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1、第十章 圓柱齒輪公差與檢測,1 齒輪傳動的使用要求 2 影響齒輪使用要求的主要誤差 3 齒輪的強制性檢測精度指標、側(cè)隙指標及其檢測 4 評定齒輪精度時可采用的非強制性檢測精度指標及 其檢測 5 齒輪精度指標的公差(偏差允許值)及其精度等級 與齒輪坯公差 6 齒輪副中心距極限偏差和軸線平行度公差 7 圓柱齒輪精度設(shè)計示例,1 齒輪傳動的使用要求,一、齒輪傳遞運動的準確性 齒輪在一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)傳動比變化應(yīng)盡量小,以保證主、從 動輪的運動協(xié)調(diào)。引起傳遞運動不協(xié)調(diào)的傳動比最大變化 量以齒輪一轉(zhuǎn)為周期。,圖10-1,圖10-2,二、齒輪的傳動平穩(wěn)性,齒輪回轉(zhuǎn)過程中瞬時傳動比變化應(yīng)盡量小,以減少撞擊
2、、 振動和噪聲。瞬時傳動比的變化是由頻繁出現(xiàn)的齒輪每個齒距 角范圍內(nèi)的單齒誤差引起的,影響齒輪傳動平穩(wěn)性。 三、輪齒載荷分布的均勻性 齒輪工作時其工作齒面應(yīng)接觸良好,避免載荷集中于局部 齒面,以獲得較大的承載能力和較長的壽命。 四、側(cè)隙 齒輪傳動裝置裝配后,主、從動齒輪工作齒面接觸嚙合時, 相鄰的兩個非工作齒面之間形成的側(cè)隙(圖10-34)應(yīng)適當(dāng),用 以儲存潤滑油和補償熱變形、彈性變形。,圖10-34,,2 影響齒輪使用要求的主要誤差,以滾齒為例來分析。 一、影響齒輪傳遞運動準確性的主要誤差 影響齒輪傳遞運動準確性的誤差,是齒輪齒距分布不 均勻而產(chǎn)生的以齒輪一轉(zhuǎn)為周期的誤差,來源于齒
3、輪幾 何偏心e1和運動偏心e2 。兩者綜合產(chǎn)生齒距累積總偏差。 1. 齒輪幾何偏心 幾何偏心e1 是指齒輪坯基準孔軸線與機床工作臺上的 心軸的軸線的偏心(圖10-4)。切齒時以心軸軸線為圓 心的圓上齒距分布均勻,由于e1 ,工作時以齒輪基準軸線 為圓心的圓上齒距分布不均勻(圖10-5) 。,,圖10-4,圖10-5,2. 齒輪運動偏心 運動偏心e2是指機床分度蝸輪幾何偏心e1y復(fù)映到被切齒 輪上的誤差(圖10-6),因而使以齒輪基準軸線為圓心的圓 上齒距分布不均勻(圖10-7)。 圖10-6,2. 齒輪運動偏心 運動偏心e2是指機床分度蝸輪幾何偏心e1y復(fù)映到被切齒 輪上的誤
4、差(圖10-6),因而使以齒輪基準軸線為圓心的圓 上齒距分布不均勻(圖10-7)。 圖10-7,二、影響齒輪傳動平穩(wěn)性的主要誤差,影響齒輪傳遞運動準確性的誤差,是齒輪各個實際齒距 不相等(單個齒距偏差)和各個齒廓的形狀誤差(齒廓偏 差),來源于上一節(jié)所述引起齒輪齒距分布不均勻的加工 誤差及齒輪刀具和機床分度蝸桿的制造誤差和安裝誤差。 三、影響輪齒載荷分布均勻性的主要誤差 齒輪嚙合時使齒面接觸不均勻的誤差,在齒寬方向上是 齒向誤差(直齒輪的輪齒方向不平行于齒輪基準軸線)或 螺旋線偏差,在齒高方向上是齒廓形狀誤差。 前者來源于機床刀架導(dǎo)軌傾斜和齒輪坯端面的軸向跳
5、動 (圖10-8、圖10-9、圖10-10),后者來源于第二節(jié)所述的 因素。,,圖10-8 圖10-9,圖10-10 四、影響側(cè)隙的主要誤差 齒輪上影響側(cè)隙大小和側(cè)隙不均勻的誤差是齒輪的齒 厚偏差和齒厚變動量,它們分別來源于切齒時的上刀深 度和幾何偏心。,3 齒輪的強制性檢測精度指標、側(cè) 隙指標及其檢測,一、齒輪傳遞運動準確性的強制性檢測精度 指標齒輪齒距累積總偏差FP FP 是指在齒輪端平面,在接近齒高中部的一個與齒輪基 準軸線同心的圓上,任意兩個同側(cè)齒面間的實際弧長與理論 弧長的代數(shù)差中的最大絕對值(圖10-11)。 合格條件: FP FP
