第11章_渐开线园柱齿轮精度及检测

互换性与技术测量第11章 渐开线圆柱齿轮精度及检测

第11章 渐开线圆柱齿轮精度及检测

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本章主要内容第十一章 渐开线圆柱齿轮精度及检测1.齿轮传动的使用要求； 2.齿轮加工误差概述； 3.齿轮误差项目、公差组及检验组； 4.齿轮副误差和检验项目； 5.渐开线圆柱齿轮精度标准、齿轮副侧隙、 齿坯精度； 6. 齿轮公差的图样标注； 7. 渐开线圆柱齿轮新国家标准简介。

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学习指导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 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 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 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 差在图样上的标注。

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11.1 概述 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 四个方面： –运动精度：是指传递运动的准确性。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△ i∑ 。从而保障从动件和主动件运动协调一 致； –运动平稳性精度：是指传动的平稳性。要求齿轮 运转平稳，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i R 。 –接触精度：是指载荷分布的均匀性。要求齿轮在 接触过程中，载荷分布要均匀，接触良好，以免 引起应力集中，造成局部磨损，影响齿轮的使用

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11.1 概述–齿侧间隙：是指传动侧隙。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 润滑油，一方面为了补偿齿轮的制造、变形误差、 安装误差。(否则造成齿轮在传动过程的卡死或烧 伤) 上述4项要求，前3项是针对齿轮本身提出的，第4项 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。 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1′~2′,甚至是几 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 时的空程误差。

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11.1 概述 对于高速、大功率传动装臵中用的齿轮，如汽轮 机减速器上的齿轮，圆周速度高，传递功率大， 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 振动和噪声； 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 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 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 虑运动平稳性精度，以降低噪声。

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11.1 概述 影响上述4项要求的误差因素，主要包括齿轮的加工 (制造)误差和齿轮副的安装误差。 为了便于分析齿轮的各种制造误差对齿轮传动质量的 影响，按误差相对于齿轮的方向特征，可分为径向误 差、切向误差和轴向误差； 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 期或频率，可分为以齿轮一转为周期的长周期误差， 或低频误差，它主要影响传递运动的准确性；以及以 齿轮一齿为周期的短周期误差，或高频误差，它主要 影响工作平稳性。

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11.2 齿轮加工误差及其检测 在机械制造中，齿轮的加工方法按齿廓的形成原理 可分成： – 范成法：滚齿机上用滚刀切割滚齿加工。 – 仿形法：铣床上用成型铣刀加工。 范成法加工产生误差：1) 齿轮孔几何中心与加工时旋转中心不重合—几何偏心e几 2) 分度蜗轮安装偏心及加工误差—运动偏心e运 (上述两项产生齿轮误差以齿轮一转为周期--长周期误差) 3) 传动链高频误差 4) 滚刀安装误差e刀和滚刀加工误差 (上述两项产生齿轮误差在齿轮一转中多次重复出现，是 短周期误差，即高频误差)

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互换性与技术测量1---分度蜗轮 2---分度蜗杆

图：范成法加工齿轮e刀 e几 o′ o 3

3---滚刀4---工件齿坯

o

4

o″ e运 o″ o′ o′—o′机床工作台回转轴线 o—o 工件孔轴线 o″—o″分度蜗轮几何轴线

1

2

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11.2 齿轮加工误差及其检测 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 。 齿坯孔与机床心轴的安装偏心(e几),也称几何偏 心，是齿坯在机床上安装时，齿坯基准轴线O1O1与 工作台回转轴线OO不重合形成的偏心e。加工时， 滚刀轴线与工作台回转轴线OO距离保持不变，但 与齿坯基准轴线O1O1的距离不断变化(最大变化量 为2e)。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 所示的齿轮

,使齿面位臵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 以一转为周期的转角误差，使传动比不断改变。

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11.2 齿轮加工误差及其检测 分度蜗轮轴线与工作台中心线的安装偏心(e运)。 O”O”为机床分度蜗轮的轴线，它与机床心轴的轴 线O’O’不重合，形成安装偏心e运。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 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(ω+Δω)和(ωΔω)之间，以一转为周期变化。 e运使工作台按 正弦规律以一转为周期时快时慢旋转，使齿轮产 生的偏心误差称为运动偏心。 运动偏心并不产生 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。 它影响齿轮的运动均匀性。

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11.2 齿轮加工误差及其检测 机床分度蜗轮的安装偏心(e蜗杆)和轴向窜动。此 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n 牙，则在蜗轮(齿坯)一转中产生n次误差。这些 都是机床传动链的高频误差。 滚刀偏心(e 刀 )、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 单头，齿轮z牙，则在齿坯一转中产生z次误差。 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 和齿形误差。

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11.2 齿轮加工误差及其检测 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 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。 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： 影响运动准确性的误差； 影响传动平稳性的误差； 影响载荷分布均匀性的误差。

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