垂直平面上的偏差”做了不同的规定，如做了不同的规定，如图图7.10所示。所示。图图7.10 轴线平行度偏差轴线平行度偏差 五、齿轮齿面表面粗糙度和轮齿接触斑点 轮齿齿面的表面粗糙度影响齿轮的传动精度（噪声和振动）、表面轮齿齿面的表面粗糙度影响齿轮的传动精度（噪声和振动）、表面承载能力（点蚀、胶合、磨损）和弯曲强度（齿根过渡曲面情况）。表承载能力（点蚀、胶合、磨损）和弯曲强度（齿根过渡曲面情况）。表7-17是标准给定的齿轮齿面的是标

40、准给定的齿轮齿面的Ra推荐值。根据齿面粗糙度影响齿轮传动推荐值。根据齿面粗糙度影响齿轮传动精度、表面承载能力和弯曲强度的实际情况，参照表精度、表面承载能力和弯曲强度的实际情况，参照表7-17选取齿面粗糙选取齿面粗糙度数值。其他尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的选取参照前面的相关度数值。其他尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的选取参照前面的相关内容。内容。检测产品齿轮副在其箱体内所产生的接触斑点可以有助于对轮齿间检测产品齿轮副在其箱体内所产生的接触斑点可以有助于对轮齿间载荷分布进行评估。产品齿轮与测量齿轮的接触斑点，可用于评估装配载荷分布进行评估。产品齿轮与测量齿轮的接触斑点，可用于评估装配后的齿轮的

41、螺旋线和齿廓精度。表后的齿轮的螺旋线和齿廓精度。表7-18给出了直齿轮装配后的接触斑点。给出了直齿轮装配后的接触斑点。表表7-17 算术平均偏差算术平均偏差Ra的推荐值的推荐值（m）(摘自GB/Z18620.42002)表表7-18 直齿轮装配后的接触斑点直齿轮装配后的接触斑点（摘自GB/Z18620.42002)六、齿轮精度等级在图样上的标注 国家标准规定，在文件需要叙述齿轮精度要求时，应该注明国家标准规定，在文件需要叙述齿轮精度要求时，应该注明GB/T10095.12001或或GB/T10095.22001。1 1精度等级及表示方法精度等级及表示方法 国家标准对单个齿轮规定了国家标准对单个

42、齿轮规定了13个精度等级，从高到低分别用阿拉伯数个精度等级，从高到低分别用阿拉伯数字字0，l，2，3，12表示。其中表示。其中02级齿轮要求非常高，属于未来发展级齿轮要求非常高，属于未来发展级；级；35级为高精度等级；级为高精度等级；68级为中精度等级级为中精度等级(最常用最常用)；9为较低精度为较低精度等级；等级；1012为低精度等级。为低精度等级。2 2齿厚偏差标注齿厚偏差标注 按照按照GB/T64431986渐开线圆柱齿轮图样上应注明的尺寸数据渐开线圆柱齿轮图样上应注明的尺寸数据的规定，应将齿厚的规定，应将齿厚(或公法线长度或公法线长度)及其极限偏差数值注写在图样右上角的及其极限偏差数值注写在图样右上角的参数表中。参数表中。思考题.齿轮传动有哪些使用要求？齿轮传动有哪些使用要求？2.评定齿轮传递运动准确性的指标有哪些？评定齿轮传递运动准确性的指标有哪些？3.齿轮传动中的侧隙有什么作用？用什么评定指标来控制侧隙？齿轮传动中的侧隙有什么作用？用什么评定指标来控制侧隙？4.如何选择齿轮的精度等级？从哪几方面考虑选择齿轮的检验项目？如何选择齿轮的精度等级？从哪几方面考虑选择齿轮的检验项目？