《齿轮检测标准》PPT课件.ppt

齿轮传动,第5章 渐开线圆柱齿轮传动的互换性及其检测,6.2.1 齿轮的使用要求及误差来源,6.2 基 础 知 识,1.齿轮传动的特点及分类齿轮传动是用来传递机器运动和动力的常用机构，与带、链、摩擦、液压等机械传动相比，具有功率范围大、传动效率高、圆周速度高、传动比准确、使用寿命长、结构尺寸小等特点。由于齿轮在工业发展中的突出地位，其被公认为工业化的一种象征。影响齿轮传动质量的因素除安装齿轮的轴、轴承和箱体之外，最主要的就是齿轮副中两个齿轮本身的几何精度。,分类,齿轮传动的形式是多种多样的，齿轮本身按照不同的特点也可以分成许多种。按传动的封闭和润滑情况，可分为开式、半开式、闭式齿轮传动；按齿轮的形状不同，可分为圆柱齿轮、圆锥齿轮、齿条、蜗轮、蜗杆、非圆齿轮等；按齿轮的齿廓曲线来分，则可分为渐开线、圆弧线、准双曲线及摆线齿轮等。,2.齿轮传动的使用要求,1)传递运动的准确性要求从动轮与主动轮运动协调一致，即齿轮在一转范围内传动比的变化尽量小，以保证主动轮和从动轮之间能准确地传递运动。即要求齿轮在一转范围内实际速比相对于理论速比的变动量应限制在允许的范围内或者说一转过程中产生的最大转角误差在允许的范围内，如图6.1所示。,齿轮传动比的变化,百分表齿轮传动,2)传递运动的平稳性要求齿轮传动在一个齿距范围内瞬时传动比的变化尽量小，即应限制在允许的范围内，如图6.1所示。齿轮传动平稳性好，就可以保证低噪声、低冲击和较小振动。,精密齿轮传动,3)载荷分布的均匀性要求传动时工作齿面接触良好，在全齿宽上载荷分布均匀，避免载荷集中于局部区域引起应力集中，造成局部过早磨损，以提高齿轮的使用寿命。,矿山机械设备,4)齿侧间隙的合理性齿轮传动的非工作齿面之间应留有一定的间隙，如图6.2所示。这个侧隙有利于储存润滑油、补偿齿轮的制造误差、安装误差和热变形，从而防止齿轮传动发生卡死或烧伤。然而，过大的侧隙也会引起反转时的冲击及回程误差。,不同用途和不同工作条件下的齿轮，对上述要求的侧重点是不同的。例如：读数装置和分度机构的齿轮，主要要求传递运动的准确性，而对接触均匀性的要求往往是次要的。如果需要正反转，则要求较小的侧隙。对于低速重载齿轮(如起重机械、重型机械)，载荷分布均匀性要求较高，而对传递运动的准确性则要求不高。对于高速重载下工作的齿轮(如汽车减速器齿轮、高速发动机齿轮)则对运动准确性、传动平稳性和载荷分布均匀性的要求都很高，且要求有较大的侧隙以满足润滑需要。一般汽车、拖拉机及机床的变速齿轮主要保证传动平稳性要求，使振动、噪音小。,3.齿轮加工误差的来源,齿轮的加工误差主要来源于加工工艺系统，如齿轮加工机床的误差、刀具的制造与安装误差、齿坯的制造与安装误差等。现以图示的滚齿加工为例，将上述误差归纳为以下几个方面。,1)几何偏心e这是由于加工时齿坯基准孔轴线O1与滚齿机工作台旋转轴线O不重合而引起的安装偏心，如图6.4(a)所示。加工出的齿轮会在一转内产生齿圈径向跳动误差，并且齿距和齿厚也会产生周期性变化，如图6.4(b)所示。,2)运动偏心ey它是指机床分度蜗轮中心与工作台回转中心不重合所引起的偏心ek，会造成工作台及齿坯的转速在一转范围内时快时慢的变化，当角速度增加时，切齿提前使齿距和公法线都变长，当角速度减小时，切齿滞后使齿距和公法线都变短，从而造成齿轮的齿距和公法线长度在局部上变长或变短，使齿轮产生切向误差，如图6.5所示。,3)机床传动链的短周期误差机床分度蜗杆有安装偏心e和轴向窜动时，会使分度蜗轮(齿坯)转速不均匀，造成齿轮的齿距和齿廓误差。分度蜗杆每转一转，跳动重复一次，误差出现的次数将等于分度蜗轮的齿数。4)滚刀安装误差当滚刀有安装偏心ed、轴线倾斜及轴向窜动时，会使加工出的齿轮径向和轴向都产生误差。如滚刀单头，齿轮有z牙，则在齿坯一转中产生z次误差。