圓柱齒輪傳動(dòng)的互換性

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1、第一節(jié) 概 述 性質(zhì)：常用件，齒廓部分結(jié)構(gòu)是標(biāo)準(zhǔn)的，其他部分單獨(dú)設(shè) 計(jì)。用于傳動(dòng)，傳動(dòng)效率高。 傳動(dòng)形式： 圓柱齒輪 傳遞兩平行軸間運(yùn)動(dòng) 圓錐齒輪 傳遞兩相交軸間運(yùn)動(dòng) 蝸輪、蝸桿 傳遞兩交叉軸間運(yùn)動(dòng) 圓柱齒輪 圓錐齒輪 蝸輪蝸桿 要求一對(duì)齒輪在嚙合時(shí)，在非工作齒面 間要有一定的 齒側(cè)間隙 ，用來貯油、承受 變形。 一、圓柱齒輪傳動(dòng)的要求 .傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性 .傳動(dòng)的平穩(wěn)性 .載荷分布的均勻性 .齒側(cè)間隙合理性 指齒輪在一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，最大轉(zhuǎn)角誤差不超過一定的限度。 要求齒輪在轉(zhuǎn)一齒范圍內(nèi)，瞬時(shí)傳動(dòng) 比變動(dòng)不超過一定的限度。 要求一對(duì)齒輪嚙合時(shí)，工作齒面要保證 一定的接觸面積，從而避免應(yīng)力集中，減

2、少齒面磨損，提高齒面強(qiáng)度和壽命。 傳遞準(zhǔn)確、 傳動(dòng)平穩(wěn)、 承載均勻、側(cè)隙合理 對(duì)齒輪的工作要求： 1.齒輪的加工方法 齒輪副通過輪齒嚙合實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)，齒輪的輪齒可用 滾齒 、 插齒 、 剃齒 、 磨齒 等切齒工藝獲得。 2.齒輪的加工誤差 分析 （ 1）偏心 1）幾何偏心：齒輪齒圈軸線與工作軸線不重合。屬于徑向誤差。 齒坯安裝偏心 加工的齒輪形狀 2）運(yùn)動(dòng)偏心：齒輪齒距和公法線長度在局部上變長或變短。屬 于切向誤差。 分度蝸輪 6安裝偏心 加工出的齒輪形狀 （ 2）機(jī)床傳動(dòng)鏈的誤差 當(dāng)蝸桿有安裝誤差，會(huì)將誤差帶到被加工的輪齒上， 會(huì)產(chǎn)生齒距誤差和齒形誤差。 （ 3）滾刀的加工誤差 滾刀本身的齒形等

3、誤差，必然會(huì)被復(fù)映到零件上。 （ 4）滾刀的安裝誤差 使齒輪產(chǎn)生徑向誤差，滾刀刀架導(dǎo)軌或齒坯軸線相 對(duì)于工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸線的傾斜及軸向竄動(dòng)，使?jié)L到的進(jìn)刀 方向與理論方向不一致，造成齒歪斜，產(chǎn)生齒向誤差。 一、齒輪傳動(dòng)準(zhǔn)確性的應(yīng)檢指標(biāo)及檢測(cè) 1.齒距累積總偏差 Fp 2.齒距累積偏差 Fpk 指在齒輪端平面上，在接近齒高中部的與齒輪基準(zhǔn) 軸線同心的圓上，任意兩個(gè)同側(cè)齒面間的實(shí)際弧長與公 稱弧長之代數(shù)差的最大絕對(duì)值。 齒序 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 F p 1.齒距累積總偏差 Fp 齒距分布不均勻 指在齒輪端平面上，在接近齒高中部的與齒輪基準(zhǔn) 軸線同心的圓上，任意 K個(gè)齒

