圆柱齿轮公差与检测.pptx

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1、特点1 1 结构紧凑2 2 恒定的传动比3 3 传动效率高4 4 可实现平行轴、相交轴和交错轴之间的传动5 5 使用寿命长6 6 维护保养简单作用：传递空间任意两轴（平行、相交、交错）的旋 转运动，或将转动转换为移动。缺点：要求较高的制造和安装精度，加工成本 高、不适宜远距离传动。第1页/共64页齿轮传动的类型齿轮传动的类型传动齿轮传动齿轮：转速较高，功率较大 （汽车 飞机等变速装置）动力齿轮动力齿轮：转速不高，传递扭矩 （矿山机械 起重机械）分度齿轮分度齿轮：精确回转 （精密机床 仪表中的分度装置）第2页/共64页 齿轮传动机构组成齿轮副、轴、轴承、箱体第3页/共64页失效形式失效形式轮齿折

2、断轮齿折断轮齿折断通常有两种情况：一种是由于多次重复的弯曲应力和应力集中造成的疲劳折断；另一种是由于突然严重过载或冲击载荷作用引起的过载折断。这两种折断都起始于轮齿相部受拉的一侧。齿宽较小的直齿轮往往发生全齿折断，因宽较大的直齿轮或斜齿轮则容易发生局部折断。第4页/共64页一、轮齿的失效形式轮齿的失效形式失效形式失效形式齿面点蚀齿面点蚀齿面点蚀轮齿工作时，由于在齿面啮合处脉动循环变接触应力长期作用下，当应力峰值超过材料的接触疲劳极限，经过一定应力循环次数后，先在节线附近的齿廓表面产生细微的疲劳裂纹。随着裂纹的扩展，将导致小块金属剥落，产生齿面点蚀。点蚀影响轮齿正常啮合，引起冲击和噪声，造成传动

3、的不平稳。第5页/共64页一、轮齿的失效形式轮齿的失效形式失效形式失效形式齿面胶合齿面胶合 高速重载传动中，常因啮合区温度升高而引起润滑失效，致使齿面金属直接接触而相互粘连。当齿面向对滑动时，较软的齿面沿滑动方向被撕下而形成沟纹。第6页/共64页传动精度齿侧间隙-齿轮副合理性1-1.1-1.齿轮的应用要求 7.1 7.1 应用要求及加工误差应用要求及加工误差 传递运动的准确性传递运动的平稳性载荷分布的均匀性第7页/共64页 要求从动轮与主动轮运动协调，应限制齿轮一转一转内传动比的不均匀性。1.1.传递运动的准确性传递运动的准确性第8页/共64页要求:齿轮在转过一个齿距角的范围内，其最大转角误差

4、应限制在一定的范围内。一个齿距角内瞬时传动比冲击、振动和噪声2.2.传动的平稳性传动的平稳性第9页/共64页3.3.载荷分布的均匀性载荷分布的均匀性 轮齿啮合过程中，工作齿面沿全齿高和全齿长上保持均匀接触，并且接触面积尽可能的大。引起应力集中，造成局部磨损，引起应力集中，造成局部磨损，轮齿折断，影响齿轮的使用寿命轮齿折断，影响齿轮的使用寿命第10页/共64页 齿轮传动过程中，非接触面之间一定要有合理的间隙。4.4.齿轮副侧隙的合理性齿轮副侧隙的合理性1.1.贮存润滑油贮存润滑油2.2.补偿齿轮的变形补偿齿轮的变形3.3.制造和安装误差所制造和安装误差所引起的尺寸变动引起的尺寸变动第11页/共6

5、4页不同齿轮的传动精度要求不同齿轮的传动精度要求 传动齿轮传递运动的准确性传动的平稳性载荷分布的均匀性动力齿轮载荷分布的均匀性齿轮副侧隙的合理性分度齿轮传递运动的准确性齿轮副侧隙为零第12页/共64页加工方法：按齿廓形成原理 仿形法 展成法7.2 7.2 加工误差的来源与分类加工误差的来源与分类第13页/共64页滚齿机滚刀进给0 0范成运动齿轮滚刀被加工齿轮第14页/共64页误差来源误差来源工艺系统：机床、夹具、刀具、齿坯本身安装、调整第15页/共64页第16页/共64页齿坯ej o o o o齿圈孔的同心圆o oej1 几何偏心 ej1 齿轮加工误差来源第17页/共64页2 运动偏心ey e

