互换性与技术测量 7.3.2圆柱齿轮精度标准

第十章 圆柱齿轮传动的互换性及检测
§10. 1 概述 §10. 2 圆柱齿轮的误差评定参数及检测 §10. 3 齿轮副的误差评定参数及检测 §10. 4 渐开线圆柱齿轮精度标准及应用
§10. 1 概述
在机械产品中，齿轮传动应用极为普遍，它广泛地用于传递 运动和动力以及精密分度。齿轮传动的质量和效率主要取决于齿 轮的制造精度和齿轮副的安装精度。要保证齿轮在使用过程中传 动准确平稳、灵活可靠、振动和噪声小等，就必须对齿轮误差和 齿轮副的安装误差加以限制。随着科学技术的发展和生产水平的 提高，产品对齿轮传动的性能要求也越来越高，因此了解齿轮误 差对其使用性能的影响，掌握齿轮的精度标准和检测技术具有重 要意义。
§10. 1 概述
现代制造业的特点是生产规模大、分工细、协作单位多、互换性
要求高。如何协调各个生产环节，使分散的、局部的生产部门和
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§10. 1 概述
在传动中，齿轮工作齿面应接触良好，均匀受载，以避免传动载荷
较大时齿面产生应力集中，引起齿面磨损加剧、早期点蚀甚至折断。
载荷分布的均匀性是指要求啮合齿面能较全面地接触，使齿面上的
载荷分布均匀，隙的合理性
齿侧间隙(简称侧隙)是指要求装配好的齿轮副啮合时非工作齿面
OO1(e1)。它是指由于齿坯定位孔与心轴之间有间隙，且因为两轴 线调整不重合造成的。
(2)运动偏心。由机床分度蜗轮的轴心线与机床工作台回转轴线
不重合产生的偏心为运动偏心，如图10-1中OO2(e2)。 (3)机床传动链周期误差。主要由传动链中分度机构各元件误差
引起，尤其是分度蜗杆的径向跳动和轴向跳动的影响。
渐开线齿廓的形成原理，利用专门的齿轮加工机床加工齿轮，如滚
齿、插齿、磨齿。

仅用于10～12级精度
公差组 检验组
附注
△fi’
综合项目，成批生产时优先选用
△ff与△fpb △ff能反映单个齿的齿形误差，
△ff与△fpt
而△fpb或△fpt反映出换齿时是
否平稳
II
*
f fβ
用于6级及以上精度的斜齿轮或 人字齿轮
△fi’’ 需保证齿形精度
△fpt与△fpb 用于9～12级精度
设计举例：
已知万能卧式铣床主轴箱内连接电动机的一对直齿圆
柱齿轮，m=3mm,α=20°,z1=21, z2=59, 齿宽b1=28mm， b2=28mm，齿轮材料为钢，线胀系数为α1=11.5×10-6/℃, 箱体材料为铸铁，线胀系数为α2=10.5×10-6/℃；电动机 转速为n1=1450r/min，齿轮箱采用喷油润滑，齿轮工作 温度t 1=80℃，箱体工作温度t2 =50℃；生产规模为批量 生产。试确定小齿轮的精度等级、检验项目及公差数
参见P232表12－3、12－4
齿轮精度等级的选择
一般情况下，齿轮的三个公差组选择相同的精 度等级。
根据齿轮使用要求和工作条件不同，允许对三 个公差组选择不同的精度等级。
同一公差组中的各项目必须同级。
检查和验收齿轮时，以三个公差组中最低精度 来评定齿轮的精度等级。
原则：满足使用要求的前提下，尽量选择较低
的精度等级。
方法：计算法、类比法 表12－6 各种机械中齿轮的精度等级
例如：
1. 分度、读数机构中的齿轮：
计算出齿轮一转范围内允许的最大转角误差，确定 第I公差组的精度等级，再确定其他公差组的精度等 级。
2. 高速动力齿轮： 根据圆周速度和噪声要求确定第II公差组的精度等 级，第III公差组不低于第II公差组的精度。