4、距的實(shí)際弧長與公稱弧長 的代數(shù)差。 2.齒距累積偏差 Fpk 合格條件： Fp Fp -Fpk Fpk+ Fpk 注意： 對(duì)于一般齒輪傳動(dòng)，不需要評(píng)定 Fpk。 對(duì)于齒數(shù)較多且精度要求很高的齒輪，要求評(píng)定一段 齒范圍內(nèi)（ k個(gè)齒距范圍內(nèi)）的齒距累積偏差 Fpk。 （ 1） 絕對(duì)測(cè)量法 :把實(shí)際 齒距直接與理論齒距比較 ，以獲得齒距偏差的角度 值或線性值。 3.檢測(cè)方法： 3.檢測(cè)方法： （ 2）相對(duì)測(cè)量法：使用雙測(cè) 頭式齒距比較儀測(cè)量。 缺點(diǎn)：測(cè)量基準(zhǔn)不是被測(cè)齒 輪的基準(zhǔn)軸線，測(cè)量精度受 被測(cè)齒輪齒頂圓柱面對(duì)其基 準(zhǔn)軸線的徑向圓跳動(dòng)的影響 。 二、影響傳動(dòng)平穩(wěn)性應(yīng)檢指標(biāo)及檢測(cè) 在分度圓上（允許

5、在齒高中部測(cè)量）， 實(shí)際齒距與公稱齒距之差。公稱齒距是指 所有實(shí)際齒距的平均值 。 包容實(shí)際齒廓工作部分且距 離為最小的兩條設(shè)計(jì)齒廓之 間的法向距離是齒廓總偏差 是指實(shí)際齒廓對(duì)設(shè)計(jì)齒廓的 偏離量 （ 1） fpt 與 Fp、 Fpk是用 同一量具測(cè)量的，用 所測(cè)量得到的各個(gè)實(shí) 際齒距的平均值作為 理論齒距。 （ 2） F 通常用漸開線測(cè)量儀 來測(cè)量。 評(píng)定齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)性 的精度時(shí)，應(yīng)在被測(cè) 齒輪圓周上測(cè)量均勻 分布的三個(gè)輪齒或更 多的輪齒左右齒面的 輪廓總偏差，取其中 的最大值作為評(píng)定值 。 合格條件 fpt在 fpt之間 FmaxF 三 、 輪齒載荷分布均勻性的應(yīng)檢指標(biāo)及 檢測(cè) 1.在齒寬方

6、向是螺旋線總偏差 F 2.在齒高方向是傳動(dòng)平穩(wěn)性的應(yīng)檢 指標(biāo) 1.在齒寬方向是螺旋線總偏差 F 在基圓柱的切 平面內(nèi) ， 在齒寬工 作部分范圍內(nèi)包容 實(shí)際螺旋線且距離 為最小的兩條設(shè)計(jì) 螺旋線之間的法向 距離為螺旋線總偏 差 。 3.檢測(cè)方法 通常使用螺旋線偏 差測(cè)量儀來測(cè)量 。 評(píng)定輪齒載荷分 布均勻性的精度時(shí)， 應(yīng)在被測(cè)齒輪圓周上 測(cè)量均勻分布的三個(gè) 輪齒或更多的輪齒左 右齒面的螺旋線總偏 差，取其中的最大值 作為評(píng)定值。 四 、 評(píng)定齒輪齒厚減薄量用的側(cè)隙指標(biāo) 及檢測(cè) 1.齒厚偏差 Esn (極限偏差 Esns,Esni) 2.公法線平均長度偏差 Ew (極限偏差 Ews， Ewi) 1

7、.齒厚偏差 Esn (極限偏差 Esns,Esni) 指在分度圓柱面上齒厚的實(shí)際值與其公稱值之差。 通常測(cè)量弦 齒厚。 齒厚偏差檢測(cè) （ 1）使用游標(biāo)測(cè)齒卡尺來測(cè)量 （ 2）測(cè)量的參數(shù)為弦齒厚 （ 3）缺點(diǎn)： 以齒頂圓為測(cè)量基準(zhǔn) ，因而，測(cè)量精度受齒頂 圓精度影響大。 2.公法線長度偏差 Ew(極限偏差 Ews， Ewi) W= mcos 3.14（ k-0.5） +zinv 2x msin 式中： k為跨齒數(shù)； m 為模數(shù)； Z為齒 數(shù)； inv為漸開 線函數(shù)， inv20 =0.014904 指實(shí)際公法線長度 W與公稱公法線長度之差。 k = Z / 180 +0.5 與測(cè)量齒厚相比，測(cè)量

