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1、第第7 7章章 圆柱齿轮公差与检测圆柱齿轮公差与检测基本要求n了解渐开线圆柱齿轮传动的了解渐开线圆柱齿轮传动的使用要求使用要求。n了解齿轮了解齿轮误差产生的原因及误差特性误差产生的原因及误差特性。n了解圆柱齿轮传动精度的评定指标、侧隙评定了解圆柱齿轮传动精度的评定指标、侧隙评定指标以及齿轮箱体的精度评定指标。指标以及齿轮箱体的精度评定指标。n掌握渐开线圆柱齿轮传动精度的设计的基本方掌握渐开线圆柱齿轮传动精度的设计的基本方法。法。本章主要内容n概述概述n圆柱齿轮同侧齿面的精度指标圆柱齿轮同侧齿面的精度指标n圆柱齿轮竞相综合偏差的精度指标及检验圆柱齿轮竞相综合偏差的精度指标及检验n齿轮坯、齿轮轴中
2、心矩和轴线平行度的精度齿轮坯、齿轮轴中心矩和轴线平行度的精度n齿轮的侧隙和接触斑点的检验齿轮的侧隙和接触斑点的检验n圆柱齿轮的精度设计圆柱齿轮的精度设计1 概概 述述 渐开线圆柱齿轮是一种重要的传动零件，广泛地渐开线圆柱齿轮是一种重要的传动零件，广泛地应用于各个领域。应用于各个领域。齿轮精度设计的目的在于保证齿轮传动的精度和齿轮精度设计的目的在于保证齿轮传动的精度和互换性。互换性。齿轮的制造精度等级相差一级，其承载能力相差齿轮的制造精度等级相差一级，其承载能力相差2030%，噪音相差，噪音相差2.53分贝，制造成本相差分贝，制造成本相差6080%。齿轮的设计、工艺、制造、检验以及销售、和采齿轮
3、的设计、工艺、制造、检验以及销售、和采购，都以齿轮精度标准为重要依据。购，都以齿轮精度标准为重要依据。1 概概 述述 为了保证齿轮传动的精度和互换性，就需为了保证齿轮传动的精度和互换性，就需要规定要规定齿轮公差齿轮公差和和齿轮毛坯公差齿轮毛坯公差以及以及齿轮箱体齿轮箱体公差公差，并按图样上给出的精度要求来检测齿轮，并按图样上给出的精度要求来检测齿轮和齿轮箱体。和齿轮箱体。为此，我国颁布了二项相关为此，我国颁布了二项相关标准标准，四个，四个相关相关指导性技术文件指导性技术文件。1 概述概述一、国家标准一、国家标准 GB/T 10095.1-2001 轮齿同侧齿面偏差的定义和允许值轮齿同侧齿面偏差
4、的定义和允许值 GB/T 10095.2-2001 径向综合偏差与径向跳动的定义和允许值径向综合偏差与径向跳动的定义和允许值1 概述概述n有关圆柱齿轮精度检验实施规范的有关圆柱齿轮精度检验实施规范的指导性技术指导性技术文件：文件：GB/Z 18620.1-2002轮齿同侧齿面的检测轮齿同侧齿面的检测；GB/Z 18620.2-2002径向综合偏差、径向跳动、径向综合偏差、径向跳动、齿厚和侧隙的检测齿厚和侧隙的检测；GB/Z 18620.3-2002齿轮坯、轴中心距和轴线齿轮坯、轴中心距和轴线 平行度平行度；GB/Z 18620.4-2002表面结构和齿轮接触斑点表面结构和齿轮接触斑点 的检测的
5、检测。二、二、渐开线圆柱齿轮传的渐开线圆柱齿轮传的使用要求使用要求齿轮的功用是传递运动和动力齿轮的功用是传递运动和动力传递运动传递运动应保证传递运动的准确、平稳；应保证传递运动的准确、平稳；传递动力传递动力应保证传动可靠（承载能力高）应保证传动可靠（承载能力高）和灵活。和灵活。因此，对齿轮及其传动提出四个方面的使用要求：因此，对齿轮及其传动提出四个方面的使用要求：二、二、渐开线圆柱齿轮传动渐开线圆柱齿轮传动使用要求使用要求（一）传递运动的准确性（运动精度）（一）传递运动的准确性（运动精度）为了保证齿轮传动的运动精度，应限制齿为了保证齿轮传动的运动精度，应限制齿轮一转范围内，最大转角误差不得超过
6、一定的轮一转范围内，最大转角误差不得超过一定的限度。限度。即要求齿轮在一转范围内的传动比（或转即要求齿轮在一转范围内的传动比（或转角比）的准确性。角比）的准确性。n从动齿轮转角误差曲线 二、二、渐开线圆柱齿轮传动渐开线圆柱齿轮传动使用要求使用要求（二）传动的平稳性（平稳性精度）（二）传动的平稳性（平稳性精度）要求齿轮运转平稳，没有冲击、振动和噪要求齿轮运转平稳，没有冲击、振动和噪声。声。即要求齿轮回转过程中瞬时传动比变化尽即要求齿轮回转过程中瞬时传动比变化尽量小，也就是要求在一个小角度的范围内（如量小，也就是要求在一个小角度的范围内（如一个齿距角一个齿距角360/z范围内）转角误差的变化范围内