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3 评定齿轮精度的偏差项目及齿轮副侧隙的必检参数
在此标准中，将齿轮偏差与公差共用一个符号表 示，例如Fα既表示齿廓总偏差，也表示齿廓总公差。 单项要素测量所用的偏差符号用小写字母（如f）加上 相应的下标表示；若干单项要素偏差组成的“累积” 或“总”偏差所用的符号，采用大写字母（如F）加上 相应的下标表示。
这些误差在齿坯一转中多次重复出现，为短周期误 差。
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2.2 影响传动平稳性的因素
1. 基圆齿距偏差△fpb
基圆齿距偏差△fpb是指实际 基圆齿距与公称基圆齿距之差， 主要是由滚刀的基节偏差和齿形 误差产生的。
一对齿轮正常啮合时，当第 一个轮齿尚未脱离啮合时，第二 个轮齿应进入啮合。当两齿轮基 节相等时，这种啮合过程将平稳 地连续进行。若齿轮具有基圆齿 距偏差，则这种啮合过程将被破 坏，使瞬时速比发生变化，产生 撞击，引起振动和噪声，影响传 动平稳性。
一对齿轮轴线彼此不
平行，尽管齿轮本身制造 精度较高，也不能保证全 长接触。所以还必须控制 安装轴线的平行度误差。
安装轴线的平行度误差
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2.4 影响侧隙的因素
适当的侧隙是齿轮副正常工作的必要条件。侧隙可 用改变齿轮副中心距和减薄齿轮齿廓厚度的方法来获 得。
因此，影响侧隙的因素有：齿廓总偏差、齿距偏差 及径向跳动、齿厚偏差及齿轮安装轴线的中心距偏差。
单盘式渐开线检查仪工作原理
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3.1 评定齿轮精度的必检偏差项目
齿廓总偏差会造成齿廓面在啮合过程中使接 触点偏离啮合线，引起瞬时传动比的变化，破坏 了传动的平稳性。
合格条件：轮齿左、右齿面的齿廓总偏差△Fα 不大于齿廓总公差Fα
即
△Fα≤Fα
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3.1 评定齿轮精度的必检偏差项目

• 低速动力齿轮（如轧钢机、矿山机械及起 重机械用的齿轮），其特点是传递功率大、 速度低。主要要求是齿面接触良好，而对 运动的准确性和传动平稳性则要求不高。
检验项目的选择：在生产中，无须对所
有全部项目进行检验。标准推荐的基本检验 项目是：齿轮累积总偏差Fp、单个齿距偏差fpt 、齿廓总偏差F和螺旋线总偏差F。
第十一章 圆柱齿轮传动公差及检测
在机械产品中，齿轮传动的应用是极为 广泛的。各种机械上所用的齿轮，对齿轮 传动的要求因用途的不同而异，但归纳起 来有以下四项：
1、传递运动的准确性——即要求齿轮在一转范围内， 最大的转角误差限制在一定的范围内，以保证从 动件与主动件运动协调一致。
2、传动的平稳性——即要求齿轮传动瞬间传动比变 化不大。因为瞬间传动比的突然变化，会引起齿 轮冲击，产生噪声和振动。
E sns1 E sns 2
cos n
f
2 sin n
Jn
E sns
j n min J 2 cos n
n
f
tan n
Ts Fr 2 br 2 2 tan n
E sni ( E sns Ts )
例 11-1
(1)计算齿轮副的最小极限侧隙jmin
由表11 - 9查得：
jn min 1 20mn 20 5 100m
按各项误差对齿轮传动性能的影响，可将各 误差分为Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ三类。
• 分度、读数齿轮（如精密机床分度机构和 仪器读数机构中的齿轮）用于传递精确的 角位移，其主要要求是传递运动的准确性。 因此先定出第Ⅰ类误差的精度等级，然后 再根据工作条件确定其它精度要求。
• 高速动力齿轮（如汽轮机减速器齿轮）用 于传递大的动力。其特点是传递功率大、 速度高。主要要求传动平稳，噪声及振动 小，同时对齿面接触也有较高的要求。对 这类齿轮首先根据圆周速度或噪声强度要 求确定第Ⅱ类误差的精度等级。