8、公法線長度的測(cè)量精度不 受齒頂圓直徑偏差和齒頂圓柱面對(duì)齒輪基準(zhǔn)軸線的徑 向圓跳動(dòng)的影響，因而，應(yīng)優(yōu)選測(cè)量公法線長度。 注意： 第四節(jié) 評(píng)定齒輪精度時(shí)可采用的指標(biāo) 及檢測(cè) 用某種切齒方法生產(chǎn)第一批齒輪時(shí)，為了掌握 該齒輪加工后的精度是否達(dá)到規(guī)定的要求，需要按 第三節(jié)所述的應(yīng)檢精度指標(biāo)對(duì)齒輪進(jìn)行檢測(cè)。合格 后，在工藝條件不變的條件下，用這種切齒方法繼 續(xù)生產(chǎn)圖樣的齒輪時(shí)，以及作分析研究時(shí)，可以用 下列的指標(biāo)來評(píng)定齒輪傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性和傳動(dòng)平穩(wěn) 性的精度。 Fi是指被測(cè)齒輪與理想精確的測(cè)量齒輪單面嚙合時(shí)，在 被測(cè)齒輪一轉(zhuǎn)內(nèi)，實(shí)際圓周位移與理論圓周位移之差的總幅度值。 1.切向綜合總偏差 Fi和一齒切向

9、綜合偏差 fi fi指被測(cè)齒輪與理想精確的測(cè)量齒輪單面嚙合 時(shí)，在被測(cè)齒輪一齒距角內(nèi)實(shí)際圓周位移與理論圓周 位移之差的最大幅度值，以弧長計(jì)。 360 轉(zhuǎn) 角 誤 差 轉(zhuǎn)角 Fi fi 在齒輪一周內(nèi)，測(cè)頭在齒槽內(nèi)于齒高中部雙面接觸，測(cè)頭 相對(duì)于齒輪軸線的最大變動(dòng)量。 2.齒圈徑向圓跳動(dòng) Fr（公差 Fr） 3.徑向綜合總偏差 Fi （公差 Fi ）和一齒 徑向綜合偏差 fi 是指被測(cè)齒輪與理想精確的測(cè)量齒輪雙面嚙合時(shí)，在被測(cè)齒 輪一轉(zhuǎn)內(nèi)，雙嚙中心距的最大變動(dòng)量。 適用 范圍 本標(biāo)準(zhǔn)適用于漸開線圓柱齒輪 精度 等級(jí) 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)齒輪規(guī)定了 13個(gè)精度等級(jí)， 0級(jí)最高， 12級(jí)最低。 精度等級(jí)的選擇 根據(jù)

10、用途、使用條件、經(jīng)濟(jì)性確定主要項(xiàng)目的精度等 級(jí)。然后再確定其他項(xiàng)目的精度等級(jí)。精度等級(jí)的選擇有 類比法、表格法及計(jì)算法，一般采用類比法。 對(duì) Fi、 fi分別 規(guī)定 了 9個(gè)精度等級(jí)， 4、 5、 6-12級(jí)。 5 級(jí)精度是各級(jí)精度中的基礎(chǔ)級(jí)。 1.根據(jù)使用要求不同，允許三項(xiàng)精度指標(biāo)選用不同的等級(jí) 。但在同一項(xiàng)應(yīng)檢指標(biāo)內(nèi)，各項(xiàng)公差與極限偏差應(yīng)保持相 同的精度等級(jí)。 2.齒輪副中兩個(gè)齒輪的精度等級(jí)一般取同級(jí)，也允許取成 不同等級(jí)。此時(shí)按精度較低者確定齒輪副等級(jí)。 3.分度、讀數(shù)齒輪主要要求是傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性，即控制齒 輪傳動(dòng)比的變化，可根據(jù)傳動(dòng)鏈要求的準(zhǔn)確性選擇第 項(xiàng) 精度等級(jí)。而第 項(xiàng)的誤差是第