6、(偏差允許值,公差)。,圖10-11(a) (b),二、齒輪傳動平穩(wěn)性的強制性檢測精度指標 1. 齒輪單個齒距偏差fPt fPt是指在齒輪端平面上,在接近齒高中部的一個與齒 輪基準軸線同心的圓上,實際齒距與理論齒距的代數(shù)差 (圖10-12),合格條件是各個均應(yīng)在極限偏差fPt 范圍 內(nèi)。 fP t fPt + fP t 圖10-12,2. 齒廓總偏差F F是指包容實際齒廓工作部分且距離為最小的兩條 設(shè)計齒廓(理論齒廓)之間的法向距離(圖10-15)。 合格條件: F F(齒廓總偏差允許值,公差)。 圖1
7、0-15,三、輪齒載荷分布均勻性的強制性檢測精 度指標,在齒寬方向 齒輪螺旋線總偏差F 對于直齒輪,其設(shè)計螺旋線(理論螺旋線)是一條平 行于齒輪基準軸線的平行線,F(xiàn)是指在齒寬工作部分 范圍內(nèi)包容實際螺旋線(實際齒向線)且距離為最小的 兩條設(shè)計螺旋線之間的法向距離(圖10-18)。 合格條件: F F (偏差允許值,公差)。 在齒高方向 齒輪傳動平穩(wěn)性的精度評定指標,圖10-18,四、評定齒輪齒厚減薄量用的側(cè)隙指標 1齒厚偏差Esn 對于直齒輪,Esn 是指在分度圓柱面上,實際齒厚 與公稱齒厚之差(圖10-21);對于斜齒輪,指法向?qū)?際齒厚與公稱齒厚之差。 直齒輪分度圓上的公稱弦齒
8、厚snc與公稱弦齒高hc 的計算公式(圖10-22): snc=mz sin hc=ra0.5mz cos,圖10-21,,圖10-22,2. 公法線長度偏差Ew Ew 是指實際公法線長度Wk 與公稱公法線長度(W, Wn)之差(圖10-23)。 圖10-23,直齒輪的公稱公法線長度W和跨齒數(shù)k的計算公式: 對于標準齒輪 x=0,=20 k=z/9+0.5 W=m cos(k-0.5)+zinv 斜齒輪的公稱公法線長度Wn和跨齒數(shù)k以及端面 壓力角t和假想齒數(shù) z 的計算公式: 在法向測量,斜齒標準齒輪
9、 x n=0,n=20 tant =tann /tan z =zinvt /invn k= z /9+0.5 W n=m n cosn(k-0.5)+zinvt,小結(jié):進行圓柱齒輪精度設(shè)計時,為了其三項精度和適當(dāng)?shù)膫?cè)隙需要,一般標注下列的公差和極限偏差: 齒輪齒距累積總偏差 FP的允許值FP 齒輪單個齒距偏差fPt的允許值(極限偏差)fPt 齒輪齒廓總偏差F的允許值F 齒輪螺旋旋線總偏差F的允許值F 齒輪跨齒數(shù)k ,公稱公法線長度及其上、下偏差 齒輪公稱弦齒高hc和公稱弦齒厚snc及其上、下偏差,4 評定齒輪精度時可采用的非強制 性檢測精度指標,在加工一批齒輪經(jīng)
10、檢測合格后,在工藝條件不變的情況 下,繼續(xù)加工時,可以采用下列的精度指標。 一、齒輪徑向跳動Fr Fr 是指將量儀指示表測頭相繼放入被測齒輪的每個齒 槽內(nèi),當(dāng)接于齒高中部的位置與左、右齒面接觸時,從這 測頭到該齒輪基準軸線的最大與最小距離之差(圖10- 26)。 Fr 可用來評定齒輪傳遞運動準確性的精度。 合格條件: Fr F r ( Fr 的允許值,公差)。,圖10-26,二、徑向綜合總偏差和一齒徑向綜合偏差 用雙嚙儀及其指示表測量兩齒輪(被測齒輪與測量齒輪) 雙面嚙合時雙嚙中心距a的變動量a(圖10-29)。 1. 徑向綜合總偏差Fi 在被測齒輪一轉(zhuǎn)范圍內(nèi),雙嚙中心距a的最