5)滚刀的制造误差滚刀本身的基节、齿形等制造误差也会反映到被加工齿轮的每一齿上，使产生基节偏差和齿廓误差。,6.2.2 现行国家齿轮标准简介,2项正式标准为：GB/T 10095.12008渐开线圆柱齿轮 精度 第1部分：轮齿同侧齿面偏差的定义和允许值GB/T 10095.22008渐开线圆柱齿轮 精度 第2部分：径向偏差与径向跳动的定义和允许值。4项指导性技术文件为：GB/Z 18620.12008圆柱齿轮 检验实施规范 第1部分：轮齿同侧齿面的检验GB/Z 18620.22008圆柱齿轮 检验实施规范 第2部分：径向综合偏差、径向跳动、齿厚和侧隙的检验GB/Z 18620.32008圆柱齿轮 检验实施规范 第3部分：齿轮坯、轴中心距和轴线平行度GB/Z 18620.42008圆柱齿轮 检验实施规范 第4部分：表面结构和齿面接触斑点的检验。,6.2.3 渐开线圆柱齿轮轮齿同侧齿面偏差,1.齿距偏差1)单个齿距偏差fpt单个齿距偏差指在端平面上接近齿高中部与齿轮轴线同心的圆上，实际齿距与理论齿距的代数差，如图6.6所示，图中虚线代表理论轮廓，实线代表实际轮廓。,2)齿距累积偏差Fpk齿距累积偏差是任意k个齿距的实际弧长与理论弧长的代数差，如图6.6所示。理论上它等于这k个齿距的单个齿距偏差的代数和。除非另有规定外，Fpk值被限定在不大于1/8的圆周上评定。因此，Fpk的允许值适用于齿距数k为2到小于z/8的圆弧内。通常Fpk取k=z/8就足够了，对于特殊的应用(如高速齿轮)还需要检验较小弧段并规定相应的k值。,3)齿距累积总偏差Fp齿距累积总偏差是指齿轮同侧齿面任意圆弧段(k=1至k=z)内的最大齿距累积偏差。它表现为齿距累积偏差曲线的总幅值。齿距累积总偏差反映了一个齿距和一转内任意个齿距的最大变化，它直接反映齿轮的转角误差，是几何偏心和运动偏心的综合结果。因而可以较全面地反映齿轮的传递运动准确性和平稳性，是综合性的评定项目。如果在较少的齿距上齿距累积总偏差过大时，在实际工作中将产生很大的加速度力，因此，有必要规定较少齿距范围内的齿距累积差。,二、齿距累积总偏差的进一步说明 是指在分度圆上任意两个同侧齿面间的实际弧长与公称弧长的最大差值。,2.齿廓偏差,齿廓偏差是指实际轮廓偏离设计轮廓的量。齿廓偏差应在端平面内且垂直于渐开线齿廓的方向计值。为了更好地理解齿廓偏差的相关内容，下面先介绍一些基本概念。,1)可用长度(LAF)可用长度LAF等于两条端面基圆切线之差。其中一条是从基圆到可用齿廓的外界限点，另一条是从基圆到可用齿廓的内界限点。依据设计，可用长度外界限点被齿顶、齿顶倒棱或齿顶倒圆的起始点(图6.7中点A)限定在朝齿根方向上，可用长度的内界限点被齿根圆角或挖根的起始点(图6.7中点F)所限定。,2)有效长度(LAE)有效长度LAE指可用长度对应于有效齿廓的那部分。对于齿顶，其有与可用长度同样的限定(点A)。对于齿根，有效长度延伸到与之配对齿轮有效啮合的终止点E(即有效齿廓的起始点)。如果不知道配对齿轮，则E点为与基本齿条相啮合的有效齿廓的起始点。3)齿廓计值范围(L)齿廓计值范围L是可用长度中的一部分，在L内应遵照规定精度等级的公差。除另有规定外，其长度等于从E点开始延伸的有效长度LAE的92%。4)设计齿廓设计齿廓符合设计规定的齿廓，当无其他限定时是指端面齿廓。齿廓迹线是指齿轮齿廓检查仪画出的齿廓偏差曲线。在齿廓曲线图中未经修形的渐开线齿廓迹线一般为直线。,终测点,起测点,起评点,5)被测齿面的平均齿廓被测齿面的平均齿廓指设计齿廓迹线的纵坐标减去一条斜直线的纵坐标后得到的一条迹线。这条斜直线使得在计值范围内实际齿廓迹线对平均齿廓迹线偏差的平方和最小。因此平均齿廓迹线的位置和倾斜可以用最小二乘法求得。平均齿廓是用来确定齿廓形状偏差ff和齿廓倾斜偏差fH的一条辅助齿廓迹线。