6、k+分度蜗轮加工误差1分度蜗轮 2 蜗杆 3 滚刀 4 齿坯 34e ej je ed do o 机床工作台回转轴线o o工件孔轴线o o 分度蜗轮几何轴线o o o o”12e ek kewo”o第18页/共64页第19页/共64页3 3 机床传动链的高频误差机床传动链的高频误差 原因：分度蜗杆的安装偏心和轴向蹿动 导致蜗轮（齿坯）转速不均匀，结果：加工出的齿轮有齿距偏差和齿形偏差 第20页/共64页4 4滚刀的安装误差和加工误差34e ej je ed do o 机床工作台回转轴线o o工件孔轴线o o 分度蜗轮几何轴线o o o o”12e ek kewo”o滚刀偏心 e ed d 第2

7、1页/共64页2.2.齿轮加工误差的分类齿轮加工误差的分类 按表现特征可分为4类：齿廓误差 齿距误差齿向误差 齿厚偏差齿廓相对于工件的旋转中心分布不均匀齿廓不是理论的渐开线齿面沿齿轮轴线方向的形状和位置误差齿厚相对于理论值在整个齿圈上不一致第22页/共64页 按方向特征可分为按方向特征可分为3 3类类径向误差 切向误差 轴向误差齿高方向 齿厚方向 齿向方向 第23页/共64页 按周期或频率特征可分长周期误差短周期误差传递运动的准确性工作平稳性以齿轮一转为周期以齿轮一齿为周期第24页/共64页圆柱齿轮传动公差第第公差公差组组传递运动的准确性传递运动的准确性 第第公差公差组组传动的平稳性传动的平稳

8、性 第第公差公差组组载荷分布的均匀性载荷分布的均匀性 GB/T10095.1-2001GB/T10095.2-2001第25页/共64页1.传递运动准确性的评定指标 2.传递运动平稳性的评定指标3.载荷分布均匀性的评定指标 4.影响侧隙的单个齿轮因素7.3 7.3 单个齿轮的评定指标单个齿轮的评定指标第26页/共64页-1-1 传递运动准确性的检测项目传递运动准确性的检测项目切向综合总偏差（F i）齿距累积总偏差（Fp）径向跳动（径向跳动（F Fr r）径向综合总偏差（Fi）公法线长度变动（公法线长度变动（F Fw w）第27页/共64页 单项评定指标 齿轮一转范围内，测头在齿槽内与齿高中部双

9、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。第28页/共64页 Fr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。第29页/共64页-2 -2 传动工作平稳性的检测项目传动工作平稳性的检测项目一齿切向综合偏差 f i一齿径向综合偏差 f i齿廓偏差 基圆齿距偏差基圆齿距偏差 f fpbpb单个齿距偏差 fpt 第30页/共64页-3-3 载荷分布均匀性的检测项目载荷分布均匀性的检测项目 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 （1 1）螺旋线总偏差螺旋线总偏差F F 在计值范围内，包容实际螺旋线迹线的两条设

10、计螺旋线迹线间的距离（2 2）螺旋线形状偏差 f ff f 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（3 3）螺旋线倾斜偏差f fhh 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第31页/共64页-4 -4 影响侧隙的单个齿轮因素影响侧隙的单个齿轮因素1 1 齿厚偏差f fSnSn齿厚的上偏差（ESnS）下偏差（ESni）一般都为负值2 公法线长度偏差第32页/共64页7.4 7.4 齿轮副评定指标齿轮副评定指标 1 轴线的平行度误差2 中心距偏差u 接触斑点u 齿轮副的侧隙第33页/共64页u齿轮副的接触斑点 在轻微制动下运转后，齿面上分布的

11、接触擦亮痕迹沿齿长方向 影响承载能力沿齿高方向 影响工作的平稳性第34页/共64页接触斑点精度等级56789按高度不小于55%50%45%40%30%按长度不小于80%70%60%50%40%摘自GB/T10095-1988第35页/共64页u齿轮副侧隙 齿轮副的最小极限侧隙应根据齿轮工作时的温度和润滑条件确定，与齿轮的精度等级无关。高温工作的传动齿轮，为保证正常润滑，避免发热卡死，要求有较大的侧隙；而需正反转或读数机构的齿轮，为避免空程，则要求较小的侧隙。第36页/共64页侧隙获得方法侧隙获得方法1.1.基齿厚制基齿厚制:即固定齿厚的极限偏差，通过改变中心距的基本偏差来获得不同的最小即固定齿

