十齿轮结合精度设计.ppt
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1、基本要求基本要求n齿轮传动的齿轮传动的使用要求使用要求。n齿轮误差齿轮误差产生的原因产生的原因及主要误差。及主要误差。n圆柱齿轮传动精度的圆柱齿轮传动精度的评定指标评定指标。n圆柱齿轮传动精度的圆柱齿轮传动精度的选择和应用选择和应用n渐开线圆柱齿轮传动渐开线圆柱齿轮传动精度的设计精度的设计齿轮传动的齿轮传动的使用要求使用要求n传递运动的准确性传递运动的准确性n传动平稳性传动平稳性n轮齿载荷分布的均匀性轮齿载荷分布的均匀性n侧隙侧隙齿轮传动的使用要求齿轮传动的使用要求一、齿轮传递运动的准确性一、齿轮传递运动的准确性齿轮传递运动的准确性是指要求齿轮在一转范围内齿轮传递运动的准确性是指要求齿轮在一转
2、范围内传动比变化尽量小,以保证主、从动齿轮的运动协传动比变化尽量小,以保证主、从动齿轮的运动协调。调。在齿轮转动一周过程中,它的转角误差的最大值在齿轮转动一周过程中,它的转角误差的最大值(绝对值)不得超过一定的限度。(绝对值)不得超过一定的限度。齿轮转角误差曲线形状的变化一般呈正弦变化规律,齿轮转角误差曲线形状的变化一般呈正弦变化规律,即齿轮一转中最大的转角误差只出现一次,且出现即齿轮一转中最大的转角误差只出现一次,且出现转角误差正、负极值的两个轮齿相隔约转角误差正、负极值的两个轮齿相隔约180180度。度。齿轮传动的使用要求齿轮传动的使用要求 二、齿轮传动平稳性二、齿轮传动平稳性齿轮传递运动
3、的平稳性是指要求齿轮在回转过程中齿轮传递运动的平稳性是指要求齿轮在回转过程中瞬时传动瞬时传动比变化尽量小比变化尽量小,也就是要求齿轮在一个,也就是要求齿轮在一个较小角度范围较小角度范围内(如内(如一个齿距角范围内)转角误差的变化不得超过一定限度。一个齿距角范围内)转角误差的变化不得超过一定限度。齿轮回转过程中,特别是高速传动的齿轮,瞬时传动比频繁齿轮回转过程中,特别是高速传动的齿轮,瞬时传动比频繁变化,产生撞击、振动和噪声,因而影响其传动平稳性。变化,产生撞击、振动和噪声,因而影响其传动平稳性。引起传递运动不准确的传动比最大变化量以齿轮引起传递运动不准确的传动比最大变化量以齿轮一转为周期一转为
4、周期,且波幅大;而瞬时传动比的变化是由齿轮且波幅大;而瞬时传动比的变化是由齿轮每个齿距角范围内每个齿距角范围内的单齿误差引起的单齿误差引起的,在齿轮一转内单齿误差频繁出现,且波的,在齿轮一转内单齿误差频繁出现,且波幅小,影响齿轮传动平稳性。一般情况下,幅小,影响齿轮传动平稳性。一般情况下,两者同时存在。两者同时存在。齿轮传动的使用要求齿轮传动的使用要求 三、齿轮载荷分布的均匀性三、齿轮载荷分布的均匀性 齿轮载荷分布的均匀性要求齿轮啮合时,工作齿面接触齿轮载荷分布的均匀性要求齿轮啮合时,工作齿面接触良好,载荷分布均匀,避免载荷集中于局部齿面造成齿面磨良好,载荷分布均匀,避免载荷集中于局部齿面造成
5、齿面磨损或折断,以保证齿轮传动有较大的损或折断,以保证齿轮传动有较大的承载能力承载能力和较长的和较长的使用使用寿命寿命。齿轮传动的使用要求齿轮传动的使用要求 四、侧隙四、侧隙侧隙即齿侧间隙,是指两个相互啮合齿轮工作齿面接触时,侧隙即齿侧间隙,是指两个相互啮合齿轮工作齿面接触时,相邻两个非工作齿面之间形成的间隙。相邻两个非工作齿面之间形成的间隙。侧隙是在齿轮、轴、轴承、箱体和其他零部件装配成减速器、侧隙是在齿轮、轴、轴承、箱体和其他零部件装配成减速器、变速箱或其他传动装置后自然形成的。变速箱或其他传动装置后自然形成的。齿轮副有适当间隙,用来储存润滑油、补偿热变形和弹齿轮副有适当间隙,用来储存润滑