,(1)齿廓总偏差F：指在计值范围内，包容实际齿廓迹线的两条设计齿廓迹线间的距离，如图6.8(a)所示。(2)齿廓形状偏差ff：指在计值范围内，包容实际齿廓迹线的两条与平均齿廓迹线完全相同的曲线间的距离，且两条曲线与平均齿廓迹线的距离为常数，如图6.8(b)所示。(3)齿廓倾斜偏差fH：指在计值范围内，两端与平均齿廓迹线相交的两条设计齿廓迹线间的距离，如图6.8(c)所示。,3.切向综合偏差,1)切向综合总偏差切向综合总偏差指在被测齿轮与测量齿轮单面啮合的情况下，被测齿轮一转内，齿轮分度圆上实际圆周位移与理论圆周位移的最大差值，如图6.9所示。该误差是几何偏心、运动偏心加工误差的综合反映，因而是评定齿轮传递运动准确性的最佳综合评定指标。2)一齿切向综合偏差一齿切向综合偏差被测齿轮与测量齿轮单面啮合的情况下，被测齿轮在一个齿距内，齿轮分度圆上实际圆周位移与理论圆周位移的最大差值，即在一个齿距内的切向综合偏差，如图6.9中小波纹所示。,切向综合偏差的进一步说明,图6.9 切向综合偏差,4.螺旋线偏差 螺旋线偏差是在端面基圆切线方向上测得的实际螺旋线偏离设计螺旋线的量。对于直齿轮，轮齿的螺旋角等于零，因此设计螺旋线为一直线，并平行于基准轴线。在测量螺旋线偏差时得到的记录图上螺旋线偏差曲线称为螺旋线迹线。,被测齿轮1安装在量仪主轴顶尖和尾座顶尖之间，纵向滑台4上安装有传感器6，其一端的测头7与被测齿轮的齿面在接近齿高中部接触，另一端与记录器8相连，当纵向滑台4平行于齿轮基准轴线移动时，测头7和记录器8上的记录纸随其作轴向位移，同时它的滑柱在横向滑台3上的分度盘5的导槽中中移动，使横向工作台3在垂直于齿轮基准轴线的方向移动，相应地使主轴滚轮2带动被测齿轮1绕其基准轴线回转，以实现被测齿面相对于测头作螺旋线运动,1)螺旋线总偏差F螺旋线总偏差F指在计值范围内，包容实际螺旋线迹线的两条设计螺旋线迹线间的距离，如图6.10(a)所示。,2)螺旋线形状偏差ff螺旋线形状偏差ff指在计值范围内，包容实际螺旋线迹线的两条与平均螺旋线迹线完全相同的曲线间的距离，且两条曲线与平均螺旋线迹线的距离为常数，如图6.10(b)所示。3)螺旋线倾斜偏差fH螺旋线倾斜偏差fH指在计值范围内，两端与平均螺旋线迹线相交的设计螺旋线迹线间的距离，如图6.10(c)所示。,6.2.4 渐开线圆柱齿轮径向综合偏差与径向跳动,1.径向综合偏差1)径向综合总偏差径向综合偏差径向综合总偏差是指在径向(双面)综合检验时产品齿轮的左、右齿面同时与测量齿轮接触并转过一整圈时出现的中心距最大值和最小值之差，如图所示。,径向综合偏差的进一步说明,2)一齿径向综合偏差一齿径向综合偏差是当产品齿轮啮合一整圈时，对应一个齿距(360/z)的径向综合偏差值，即一个齿距内双啮中心距的最大变动量，如图6.11所示。,2.齿轮的径向跳动齿轮的径向跳动是指将一个适当的测头(球形、圆柱形、砧形)相继放置于每个齿槽中，从它到齿轮轴线的最大和最小距离之差，如图6.12所示。齿轮的径向跳动主要是由于齿轮的轴线和基准孔的中心线存在几何偏心及齿距偏差引起的。,6.2.5 渐开线圆柱齿轮的精度结构,1.精度等级 1)轮齿同侧齿面偏差的精度等级 GB/T 10095.12008中，对于分度圆直径为510000mm、模数(法向模数)为0.570mm、齿宽为41000mm的渐开线圆柱齿轮的11项同侧齿面偏差，GB/T 10095.1规定了0、1、2、12共13个精度等级，其中，0级最高，12级最低。02级精度的齿轮要求非常高，各项偏差的允许值很小，目前我国只有极少数的单位能够制造和测量2级精度的齿轮，而对于大多数企业来是无法制造和测量的，虽然标准给出了公差数值，但仍属于有待发展的精度等级。35级精度称为高精度等级68级称为中等精度等级912级则称为低精度等级。