第11章渐开线园柱齿轮精度及检测新.ppt

1 1齿轮传动的使用要求；齿轮传动的使用要求；2 2齿轮加工误差概述及其检测；齿轮加工误差概述及其检测；3 3齿轮误差项目、公差组及检验组；齿轮误差项目、公差组及检验组；4 4齿轮副误差和检验项目；齿轮副误差和检验项目；5 5渐开线圆柱齿轮精度标准、齿轮副侧隙、渐开线圆柱齿轮精度标准、齿轮副侧隙、齿坯精度；齿坯精度；6.6.齿轮公差的图样标注；齿轮公差的图样标注；7.7.渐开线圆柱齿轮新国家标准简介。渐开线圆柱齿轮新国家标准简介。第第1111章章 渐开线圆柱齿轮精度及检测渐开线圆柱齿轮精度及检测 本章学习目的是了解渐开线圆柱齿轮的本章学习目的是了解渐开线圆柱齿轮的公差标准及其应用。学习要求是了解具有互公差标准及其应用。学习要求是了解具有互换性的齿轮和齿轮副必须满足的四项使用要换性的齿轮和齿轮副必须满足的四项使用要求；通过分析各种加工误差对齿轮传动使用求；通过分析各种加工误差对齿轮传动使用要求的影响，理解渐开线齿轮精度标准所规要求的影响，理解渐开线齿轮精度标准所规定的各项公差及极限偏差的定义和作用；初定的各项公差及极限偏差的定义和作用；初步掌握齿轮精度等级和检验项目的选用以及步掌握齿轮精度等级和检验项目的选用以及确定齿轮副侧隙的大小的方法；掌握齿轮公确定齿轮副侧隙的大小的方法；掌握齿轮公差在图样上的标注。差在图样上的标注。第第1111章章 渐开线圆柱齿轮精度及检测渐开线圆柱齿轮精度及检测 齿轮的主要功能是传递运动和动力，作为现代产品中齿轮的主要功能是传递运动和动力，作为现代产品中应用极为广泛的元件，对其使用要求主要规定了下述应用极为广泛的元件，对其使用要求主要规定了下述四个方面：四个方面：传递运动的准确性：传递运动的准确性：运动精度运动精度。为了保证齿轮传。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动的运动精度，应限制齿轮一转中最大转角误差ii 。从而保障从动件和主动件运动协调一致；。从而保障从动件和主动件运动协调一致；传动的平稳性：传动的平稳性：运动平稳性精度运动平稳性精度。要求齿轮运转。要求齿轮运转平稳，没有冲击、振动和噪声。要限制一齿距角平稳，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范围内转角误差的最大值i i R R 。载荷分布的均匀性载荷分布的均匀性：接触精度：接触精度。要求齿轮在接触。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。应力集中，造成局部磨损，影响齿轮的使用寿命。传动侧隙：传动侧隙：齿侧间隙齿侧间隙。在齿轮传动过程中，非接。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触面一定要有合理的间隙。一方面为了贮存润滑油，一方面为了补偿齿轮的制造、变形误差、安油，一方面为了补偿齿轮的制造、变形误差、安装误差。装误差。(否则造成齿轮在传动过程的卡死或烧伤否则造成齿轮在传动过程的卡死或烧伤)上述上述4 4项要求，前项要求，前3 3项是针对齿轮本身提出的，第项是针对齿轮本身提出的，第4 4项项是对齿轮副的要求。对于不同用途、不同工作条件的是对齿轮副的要求。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。齿轮其侧重点也应有所不同。对于分度机构或仪器仪表中读数机构的齿轮，齿对于分度机构或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轮一转中的转角误差不超过1122，甚至是几，甚至是几秒，此时，传递运动准确性是主要的；当需要可秒，此时，传递运动准确性是主要的；当需要可逆传动时，应对齿侧间隙加以限制，以减少反转逆传动时，应对齿侧间隙加以限制，以减少反转时的空程误差。时的空程误差。