6、油、补偿热变形和弹性变形,防止齿轮在工作中发生齿面烧蚀或卡死,以保证齿性变形,防止齿轮在工作中发生齿面烧蚀或卡死,以保证齿轮副正常工作。轮副正常工作。小小 结结前三项使用要求是对齿轮的精度要求。前三项使用要求是对齿轮的精度要求。u 不同用途、不同工作条件的齿轮其侧重点也应有所不同。不同用途、不同工作条件的齿轮其侧重点也应有所不同。侧隙是独立与前三项精度要求外的另一类要求侧隙是独立与前三项精度要求外的另一类要求。u重载、高速齿轮传动,由于受力、受热变形大,侧隙应大重载、高速齿轮传动,由于受力、受热变形大,侧隙应大些,以补偿大的变形和保证润滑通畅。些,以补偿大的变形和保证润滑通畅。u经常正转、逆转
7、的齿轮,为减少回程误差,侧隙应小些。经常正转、逆转的齿轮,为减少回程误差,侧隙应小些。传动精度要求小结传动精度要求小结 对于不同用途、不同工作条件的齿轮其侧重点也应有对于不同用途、不同工作条件的齿轮其侧重点也应有所不同所不同。n对于分度机构,仪器仪表中读数机构的齿轮,齿轮一转对于分度机构,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中的转角误差不超过1122,甚至是几秒,此时,甚至是几秒,此时,传传递运动准确性是主要的递运动准确性是主要的;n机床,汽车变速箱,要求传动平稳性和载荷分布均匀性,机床,汽车变速箱,要求传动平稳性和载荷分布均匀性,降低振动和噪音,保证承载能力。降低振动和噪音,
8、保证承载能力。n对于轧钢机、起重机、运输机、透平机等低速重载机械,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,主要考虑载荷分布均匀传递动力大,但圆周速度不高,主要考虑载荷分布均匀性,保证承载能力。性,保证承载能力。n对于高速、大功率传动装置中用的齿轮,如汽轮机减速对于高速、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、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。动比的变化要求小,以减少振
9、动和噪声。HOME四项使用要求主要误差来源四项使用要求主要误差来源n影响齿轮传动四项性能的主要误差影响齿轮传动四项性能的主要误差 齿轮加工误差和齿轮副的安装误差齿轮加工误差和齿轮副的安装误差 轴、轴承和箱体等零件的制造和安装误差轴、轴承和箱体等零件的制造和安装误差 尤其是齿轮加工误差和齿轮副的安装误差影响极大尤其是齿轮加工误差和齿轮副的安装误差影响极大n齿轮精度的评定项目和指标齿轮精度的评定项目和指标齿轮精度评定指标齿轮精度评定指标侧隙评定指标侧隙评定指标齿轮公差和极限偏差项目齿轮公差和极限偏差项目齿轮坯公差、齿轮箱体和轴承孔的位置公差齿轮坯公差、齿轮箱体和轴承孔的位置公差 影响四项使用要求主
10、要误差影响四项使用要求主要误差 一、影响齿轮传递运动准确性的主要误差一、影响齿轮传递运动准确性的主要误差 齿轮几何偏心齿轮几何偏心 齿轮运动偏心齿轮运动偏心 几何偏心误差几何偏心误差几何偏心误差几何偏心误差 以滚切直齿圆柱齿轮为例,分析在切齿过程中所产生的以滚切直齿圆柱齿轮为例,分析在切齿过程中所产生的主要加工误差主要加工误差。齿坯孔与机床心轴的安装偏心(齿坯孔与机床心轴的安装偏心(e),),也称几何偏心,是齿坯也称几何偏心,是齿坯在机床上安装时,齿坯基准轴线在机床上安装时,齿坯基准轴线oo与工作台回转轴线与工作台回转轴线oo不重不重合形成的偏心合形成的偏心e,称为几何偏心。称为几何偏心。滚齿
11、过程中,滚刀轴线位置固定不变,工作台回转中心(齿滚齿过程中,滚刀轴线位置固定不变,工作台回转中心(齿轮坯旋转中心)轮坯旋转中心)o至滚刀轴线距离保持不变;齿坯基准轴线至至滚刀轴线距离保持不变;齿坯基准轴线至滚刀轴线距离不断变化(最大变化量为滚刀轴线距离不断变化(最大变化量为2 e)。)。滚切成如图所滚切成如图所示的齿轮,使齿面位置相对于齿轮基准中心在径向发生了变示的齿轮,使齿面位置相对于齿轮基准中心在径向发生了变化,故称为径向误差。工作时产生以一转为周期的转角误差,化,故称为径向误差。工作时产生以一转为周期的转角误差,使传动比不断改变。使传动比不断改变。运动偏心误差运动偏心误差运动偏心误差运动