,2)径向综合偏差的精度等级 GB/T 10095.22008对于分度圆直径为51000mm、模数(法向模数)为0.210mm的渐开线圆柱齿轮的径向综合偏差Fi和一齿径向综合偏差fi，规定了4、5、7、8、9、10、11、12共9个精度等级。4级最高，12级最低。3)径向跳动的精度等级 GB/T 10095.22008在附录B中对于分度圆直径为510000mm、模数(法向模数)为0.570mm的渐开线圆柱齿轮的径向跳动，推荐了0，1，12共13个精度等级。其中0级最高，12级最低。,2.齿轮偏差的允许值GB/T 10095.12008、GB/T 10095.22008中分别规定：轮齿同侧齿面偏差、径向综合偏差、径向跳动的公差或极限偏差表格中的数值是用对5级精度按规定的公式计算而得到的结果乘以级间公比计算出来的。两相邻精度等级的级间公比等于，本级数值除以(或乘以)即可得到相邻较高(较低)等级的数值。5级精度的未圆整的计算值乘以 即可得任一精度等级的待求值，式中Q是待求值的精度等级数。,5 级精度的齿轮偏差允许值的计算式如表6.1所示。实际应用时一般不需要计算，直接查表就可以了,3.齿轮精度等级的确定确定齿轮精度等级的依据通常是齿轮的用途、使用要求、传动功率和圆周速度以及其他技术条件等。确定齿轮精度等级的方法一般有计算法和类比法两种，目前大多采用类比法。1)计算法 计算法是根据机构最终要达到的精度要求，应用传动尺寸链的方法计算和分配各级齿轮副的传动精度，确定齿轮的精度等级。从前面所述的参数内容和影响因素可知，影响齿轮精度的因素既有齿轮自身因素也有安装误差的影响，很难计算出准确的精度等级，计算结果只能作为参考。所以此方法仅适用于特殊精度机构使用的齿轮。2)类比法 类比法是查阅类似机构的设计方案，根据经过实际验证的已有的经验结果或者一些参考手册来确定齿轮的精度。表6.13和表6.14给出了部分齿轮精度等级的应用情况，仅供参考。,4.齿轮检验项目的确定 各种齿轮要素的检验，需要多种测量工具和设备。在检验中，测量全部齿轮要素的偏差既不经济也没有必要，因为其中有些要素对于特定齿轮的功能并没有明显的影响。另外，有些测量项目可以代替别的一些项目，例如，切向综合偏差检验能代替齿距偏差检验，径向综合偏差检验能代替径向跳动检验。GB/T 10095.12008规定：切向综合总偏差和一齿切向综合偏差是该标准的检验项目，但不是强制性检验项目。标准中齿廓总偏差和螺旋线总偏差可以分解为形状偏差、和倾斜偏差、，所以齿廓和螺旋线的形状偏差和倾斜极限偏差也不是强制性检验项目。,综上所述，GB/T 10095.1和GB/T 10095.2的标准文本中没有公差组、检验组概念，明确规定把测量出的单个齿距偏差、齿距累积总偏差、齿廓总偏差和螺旋线总偏差4项的实测值与相应的允许值做比较，以评定齿轮精度等级(012级)。当圆柱齿轮用于高速运转时，需要再增加一项齿距累积偏差的允许值。当供需双方同意，可以用切向综合总偏差和一齿切向综合偏差替代齿距偏差的、的测量。,指导性文件GB/Z 18620.22008中指出：径向综合偏差和径向跳动是包含右侧和左侧齿面综合偏差的成分，故而想确定同侧齿面的单项偏差是不可能的，但可以迅速提供关于生产用的机床、工具或产品齿轮装夹而导致质量缺陷方面的信息。当批量生产齿轮时，对于用某一种方法生产出来的第一批齿轮，为了掌握它们是否符合所规定的精度等级，需按照GB/T 10095.12008规定的项目进行详细检验，以后，按此法接下去生产出来的齿轮有什么变化，就可用测量径向综合偏差的方法来发现，而不必重复进行详细检验。当已经测量径向综合偏差时，就不必再检查径向跳动。,齿轮检验项目总结1,齿轮检验项目的确定,5.