7、）转角误差的变化的最大值不得超过一定的限度。的最大值不得超过一定的限度。从动轮的一齿距角误差的最大值是第从动轮的一齿距角误差的最大值是第5齿转到第齿转到第6齿的转角误差。齿的转角误差。二、二、渐开线圆柱齿轮传动渐开线圆柱齿轮传动使用要求使用要求影响：在齿轮回转过程中，特别是高速传动的齿轮，瞬时传动比频繁地变化，会产生撞击、振动和噪声，从而影响其传动的平稳性。应当指出：齿轮传递运动不准确和传动不平稳，都是齿轮传动比变化引起的，实际上在齿轮回转过程中，二者是同时存在的。如图示：齿轮一转中传动比变化二、二、渐开线圆柱齿轮传动渐开线圆柱齿轮传动使用要求使用要求 引起传递运动不准确的传动比最大变化量以引
8、起传递运动不准确的传动比最大变化量以齿轮一转为周期，且波幅较大齿轮一转为周期，且波幅较大长周期误差；长周期误差；而瞬时传动比的变化是由齿轮每个齿距角而瞬时传动比的变化是由齿轮每个齿距角范围内的单齿误差引起的，在齿轮一转内单齿范围内的单齿误差引起的，在齿轮一转内单齿误差频繁出现，且波幅小误差频繁出现，且波幅小短周期误差短周期误差。二、二、渐开线圆柱齿轮传动使用要求渐开线圆柱齿轮传动使用要求（三）轮齿载荷分布的均匀性（接触精度（三）轮齿载荷分布的均匀性（接触精度）要求齿轮啮合时，两工作齿面接触良好，要求齿轮啮合时，两工作齿面接触良好，使载荷沿齿面均匀分布，以免引起应力集中，使载荷沿齿面均匀分布，以
9、免引起应力集中，造成局部磨损或折断，影响齿轮的承载能力和造成局部磨损或折断，影响齿轮的承载能力和使用寿命。使用寿命。这项要求用在齿长和齿高方向保证一定这项要求用在齿长和齿高方向保证一定的接触区域来表示。的接触区域来表示。二、二、渐开线圆柱齿轮传动渐开线圆柱齿轮传动使用要求使用要求（四）合理的齿轮副（四）合理的齿轮副侧隙侧隙（齿侧间隙适度）（齿侧间隙适度）在齿轮传动过程中，非接触面一定要有合在齿轮传动过程中，非接触面一定要有合理的间隙（即齿侧间隙）。理的间隙（即齿侧间隙）。一方面为了贮存润一方面为了贮存润滑油滑油，另，另一方面为了补偿齿轮的制造和变形误一方面为了补偿齿轮的制造和变形误差差，从而防
10、止齿轮在工作中发生齿面烧蚀或卡，从而防止齿轮在工作中发生齿面烧蚀或卡死，以使齿轮副能正常工作。死，以使齿轮副能正常工作。侧隙是装配后形成的。过小，会造成齿面烧蚀或卡死，过大又侧隙是装配后形成的。过小，会造成齿面烧蚀或卡死，过大又会产生反相冲击及回程误差，所以侧隙适度才能使齿轮副正常工作。会产生反相冲击及回程误差，所以侧隙适度才能使齿轮副正常工作。二、二、渐开线圆柱齿轮传动渐开线圆柱齿轮传动使用要求使用要求（五）不同圆柱齿轮的传动精度要求（五）不同圆柱齿轮的传动精度要求 上述上述4项要求，对于不同用途、不同工作条项要求，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。件的齿轮其侧重点也应有
11、所不同。如：对于分度机构，仪器仪表中读数机构的如：对于分度机构，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齿轮，齿轮一转中的转角误差不超过12，甚至是几秒，此时，甚至是几秒，此时，传递运动准确性是主要的传递运动准确性是主要的；二、二、渐开线圆柱齿轮传动渐开线圆柱齿轮传动使用要求使用要求（五）不同圆柱齿轮的传动精度要求（五）不同圆柱齿轮的传动精度要求 对于机床和汽车变速箱中的变速齿轮传动对于机床和汽车变速箱中的变速齿轮传动重点是重点是传动平稳性和载荷分布均匀性传动平稳性和载荷分布均匀性，以降低，以降低振动和噪声并保证承载能力；振动和噪声并保证承载能力；二、二、渐开线圆柱齿轮传动渐开线圆