11、大值與最 小值之差(圖10-28)。 合格條件:Fi Fi( Fi 的允許值,公差)。 2. 一齒徑向綜合偏差fi 在被測齒輪一齒(360/z)范圍內(nèi),雙嚙中心距a的 最大值與最小值之差(圖10-28),取各個fi中的最大 值fimax作為評定值。 合格條件: fimax fi( fi 的允許值,公差)。,,,圖10-29,Fi可用來評定齒輪傳遞運動準確性的精度。 fi可用來評定齒輪傳動平穩(wěn)性的精度。 圖10-28,5 齒輪的精度等級與齒輪坯公差 一、齒輪的精度等級及其標注 1. 齒輪的精度等級 Fp、fpt、F、F、Fr 的精度等級各分0、1、
12、2、3、、12 十三級。Fi、fi的精度等級各分4、5、6、 、12九級。 02級:遠景發(fā)展;35級:高精度;69級:中等精 度;1012級:低精度。,,2. 精度等級的標注 當(dāng)齒輪的三項精度要求為同一級(例如7級)時的標注 7 GB/T 10095.12008 當(dāng)齒輪的三項精度要求不相同時(例如Fpt、fpt、F 為8級,F(xiàn) 7級)的標注 887 GB/T 10095.12008 二、齒輪坯公差 1. 盤形齒輪的齒輪坯公差(圖10-30,附表10-5) 基準孔 直徑尺寸公差 基準端面 軸向圓跳動公差 tt=0.2(Dd /b)F 齒頂圓柱面 直徑尺寸公差,徑向
13、圓跳動公差tr=0.3Fp,圖10-30,,2. 齒輪軸的齒輪坯公差(圖10-31 ,附表10-5 ) 兩個軸頸 直徑尺寸公差:通常按相配滾動軸承的要求確定。 分別對齒輪基準軸線的徑向圓跳動公差: tr=0.3Fp 。 齒頂圓柱面 直徑尺寸公差。 作為測量齒厚的基準時,對齒輪基準軸線的徑向圓跳 動公差: tr=0.3Fp。,圖10-31,6 齒輪副中心距極限偏差和軸線平 行度公差 一、齒輪副中心距極限偏差fa(圖10-32) fa 是指齒輪副的兩條軸線之間的實際距離(實際中 心距)與公稱中心距a 之差。 fa 影響側(cè)隙的大小。 圖樣上標注: afa 合格條件:
14、 fa fa + f,圖10-32,二、齒輪副軸線平行度公差(圖10-33) 軸線平面H 包含基準軸并通過被測軸線與一個軸 承中間平面的交點的平面。 垂直平面V 通過上述交點的垂直于H且平行 于基準軸線的平面。 H和V上的被測軸線對基準軸線的平行度誤差 f和f都影響輪齒傳遞分布均勻性的精度。 合格條件: f f (公差) f f (公差) f=(L/b)F f=0.5 f,圖10-33,7 圓柱齒輪精度設(shè)計示例 例 斜齒圓柱齒輪減速器從動齒輪精度設(shè)計。 功率:5kW,齒輪軸轉(zhuǎn)速n1 =327r/min,=8634, 油池潤滑
15、。mn=3mm,n=20, z1=20,z2=79, b2=60mm,齒輪基準孔:58mm。 解 (1)確定精度等級 參考齒輪圓周速度v=(mn z1/cos )、 n1 =1.04m/s 和普通圓柱齒輪減速器的有關(guān)資料,確定齒輪精度等級 為: 887 。,(2)確定強制性檢測精度指標的公差(允許值) 按887 及齒輪有關(guān)參數(shù)、尺寸,由齒輪公差表格查得 Fp =70m fpb =25 m,F(xiàn)=25 m F =21 m (3)確定法公稱公法線長度及其極限偏差 端面壓力角t=arc tan(tann/cos)=20.186 假想齒數(shù)z=z2 inv t/ invn=81.274 跨齒數(shù)k = z/90.5=8.54,取k=10 Wn =mncosn(k0.5)+z2invt=87.552mm 上偏差Ews= 0.071mm,下偏差Ewi = 0.150mm,圖10-37,