齿轮精度等级及其在图样上的标注标准规定：在文件需叙述齿轮精度要求时，应注明GB/T 10095.1或GB/T 10095.2。具体标注方法如下。(1)当齿轮的检验项目同为一个精度等级时，可标注精度等级和标准号。例如，齿轮检验项目都为8级，则标注为：8 GB/T 10095.1 或 8 GB/T 10095.2(2)当齿轮检验项目要求的精度等级不同时，例如，齿廓总偏差 为7级，而单个齿距偏差、齿距累积总偏差 和螺旋线总偏差 均为6级时，则标注为：7()、6(、)GB/T 10095.1(3)当齿轮的径向综合偏差要求为6级精度时，则标注为：6(、)GB/T 10095.2,6.3 渐开线圆柱齿轮检测实训,6.3.1 用齿距仪或万能测齿仪测齿距偏差2.齿距偏差检测资讯 测量位置应在邻近齿高的中部和(或)齿宽的中部进行，如果齿宽大于250mm，则应增加两个齿廓测量部位，即在距齿宽每侧约15%的齿宽处测量。1)测量原理 齿距的测量原理是使用“封闭原则”。即当同一圆周上的齿距均匀布置时，所有齿距误差之和为零。所以，只要选定齿轮上的某一圆周为测量圆后，不论检测齿距的线性误差或齿距角误差，都能用来评定齿距的均匀性。亦即当实测操作难以找到齿轮分度圆确切位置时，允许在齿高中部进行检测。,2)测量方法绝对测量法和相对测量法(也称比较测量法)两种。(1)绝对法测量及数据处理。绝对测量法是使用精密的角度器和指示表，直接测量其实际齿距角，或者由指示表直接显示出实际齿距变化量，以确定齿距偏差和齿距累积偏差的方法。,被测齿轮和精密角度器同轴安装，定位测头在分度圆附近接触，并始终以与该测头相连的指示表上的同一数值定位。在角度器上读取角度值后退出指示测头，转动被测齿轮，推入指示测头至固定径向位置，待测头被齿面压缩至原指示值时，再读取转过后的角度值。这样依次测满一整周，计算齿距累积角和齿距偏差角。,(2)相对法测量及数据处理。相对测量法也称比较测量法。测量时使用两个测量头，选定任意一齿在分度圆附近的两个同侧齿廓接触，以该处实际齿距(弦长)为标准值。然后依次测量其他的齿距，并与这个标准值比较，再经过计算确定齿距的变化量。相对法测量在数值的体现上有两种情况，一种是先调零再读数，另一种不调零而直接读数。下面分别给予介绍。,测量值的平均值为（0+1+0+1-1+5+3+4+2+3+2-2）/12=1.5,所以公称齿距为pt+1.5齿距偏差+fpt=+3.5 m，fpt=3.5 m，齿距累计总偏差为：3.5（6.5）=10 m,测量值的平均值为（0+1+0+1-1+5+3+4+2+3+2-2）/12=1.5,所以公称齿距为pt+1.5齿距偏差+fpt=+3.5 m，fpt=3.5 m，齿距累计总偏差为：3.5（6.5）=10 m,图解法求齿距偏差fpt,图解法求齿距累积总偏差Fp,3)齿距误差的测量设备测量齿距误差的设备常用的有万能测齿仪、手持式齿距仪、齿轮测量中心、三坐标测量机、角度分度仪等。下面介绍万能测齿仪和手持式齿距仪。,测量工作台和测量滑座的结构示意图,万能测齿仪测齿距,(2)手持式齿距仪。图6.19是手持式齿距仪的结构图，固定量爪8可按照被测齿轮模数进行调整，活动量爪7通过杠杆将位移传递给指示表4，定位支脚可以根据情况选择用齿顶圆、齿根圆、装配孔进行定位，如下页图所示。齿距仪可以测量较大的齿轮，因为很难得到半径距离的精确数值，所以齿距仪很少用于绝对测量法测齿距的真实的数值，最合适的用途是用作相对测量。,1支架；2定位支脚；3主体；4指示表；5固定螺母；6固定螺钉；7活动量爪；8固定量爪；9定位支脚,齿距仪测量示意图,6.3.2 用渐开线检查仪测齿廓偏差,2.齿廓偏差测量资讯 齿廓偏差的测量方法有展成法、坐标法和啮合法。