12、厚的极限偏差，通过改变中心距的基本偏差来获得不同的最小极限侧隙，此方法用于中心距可调的机构。极限侧隙，此方法用于中心距可调的机构。2.2.基中心距制基中心距制:即固定中心距的极限偏差，通过改变齿厚的上下偏差来即固定中心距的极限偏差，通过改变齿厚的上下偏差来得到不同的最小极限侧隙，国标采用后一种得到不同的最小极限侧隙，国标采用后一种.第37页/共64页jbnminjbnmin=jbn1+jbn2工作温度 润滑方式 圆周速度补偿温升引起的变形保证齿轮工作面的正常润滑最小法向极限侧隙最小法向极限侧隙第38页/共64页第39页/共64页Jbn2取决于润滑方式和齿轮工作的圆周速度润滑方式圆周速度 V m

13、/sV1010V2525V60V60喷油润滑0.01mn0.02mn0.03mn0.030.05mn油池润滑0.0050.01mn 注：mn为法向模数mm第40页/共64页7.6 7.6 渐开线圆柱齿轮精度设计渐开线圆柱齿轮精度设计 齿轮精度等级的确定齿轮副侧隙的确定 齿坯精度和齿轮表面粗糙度图样标注 第41页/共64页GB/T 10095.1-2001 渐开线圆柱齿轮 精度第1部分 轮齿同侧齿面偏差的定义 和允许值GB/T 10095.2-2001 渐开线圆柱齿轮 精度第2部分 径向综合偏差与径向跳动 的定义和允许值 GB/Z 18620.14 指导性技术文件第42页/共64页分度圆直径：5

14、10000mm法向模数：0.570mm齿宽：41000mm标准适用范围第43页/共64页一、渐开线圆柱齿轮精度等级1313个精度等级0 0、1 1、2 2 3 3 5 5 6 6 8 8 9 9 1212待用高精度等级中等精度等级最低精度等级7 7 GB/T10095.2GB/T10095.2（1 1）20012001第44页/共64页二、齿轮精度等级的选择 根据用途、使用要求、传递功率、圆周速度及其它技术要求而定，同时考虑切齿工艺及经济性。选择原则第45页/共64页 选择方法1 1计算法计算法 依据齿轮传动用途的主要要求，计算确定出其中一种使用要求的精度等级，再按其他方面要求，作适当协调，来

15、确定其它使用要求的精度等级.第46页/共64页 当对传递运动准确性没有特别要求时，第公差组的精度常比第公差组低一个等级。当所传递的功率不特别大时，第公差组一般采用和第公差组相同的精度等级。齿轮副中两齿轮对应公差组的精度采用同级，也允许不同级。齿轮圆周线速度第公差组的精度等级第47页/共64页2 2类比法类比法 依据以往产品设计、性能试验以及使用过程中所积累的经验、可靠的技术资料，经过与所设计的齿轮在用途、工作条件及技术性能上作对比后，选定其精度等级。第48页/共64页各种机械采用齿轮的精度等级 应用范围应用范围精度等级精度等级应用范围应用范围精度等级精度等级测量齿轮测量齿轮3 35 5拖拉机拖

16、拉机6 61010汽轮减速器汽轮减速器3 36 6一般用途的一般用途的减速器减速器6 69 9精密切削机床精密切削机床3 37 7轧钢设备的轧钢设备的小齿轮小齿轮6 61010一般金属切削一般金属切削机床机床5 58 8矿用绞车矿用绞车8 81010轻型汽车轻型汽车5 58 8起重机械起重机械7 71010重型汽车重型汽车6 69 9农业机械农业机械8 81111航空发动机航空发动机4 48 8第49页/共64页 圆柱齿轮精度的适用范围圆柱齿轮精度的适用范围 精度等级456789圆周速度(m/s)直齿轮35斜齿轮70直齿轮20斜齿轮40直齿轮至15斜齿轮至30直齿轮至10斜齿轮至15直齿轮至6