对于高速、大功率传动装置中用的齿轮，如汽轮对于高速、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，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，以减少很高，特别是瞬时传动比的变化要求小，以减少振动和噪声；振动和噪声；对于轧钢机、起重机、运输机、透平机等低速重对于轧钢机、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，既主要要求载荷分布均匀性，接触精度要求较高，既主要要求载荷分布均匀性，同时要求齿侧间隙也应足够大，而对其运动精度同时要求齿侧间隙也应足够大，而对其运动精度则要求不高。则要求不高。通常的汽车、拖拉机及机床的变速箱齿轮往往考通常的汽车、拖拉机及机床的变速箱齿轮往往考虑运动平稳性，以降低噪声。虑运动平稳性，以降低噪声。影响上述影响上述4 4项要求的误差因素，主要包括齿轮的项要求的误差因素，主要包括齿轮的加工加工（制造）误差和齿轮副的安装（制造）误差和齿轮副的安装误差。误差。为了便于分析齿轮的各种制造误差对齿轮传动质量的为了便于分析齿轮的各种制造误差对齿轮传动质量的影响，按误差相对于齿轮的方向特征，可分为影响，按误差相对于齿轮的方向特征，可分为、和和；齿轮为圆周分度零件，其误差具有周期性，按误差在齿轮为圆周分度零件，其误差具有周期性，按误差在齿轮一转中是否多次出现，即在齿轮一转中出现的周齿轮一转中是否多次出现，即在齿轮一转中出现的周期或频率，可分为以齿轮一转为周期的期或频率，可分为以齿轮一转为周期的，或或，它主要影响传递运动的准确性；以及以，它主要影响传递运动的准确性；以及以齿轮一齿为周期的齿轮一齿为周期的，或，或，它主要，它主要影响工作平稳性。影响工作平稳性。在机械制造中，齿轮的加工方法按齿廓的形成原理在机械制造中，齿轮的加工方法按齿廓的形成原理可分成：可分成：范成法范成法：滚齿机上用滚刀切割滚齿加工。：滚齿机上用滚刀切割滚齿加工。仿形法仿形法：铣床上用成型铣刀加工。：铣床上用成型铣刀加工。范成法加工产生误差：范成法加工产生误差：1)1)齿轮孔几何中心与加工时旋转中心不重合齿轮孔几何中心与加工时旋转中心不重合几何偏心几何偏心e e几几2)2)分度蜗轮安装偏心及加工误差分度蜗轮安装偏心及加工误差运动偏心运动偏心e e运运(上述两项产生齿轮误差以齿轮一转为周期上述两项产生齿轮误差以齿轮一转为周期-长周期误差长周期误差)3)3)传动链高频误差传动链高频误差4)4)滚刀安装误差滚刀安装误差e e刀刀和滚刀加工误差和滚刀加工误差(上述两项产生齿轮误差在齿轮一转中多次重复出现，是上述两项产生齿轮误差在齿轮一转中多次重复出现，是短周期误差，即高频误差短周期误差，即高频误差)1234e几几e运运e刀刀e蜗杆蜗杆oooooooo机床工作台回转轴线机床工作台回转轴线oo 工件孔轴线工件孔轴线 oo分度蜗轮几何轴线分度蜗轮几何轴线1-1-分度蜗轮分度蜗轮2-2-分度蜗杆分度蜗杆3-3-滚刀滚刀4-4-工件齿坯工件齿坯 以滚切直齿圆柱齿轮为例，分析在切齿过程中所产生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的主要加工误差 。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(e几几)，也称几何偏，也称几何偏心，是齿坯在机床上安装时，齿坯基准轴线心，是齿坯在机床上安装时，齿坯基准轴线O O1 1O O1 1与与工作台回转轴线工作台回转轴线OOOO不重合形成的偏心不重合形成的偏心e e。加工时，。加工时，滚刀轴线与工作台回转轴线滚刀轴线与工作台回转轴线OOOO距离保持不变，但距离保持不变，但与齿坯基准轴线与齿坯基准轴线O O1 1O O1 1的距离不断变化（最大变化量的距离不断变化（最大变化量为为2e2e）。使齿轮一边齿高增大（轮齿变得瘦尖），）。使齿轮一边齿高增大（轮齿变得瘦尖），另一边齿高减小（轮齿变得粗肥），滚切成如图另一边齿高减小（轮齿变得粗肥），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化，故称为径向误差。工作时产生径向发生了变化，故称为径向误差。