12、柱齿轮传动使用要求使用要求（五）不同圆柱齿轮的传动精度要求（五）不同圆柱齿轮的传动精度要求 对于高速、大功率传动装置中用的齿轮，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，传递如汽轮机减速器上的齿轮，圆周速度高，传递功率大，其功率大，其运动精度、工作平稳性精度及接触运动精度、工作平稳性精度及接触精度要求都很高精度要求都很高，特别是瞬时传动比的变化要，特别是瞬时传动比的变化要求小，以减少振动和噪声；求小，以减少振动和噪声；二、二、渐开线圆柱齿轮传动渐开线圆柱齿轮传动使用要求使用要求（五）不同圆柱齿轮的传动精度要求（五）不同圆柱齿轮的传动精度要求 对于轧钢机、起重机、运
13、输机、透平机对于轧钢机、起重机、运输机、透平机等低速重载机械，传递动力大，但圆周速度不等低速重载机械，传递动力大，但圆周速度不高，故高，故齿轮接触精度要求较高齿轮接触精度要求较高，齿侧间隙也应，齿侧间隙也应足够大，而对其运动精度则要求不高。足够大，而对其运动精度则要求不高。二、二、渐开线圆柱齿轮传动渐开线圆柱齿轮传动使用要求使用要求 在前述的四项使用要求中，前三项是对齿在前述的四项使用要求中，前三项是对齿轮的轮的精度要求精度要求，不同用途的齿轮有不同侧重的，不同用途的齿轮有不同侧重的要求。要求。而而侧隙侧隙则是独立于精度要求的另一类要求。则是独立于精度要求的另一类要求。它主要取决于齿轮副的工作
14、条件。一般重载、它主要取决于齿轮副的工作条件。一般重载、高速的齿轮传动，由于受热、受力变形较大，高速的齿轮传动，由于受热、受力变形较大，侧隙应大些；而经常正、反转的齿轮，为了减侧隙应大些；而经常正、反转的齿轮，为了减小回程误差，应适当减小侧隙。小回程误差，应适当减小侧隙。2 圆柱齿轮同侧齿面的精度指标圆柱齿轮同侧齿面的精度指标 圆柱齿轮同侧齿面的精度适用于通用机械圆柱齿轮同侧齿面的精度适用于通用机械和重型机械的单个渐开线齿轮。和重型机械的单个渐开线齿轮。通常，齿轮精度的检验项目主要从通常，齿轮精度的检验项目主要从齿距齿距、齿形齿形、齿向齿向三个方面检测。三个方面检测。常检项目有常检项目有:单个
15、齿距偏差、齿距累计偏单个齿距偏差、齿距累计偏差、齿廓总偏差。差、齿廓总偏差。2 圆柱齿轮同侧齿面的精度指标圆柱齿轮同侧齿面的精度指标一、单个齿距偏差一、单个齿距偏差（fpt）齿距偏差（齿距偏差（fpt）是指在分度圆上，实际齿距与公称齿距之差是指在分度圆上，实际齿距与公称齿距之差。齿距偏差齿距偏差fpt 在每一次转齿和换齿的啮合过程中产生转在每一次转齿和换齿的啮合过程中产生转角误差。角误差。齿距偏差可在测量齿距累积误差（齿距偏差可在测量齿距累积误差（FP）时得到，所以）时得到，所以比较简单。比较简单。该项偏差主要由机床误差产生。该项偏差主要由机床误差产生。单个齿距偏差单个齿距偏差指在齿轮的端截面
16、上，在接近齿高中部的指在齿轮的端截面上，在接近齿高中部的一个与齿轮轴线同轴的圆上，实际齿距与理论齿距的代数差。一个与齿轮轴线同轴的圆上，实际齿距与理论齿距的代数差。它将它将影响齿轮传动的平稳性影响齿轮传动的平稳性。2 圆柱齿轮同侧齿面的精度指标圆柱齿轮同侧齿面的精度指标二、齿距累积偏差（二、齿距累积偏差（Fp）及）及 K个齿距累积偏差个齿距累积偏差（Fpk）齿距累积偏差（齿距累积偏差（Fp）指在分度圆上，任意两个同侧齿在分度圆上，任意两个同侧齿面间的实际弧长与公称弧长之差的最大绝对值。面间的实际弧长与公称弧长之差的最大绝对值。K个齿距累积偏差（个齿距累积偏差（Fpk）K个齿距累积误差是指在分个齿距累积误差是指在分度圆上，度圆上，K个齿距间的实际弧长与公称弧长之差的最大绝对值，个齿距间的实际弧长与公称弧长之差的最大绝对值，K为为2到小于到小于Z2的整数的整数影响齿轮传递运动的准确性。影响齿轮传递运动的准确性。2 圆柱齿轮同侧齿面的精度指标圆柱齿轮同侧齿面的精度指标 规定规定Fpk是为了限制齿距累积偏差集中在是为了限制齿距累积偏差集中在局部圆周上。局部圆周上。齿距累积偏差反映了一转内任意个