17、斜齿轮至10直齿轮至2斜齿轮至4工作条件与适用范围特别精密分度机构中或在最平稳、且无噪声的极高速情况下工作的齿轮；特别精密分度机构中的齿轮；高速汽轮机齿轮；检测67级齿轮用的测量齿轮精密分度机中或要求极平稳且无噪声的高速工作的齿轮；精密分度机构用齿轮；高速汽轮机齿轮；检测89级齿轮用测量齿轮要求最高效率且无噪声的高速平稳工作的齿轮；分度机构的齿轮；特别重要的航空、汽车齿轮；读数装置中特别精密传动的齿轮增速和减速用齿轮传动；金属切削机床进刀机构用齿轮；高速减速器用齿轮；航空、汽车用齿轮；读数装置用齿轮无需特别精密的一般机械制造用齿轮；分度链以外的机床传动齿轮；航空、汽车制造业中不重要齿轮；起重机

18、构用齿轮；农业机械中的小齿轮；通用减速器齿轮用于粗糙工作的齿轮第50页/共64页三.齿轮精度等级标注第51页/共64页 -0.330-0.330-0.495-0.495（）GB/T10095.22001GB/T10095.22001例：7 7-6-6 G M GB/T10095.22001-6-6 G M GB/T10095.220017 F L GB/T10095.22001表示齿轮第、公差组的精度分别为7级、6级、6级。齿厚上、下偏差代号分别为、。第52页/共64页齿厚极限偏差代号齿厚极限偏差代号齿厚极限偏差的数值=齿距极限偏差（fpt）的倍数 国标规定:14种齿厚极限偏差的数值，大写的英

19、文字母表示。第53页/共64页 齿厚极限偏差的确定齿厚极限偏差的确定 最小侧隙jbn min 齿厚上偏差Esns 齿厚公差Tsn齿厚下偏差Esni切齿径向进刀公差br齿圈径向跳动公差Fr第54页/共64页第55页/共64页第56页/共64页四.齿轮坯的精度和齿轮面粗糙度 种类种类项目名称项目名称尺寸尺寸公差公差齿顶圆直径的极限偏差齿顶圆直径的极限偏差轴孔或齿轮轴轴颈的公差轴孔或齿轮轴轴颈的公差键槽宽度键槽宽度b的极限偏差和尺寸的极限偏差和尺寸 d-t的极限的极限偏差偏差形位形位公差公差齿顶圆的径向跳动公差齿顶圆的径向跳动公差齿轮端面的跳动公差齿轮端面的跳动公差齿轮孔轴的圆柱度公差（齿轮孔轴的圆

20、柱度公差（0.3倍尺寸公差）倍尺寸公差）键槽的对称度公差键槽的对称度公差第57页/共64页齿轮精度等级1234567 8 9101112孔尺寸公差IT4IT4IT4IT4IT5IT6IT7IT8轴尺寸公差IT4IT4IT4IT4IT5IT6IT7IT8顶圆直径公差h6h7h8h9h11齿坯公差齿坯公差第58页/共64页齿坯基准面径向和端面跳动公差齿坯基准面径向和端面跳动公差分度圆直径/mm 精度等级 单位：m大于到1和23和45和6 7和89到12-1252.871118281254003.691422364008005.012203250第59页/共64页齿轮表面粗糙度齿轮表面粗糙度 齿面的

21、表面粗糙度对齿轮的传动精度(噪声和振动)、表面承载能力(点蚀、胶合和磨损)和弯曲强度(齿根过渡曲面状况)等都会产生很大的影响。齿轮精度等级56789轮齿齿面0.320.630.631.251.252.55（2.5）510齿面加工方法 磨齿磨或珩齿剃或珩齿精滚精插插齿或滚齿滚齿铣齿齿轮基准孔0.320.631.251.252.55齿轮轴基准轴颈0.320.631.252.5齿轮基准端面2.51.252.555齿轮顶圆1.252.55（6.3）单位：m第60页/共64页例：F 96102h8(-0.054)0f40H7(+0.025)0120.02143.3+0.20A其余6.3203.21.62.55550.0080.018A0.018A0.0060.0060.02A第61页/共64页第62页/共64页第63页/共64页感谢您的观看！第64页/共64页