11、 項(xiàng)誤差的組成部分，相 互關(guān)聯(lián)，一般可取同級(jí)。分度、讀數(shù)齒輪對(duì)傳遞功率要求 不高，第 項(xiàng)的可低一級(jí)。 4.對(duì)高速動(dòng)力齒輪要求 控制瞬時(shí)傳動(dòng)比 的變化，應(yīng)首先選 擇第 項(xiàng)的精度級(jí)。當(dāng)速度很高時(shí)第 項(xiàng)的精度可取同級(jí) ，速度不高時(shí)可選稍低等級(jí)。為保證一定的接觸精度要求 ，故第 項(xiàng)精度不宜低于第 項(xiàng)。 5.對(duì) 承載齒輪 要求載荷在齒寬上均勻分布，應(yīng)首先確定第 項(xiàng)的精度等級(jí)，第 、 項(xiàng)的精度可稍低，低速重載時(shí) 第 項(xiàng)的可稍低于第 項(xiàng)，中速輕載時(shí)則采用同級(jí)精度。 6.三項(xiàng)精度要求選不同精度時(shí)以不超過一級(jí)為宜。 齒輪精度的圖樣標(biāo)注 例： 7GB/T10095.1-2001 表示所有精度指標(biāo)的公差精度等級(jí)同為

12、 7級(jí)。 例： 8(Fp、 fpt、 F)、 7（ F） GB/T10095.1-2001 表示齒輪傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性的精度等級(jí)為 8級(jí)；齒輪傳 動(dòng)平穩(wěn)性精度等級(jí)為 8級(jí)；輪齒載荷分布均勻性的精度等 級(jí)為 7級(jí)。 齒輪精度的圖樣標(biāo)注 GB/T10095-88 第 公差 組等級(jí) 第 公差 組等級(jí) 第 公差組等級(jí) 齒厚上偏差 Ess 齒厚下偏差 Esi 1） 7FL GB10095-88 2） 7-6-6GM GB10095-88 第六節(jié) 齒輪副的誤差及公差 一對(duì)齒輪中心距偏差和軸線平行度誤差對(duì)齒輪傳動(dòng)的 要求都有影響。前者影響側(cè)隙大小，后者影響載荷分布均 勻性。 一、齒輪副中心距極限偏差 fa 是指

13、在箱體兩側(cè)軸承跨距 L的范 圍內(nèi)，齒輪副兩條軸線之間的實(shí) 際距離與公稱中心距之差。 二、軸線平行度公差 軸線平面上的平行度誤差是指實(shí)際被測(cè)軸線在軸線 平面上的投影對(duì)基準(zhǔn)軸線的平行度誤差 三、齒輪副的接觸斑點(diǎn) 是指對(duì)安裝好的齒輪副，在輕微制動(dòng)下，運(yùn)轉(zhuǎn)后齒面 上分布的接觸擦亮痕跡。 接觸痕跡的大小 在齒面展開圖上用百 分比計(jì)算 第八節(jié) 圓柱齒輪精度設(shè)計(jì)及應(yīng)用 例題解： 1.確定齒輪的精度等級(jí) 小齒輪的分度圓直徑 d1=60.606 大齒輪的分度圓直徑 d2=239.394 公稱中心距 a=150 齒輪圓周速度 v=1.04m/s. 查 表 12-9、 10，選取 第 1項(xiàng)精度為 8級(jí) ，確定 第

14、2項(xiàng)精度為 8級(jí) ， 第 項(xiàng)定為 7級(jí) 。小齒輪精度等級(jí)為 8-8-7。 2.確定齒輪的應(yīng)檢指標(biāo)公差 查表 12-5，大齒輪的四項(xiàng)應(yīng)檢精度指標(biāo)的公差為： Fp=0.070 fpt= 0.018 F=0.025 F =0.021. 3.確定公稱齒厚及極限偏差 齒厚上偏差 =-0.061 齒厚下偏差 =-0.174 4.確定公稱公法線長度及極限偏差 W= 87.552 EWs=Esns cosn - 0.72Fr sinn =-61 cos20 - 0.72 56sin20 =-71m EWm=Esni cosn + 0.72Fr sinn =-174 cos20 + 0.72 56sin20 =-150m 則，公法線長度為 87.552 -0.071 -0.150 圖樣標(biāo)注 標(biāo)題欄 模數(shù) mn 3 齒數(shù) z 79 壓力角 20 螺旋角及方向 8 634” 精度等級(jí) 8-8-7 GB/T10095.1-2001 齒距累積總公差 Fp 0.070 單個(gè)齒距極限偏差 fpt 0.018 齒廓總公差 F 0.025 螺旋線總公差 F 0.021 公法線 長度 跨齒數(shù) k 10 公稱值 W 87.552 極限偏 差 Ews -0.071 Ewi -0.150 配偶齒輪齒數(shù) z 20 中心距及極限偏差 a 150 0.032