1)展成法测量 展成法测量依据渐开线形成原理，如图6.22所示，以被测齿轮回转轴线为基准，通过和被测齿轮1同轴的基圆盘2在直尺3上做纯滚动，形成理论的渐开线轨迹，将实际齿形与理论渐开线轨迹进行比较，其差值通过传感器5和记录器4画出齿形误差曲线，在该曲线上按定义评定得到齿廓偏差。展成法测量的仪器有单圆盘式渐开线检查仪、万能渐开线检查仪和渐开线螺旋线检查仪等。,单圆盘式渐开线检查仪的工作原理,被测齿轮1和基圆盘2装在同一心轴上，基圆盘的直径等于被测齿轮的基圆直径。基圆盘在弹簧产生的压力作用下紧靠直尺3。直尺固定安装在测量滑板4上，并且直尺的工作面与测量滑板的运动方向平行。当转动手轮5时，测量滑板与直尺一起做直线运动。在摩擦力的作用下，基圆盘被直尺带着转动，相对直尺做无滑动的纯滚动。杠杆测头6和指示表7装在测量滑板上，并与其一起移动。使用专用附件将测头尖端调整在直尺与基圆盘相切的平面内，则测头端点相对于基圆盘2的运动轨迹即为一条渐开线，也是被测齿轮齿面的理论渐开线。杠杆测头在测量力作用下与被测齿面接触时，实际形状相对于理论渐开线的偏差就使测头产生相对运动，通过指示表或记录器即可将此齿廓误差显示出来。,2)坐标法测量 坐标法测量又分为极坐标法测量和直角坐标法测量两种。极坐标法测量是以被测齿轮回转轴线为基准，通过测角装置(如圆光栅、分度盘)和测长装置(如长光栅、激光)测量被测齿轮的角位移和渐开线展开长度。通过数据处理系统，将被测齿形线的实际坐标位置和理论坐标位置进行比较，画出齿形误差曲线，在该曲线上按定义评定得到齿廓偏差。,直角坐标法测量原理如图6.24所示，也是以被测齿轮回转轴线为基准(如仪器不具备回转工作台，也可用齿顶圆或轴颈外圆代替)。测量时被测齿轮固定不动，测头在垂直于回转轴线的平面内对齿形线上的被测点进行测量，得到被测点的直角坐标值，再将测得的坐标值与理论坐标值进行比较，将各点的差值绘成齿形误差曲线，在该曲线上按定义评定得到齿廓偏差。,坐标法测量的仪器有渐开线检查仪、万能齿轮测量仪、齿轮测量中心及三坐标测量 机等。,3)啮合法啮合法是指用单面啮合整体误差测量仪进行齿廓偏差的测量。测量时让被测齿轮与测量齿轮(或测量蜗杆)作单面啮合传动，将此传动与标准传动相比较。通过误差处理系统测量出被测齿轮的实际回转角与理论回转角的差值，并由同步记录器将其记录成整体误差曲线，然后按照齿廓偏差的定义在误差曲线上取值即可。,6.3.3 用齿轮径向跳动测量仪(或偏摆检查仪)测齿轮径向跳动,2.齿轮径向跳动检测的资讯齿轮的径向跳动(Fr)是指将一个适当的测头(球形、圆柱形、砧形)相继放置于每个齿槽中，从它到齿轮轴线的最大和最小距离之差，其测量原理如图6.25所示。,齿轮的径向跳动的测量可以在齿轮径向跳动测量仪或偏摆检测仪上进行，图6.26是齿轮径向跳动测量仪的结构图。测量时应使测头与齿轮在齿槽的中部分度圆附近的位置接触。对于球形测头其直径d按下式计算：d=1.68mn式中：d为测头直径；mn为齿轮的法向模数。,齿轮径向跳动测量的具体过程如下。(1)根据被测齿轮模数的大小，按d=1.68mn选择相应直径的指示表测头。(2)安装好指示表支架5的位置，同时按被测齿轮的直径大小转动调节螺母6，使支架作上下移动，并固定在某一适当位置，以指示表测头与被测齿轮在齿槽接触。(3)测量时应上翻指示表扳手4，提起指示表测头后才可将齿轮转过一齿，再将扳手轻轻放下，使测头与齿面接触，指示表测头调零(旋动微调手轮3)开始逐齿测取读数，直至测完全部齿槽为止。最后当指示表测头回到调零的那个齿槽时，表上读数应仍然为零，若偏差超过一个格值应检查原因，并重新测量。(4)在记录的全部读数中，取其最大值与最小值之差，即为被测齿轮的径向跳动。,复习：1.各齿轮偏差对使用要求的影响 2.齿轮的必检指标 3.齿距偏差检测的数据处理方法,齿轮检验项目总结1,齿轮检验项目的确定,6.6 拓 展 知 识,6.6.1 渐开线圆柱齿轮副的精度 前面的内容都是针对单个齿轮进行分析的，下面介绍一对啮合的齿轮副的精度要求。