12、偏心误差分度蜗轮轴线与工作台中心线的安装偏心分度蜗轮轴线与工作台中心线的安装偏心。这时这时尽管螺杆匀速旋转,蜗杆与蜗轮啮合节点的线速尽管螺杆匀速旋转,蜗杆与蜗轮啮合节点的线速度相同,但由于蜗轮上的半径不断改变,从而使度相同,但由于蜗轮上的半径不断改变,从而使蜗轮和齿坯产生不均匀回转,角速度在(蜗轮和齿坯产生不均匀回转,角速度在(+)和(和(-)之间,以一转为周期变化。之间,以一转为周期变化。运动偏心并不产生径向误差,而往齿轮产生切向运动偏心并不产生径向误差,而往齿轮产生切向误差。齿距分布不均匀的误差一定比例的复映到误差。齿距分布不均匀的误差一定比例的复映到被加工齿轮上。被加工齿轮上。两种偏心误
13、差比较两种偏心误差比较两种偏心误差比较两种偏心误差比较以上两项误差均以齿坯一转为周期,是长周期误以上两项误差均以齿坯一转为周期,是长周期误差。差。几何偏心:相对与加工中心没有误差,但相对与几何偏心:相对与加工中心没有误差,但相对与齿轮基准孔有误差,反映到被切齿轮上,齿轮基准孔有误差,反映到被切齿轮上,齿高是齿高是变化的,齿距分布不均匀。变化的,齿距分布不均匀。运动偏心:加工中心位置不变,但是各个轮齿的运动偏心:加工中心位置不变,但是各个轮齿的形状和位置相对于加工中心形状和位置相对于加工中心O来说是有误差的,反来说是有误差的,反映到被切齿轮上,映到被切齿轮上,齿距分布不均匀,但齿高却是齿距分布不
14、均匀,但齿高却是不变的。不变的。二、影响齿轮传动平稳性的主要误差 影响齿轮传动平稳性的误差,是齿轮间隙相邻齿廓间影响齿轮传动平稳性的误差,是齿轮间隙相邻齿廓间的齿距偏差和各个齿廓的形状误差,主要来源于引起被切齿的齿距偏差和各个齿廓的形状误差,主要来源于引起被切齿轮齿距分布不均匀的加工误差及齿轮刀具和机床分度蜗杆的轮齿距分布不均匀的加工误差及齿轮刀具和机床分度蜗杆的制造误差和安装误差。制造误差和安装误差。1.齿轮同侧相邻齿廓间的齿轮同侧相邻齿廓间的齿距偏差齿距偏差 单个齿距偏差,指同侧相邻齿廓间的实际齿距与理论齿单个齿距偏差,指同侧相邻齿廓间的实际齿距与理论齿距的代数差。距的代数差。齿轮每转一个
15、齿距角过程中都会出现不同程度齿轮每转一个齿距角过程中都会出现不同程度的转角误差。的转角误差。2.齿轮各齿廓的齿轮各齿廓的形状误差形状误差 齿轮各齿廓的形状误差为齿廓偏差,它指齿轮端平面内齿轮各齿廓的形状误差为齿廓偏差,它指齿轮端平面内实际齿廓形状对渐开线的形状误差。实际齿廓形状对渐开线的形状误差。切齿过程中,由于各种因素影响,很难保证所切齿廓形切齿过程中,由于各种因素影响,很难保证所切齿廓形状为理论渐开线,总是存在或大或小的齿廓偏差。状为理论渐开线,总是存在或大或小的齿廓偏差。三、影响齿轮载荷分布均匀性的主要误差三、影响齿轮载荷分布均匀性的主要误差 齿轮啮合时,齿面接触不良会影响轮齿载荷分布均
16、匀性。齿轮啮合时,齿面接触不良会影响轮齿载荷分布均匀性。影响影响齿宽方向齿宽方向载荷分布均匀性的主要误差是实际螺旋线对理载荷分布均匀性的主要误差是实际螺旋线对理想螺旋线的偏移量,称为想螺旋线的偏移量,称为螺旋线偏差。螺旋线偏差。影响影响齿高方向齿高方向载荷分布均匀性的主要误差是载荷分布均匀性的主要误差是齿廓偏差齿廓偏差。螺旋线偏差产生原因:螺旋线偏差产生原因:滚切直齿轮时,刀架导轨相对于滚切直齿轮时,刀架导轨相对于工作台回转轴线的平行度误差、心轴轴线相对于工作台回转工作台回转轴线的平行度误差、心轴轴线相对于工作台回转轴线倾斜、齿轮坯的切齿定位端面对其基准孔轴线的垂直度轴线倾斜、齿轮坯的切齿定位
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