工作时产生以一转为周期的转角误差，使传动比不断改变。以一转为周期的转角误差，使传动比不断改变。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(e(e运运)。O O”O O”为机床分度蜗轮的轴线，它与机床心轴的轴为机床分度蜗轮的轴线，它与机床心轴的轴线线O OO O不重合，形成安装偏心不重合，形成安装偏心e e运运。这时尽管螺杆匀。这时尽管螺杆匀速旋转，蜗杆与蜗轮啮合节点的线速度相同，但速旋转，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，从而使蜗轮和齿坯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（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。e e运运使工作台按使工作台按正弦规律以一转为周期时快时慢旋转，使齿轮产正弦规律以一转为周期时快时慢旋转，使齿轮产生的偏心误差称为生的偏心误差称为运动偏心运动偏心。运动偏心并不产生运动偏心并不产生径向误差，而使齿轮产生切向误差。径向误差，而使齿轮产生切向误差。以上两项误差均以齿坯一转为周期，是长周期误差。以上两项误差均以齿坯一转为周期，是长周期误差。它影响齿轮的运动均匀性。它影响齿轮的运动均匀性。机床分度蜗轮的安装偏心（机床分度蜗轮的安装偏心（e e蜗杆蜗杆）和轴向窜动。此）和轴向窜动。此误差使蜗轮（齿坯）转速不均匀，加工出的齿轮误差使蜗轮（齿坯）转速不均匀，加工出的齿轮有齿距偏差和齿形偏差，如蜗杆为单头，蜗轮为有齿距偏差和齿形偏差，如蜗杆为单头，蜗轮为n n牙，则在蜗轮（齿坯）一转中产生牙，则在蜗轮（齿坯）一转中产生n n次误差。这些次误差。这些都是都是机床传动链的高频误差机床传动链的高频误差。滚刀偏心（滚刀偏心（e e刀刀）、轴线倾斜及轴向窜动。此误差）、轴线倾斜及轴向窜动。此误差使加工出的齿轮径向和轴向都产生误差，如滚刀使加工出的齿轮径向和轴向都产生误差，如滚刀单头，齿轮单头，齿轮z z牙，则在齿坯一转中产生牙，则在齿坯一转中产生z z次误差。次误差。滚刀本身的基节、齿形等制造误差。此误差会复滚刀本身的基节、齿形等制造误差。此误差会复映到被加工齿轮的每一齿上，使之产生基节偏差映到被加工齿轮的每一齿上，使之产生基节偏差和齿形误差。和齿形误差。以上两项误差在齿坯一转中多次重复出现，为短周期以上两项误差在齿坯一转中多次重复出现，为短周期误差或高频误差。此误差会引起齿轮瞬时传动比的急误差或高频误差。此误差会引起齿轮瞬时传动比的急剧变化，影响齿轮的工作平稳性，在高速传动中，将剧变化，影响齿轮的工作平稳性，在高速传动中，将产生振动和噪声。产生振动和噪声。按齿轮各项误差对齿轮传动使用性能的主要影响，将按齿轮各项误差对齿轮传动使用性能的主要影响，将齿轮加工误差划分为三组：齿轮加工误差划分为三组：影响运动准确性的误差；影响运动准确性的误差；影响传动平稳性的误差；影响传动平稳性的误差；影响载荷分布均匀性的误差。影响载荷分布均匀性的误差。影响运动准确性的误差包括下面的五项，它们也是影响运动准确性的误差包括下面的五项，它们也是运运动精度动精度(齿轮传递运动的准确性齿轮传递运动的准确性)的评定指标：的评定指标：切向综合误差（切向综合误差（FF i i）-单啮仪单啮仪 齿距累积误差（齿距累积误差（FFp p）-万能测齿仪相对测量万能测齿仪相对测量 及及K K个齿距累积误差（个齿距累积误差（FFpkpk）齿圈径向跳动（齿圈径向跳动（F Fr r）-齿圈径向跳动检查仪齿圈径向跳动检查仪 径向综合误差（径向综合误差（F Fi i）-双啮仪双啮仪 公法线长度变动（公法线长度变动（F Fw w）-公法线千分尺公法线千分尺 切向综合误差（切向综合误差（FF i i）指被测齿轮与理想精确的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，实际转角测量齿轮单面啮合时，在被测齿轮一转内，实际转角与公称转角之差的总幅度值。