由于各种产品对齿轮副的要求差别很大，故GB/T 10095.1和GB/T 10095.2两个标准中没有对齿轮副规定要求，只是在指导性技术文件GB/Z 18620.2、GB/Z 18620.3和GB/Z 18620.4中作了推荐要求，由设计者自行确定。齿轮副的检验项目有齿轮副的切向综合偏差、接触斑点、侧隙(圆周侧隙、法向侧隙)和安装精度(轴中心距偏差、轴线平行度偏差)。,1.齿轮副的切向综合偏差 按设计中心距安装好的齿轮副，啮合转动足够多的转数，一个齿轮相对于另一个齿轮的实际转角与公称转角的之差的总幅度值，以分度圆弧长计算。齿轮副的切向综合偏差，主要影响运动精度。齿轮副的切向综合偏差的测量与单齿的测量原理相同，只是单齿是采用测量齿轮与被测齿轮啮合，而齿轮副使用两个被测齿轮相互啮合进行测量。,2.齿轮副的接触斑点1)接触斑点的定义齿轮副的接触斑点是指装配好的齿轮副在轻微制动下运转后齿面的接触擦亮痕迹，可以用沿齿高方向和沿齿长方向的百分数来表示。,典型的规范接触近似为：齿宽b的80%，有效齿面高度h的70%，齿端修薄,齿长方向配合正确，有齿廓偏差,波纹度,有螺旋线偏差，齿廓正确，有齿端修薄,2)接触斑点的获得 接触斑点的获得方法分为静态方法(通过软涂层的转移)和动态方法(通过硬涂层的磨损)两种。静态方法是指将齿轮彻底清洗干净，去除油污，在小齿轮3个或更多齿上涂上一层薄(515m)而均匀的印痕涂料(如红丹、普鲁士蓝软膏、划线蓝油等)，然后在大齿轮上将与涂有涂料的小齿轮啮合的齿上喷一层薄薄的显像液膜。由操作者转动小齿轮，使有涂料的轮齿与大齿轮啮合，并由助手在大齿轮上施加一个足够的反力矩以保证接触，然后把轮齿反转回到原来的位置，在轮齿的背面做上记号，以便对接触斑点进行观察。得到的接触斑点应用照相、画草图或透明胶带等方法记录下来，以便保存。,动态方法是指将齿轮彻底清洗干净，去除油污，将小齿轮和大齿轮至少3个以上的轮齿喷上划线用的蓝油，形成的膜应薄而光滑，不能太厚。然后给齿轮副一个载荷增量作短时间运行，然后停止，将其斑点记录下来，彻底清洗干净齿轮后在下一个载荷增量下重复以上程序。整个操作过程至少应在3个不同载荷上重复进行。典型载荷增量为5%、25%、50%、75%和100%，用所得的接触斑点进行比较，以保证在规定的工作条件下，观察到齿轮逐渐发展的接触面积达到设计的接触面大小。,3)接触斑点的评定 检测产品齿轮副在其箱体内所产生的接触斑点可以有助于对轮齿间的载荷分布情况进行评估。产品齿轮与测量齿轮的接触斑点，可用于评估装配后的齿轮的螺旋线和齿廓精度。下图是指导性技术文件GB/Z 18620.42008给出的齿轮装配后(空载)检测时，所预计的齿轮接触斑点的分布情况，实际接触斑点不一定与该图所示的一致。,直齿轮装配后的接触斑点(摘自GB/Z 18620.42008),注：bc1接触斑点的较大长度，单位为%；bc2接触斑点的较小长度，单位为%；hc1接触带点的较大高度，单位为%；hc2接触带点的较小高度，单位为%。,斜齿轮装配后的接触斑点(摘自GB/Z 18620.42008),3.最小侧隙和齿厚极限偏差的确定 1)侧隙的定义及分类侧隙j是指相互啮合的齿轮工作齿面相接触时，在两个非工作齿面之间所形成的间隙，也就是在节圆上齿槽宽度超过相啮合轮齿齿厚的量，如图所示。侧隙可以在法向平面上或沿啮合线测量，但是它是在端平面上或啮合平面(基圆切平面)上计算和规定的。,用塞尺测量侧隙(法向平面),圆周侧隙、法向侧隙和径向侧隙,圆周侧隙jwt：是当固定两个相啮合齿轮中的一个时，另一个齿轮所能转过的节圆弧长的最大值。,法向侧隙jbn：是当两个齿轮的工作齿面相互接触时，其非工作齿面之间的最短距离。它与圆周侧隙的关系如下：式中：为端面压力角；为法向螺旋角。,径向侧隙jr：将两个相配齿轮的中心距缩小，直到左侧齿面和右侧齿面都接触时，这个缩小的量即为径向侧隙。它与圆周侧jwt的关系如下。,决定侧隙大小的齿轮副尺寸要素有：小齿轮的齿厚s1、大齿轮的齿厚s2和箱体孔的中心距a。我国实现侧隙的方法是采用减小单个齿轮齿厚的方法，而有的国家是通过改变中心距的方法来实现的。所有相互啮合的齿轮必定都有些侧隙。必须要保证非工作齿面不会相互接触。在一个已定的啮合中，在齿轮传动中侧隙会随着速度、温度、负载等的变化而变化。在静态可测量的条件下，必须有足够的侧隙，以保证在带负载运行于最不利的工作条件下仍有足够的侧隙。需要的侧隙量与齿轮的大小、精度、安装和应用情况有关。,2)最小法向侧隙的确定 最小法向侧隙是当一个齿轮的轮齿以最大允许实效齿厚与一个也具有最大允许实效齿厚的相配齿在最紧的允许中心距相啮合时，在静态条件下存在的最小允许侧隙。这是设计者所提供的传统“允许间隙”，以补偿下列情况。(1)箱体、轴和轴承的偏斜。(2)由于箱体的偏差和轴承的间隙导致齿轮轴线的不对准。(3)由于箱体的偏差和轴承的间隙导致齿轮轴线的歪斜。(4)安装误差，例如，轴的偏心。(5)轴承径向跳动。(6)温度影响(箱体与齿轮零件的温度差、中心距和材料差异所致)。(7)旋转零件的离心胀大。(8)其他因素，例如，由于润滑剂的允许污染以及非金属齿轮材料的溶胀。,对于中、大模数齿轮最小侧隙的推荐值(摘自GB/Z 18620.22008)mm,最小法向侧隙也可用下式进行计算：jbn min=(0.06+0.0005ai+0.03mn)式中：ai是最小中心距，但必须是绝对值。,如何获得所需要的侧隙？通过对齿厚进行减薄来实现，因而需要确定齿厚偏差。,齿厚偏差是指分度圆柱面上，实际齿厚与公称齿厚之差(对于斜齿轮指法向平面的齿厚)。公称齿厚是指一个齿的两侧理论齿廓之间的分度圆弧长，常称为分度圆弧齿厚，该弧齿厚所对应的弦长则称为分度圆弦齿厚。,齿厚极限偏差可以用计算法或者类比法确定（略）,下面介绍齿厚和公法线的检测方法,6.6.2 齿厚的测量,弦齿厚的测量多用齿厚游标卡尺和光学测齿卡尺。测量时以齿顶圆为基准，按计算出的弦齿高ha调整高度尺的位置，先松开螺钉11并锁紧螺钉10，再调整微调螺母8使高度游标尺的示值为ha，然后固紧螺钉11；将支撑板5置于被测齿顶上，并使卡尺的量爪2垂直于齿轮的轴线，再用同样方法调整水平游标卡尺的微调螺母，使可动量爪和固定量爪与齿面对称接触，这时，水平游标尺示值即为实际齿厚值。,1主尺；2水平量爪；3水平尺尺框；4高度尺尺框；5高度尺；6游标；7微调螺杆；8微调螺母；9微调装置；10微调锁紧螺钉；11尺框锁紧螺钉,公称弦齿厚和齿高按下面公式计算,齿厚偏差测量示意图,测量齿厚以齿顶圆为基准，测量结果受齿顶圆偏差影响较大，因此需提高齿顶圆精度或改用测量公法线平均长度偏差的办法。,测量时注意调零和准确读数,对于小模数的齿轮，还可采用投影仪或万能工具显微镜以影像法进行测量。,数显齿厚卡尺,6.6.3 公法线长度的测量,由于直接法测量齿厚一般难以达到较高的测量精度，因而还可用另一等效的检验项目公法线平均长度偏差，它是指在齿轮一周内的公法线平均长度值对其公称值之差。公法线长度的测量是使用公法线千分尺按计算出的跨齿数K进行测量。合理的跨齿数使测量时的切点位于齿高中部，即分度圆上或其附近。K0.111z+0.5(取最接近的整数)通常跨齿数K可近似地取为齿数的1/9。,公法线千分尺可测量模数大于1mm的直齿和斜齿公法线长度。公法线千分尺的结构与外径千分尺相似，区别仅在于测量砧的尺寸不同。读数与使用方法也与外径千分尺 相同。,公法线公称值的计算,当=20时,=m1.476(2k1)0.014z,注意：K是跨齿数，一定是整数,用测得值的平均值减去公称值即得到公法线平均长度偏差,公法线杠杆千分尺,