圆柱齿轮精度设计和检测.ppt

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1、,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,课程内容,10-1 齿轮传动的使用要求,10-2 评定齿轮精度的偏差项目及其允许值,10-3 圆柱齿轮精度设计,10-4 齿轮精度检测,10 圆柱齿轮结合的精度设计与检测,10 圆柱齿轮结合的精度设计与检测,内容提要:,1.齿轮传动的四个方面使用要求及其概念；2.评定圆柱齿轮精度、侧隙的检验项目和检验参数的 名称代号及其公差值；3.圆柱齿轮的精度等级和侧隙在图样上的标注方法；4.齿坯和齿坯精度的概念；5.齿轮副的评定参数的名称和代号；6.齿轮检验参数的检测方法；7.圆柱齿轮精度设计的内容和基本方法。,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,本章重点:,1.螺纹的主要几何参

2、数及其对螺纹结合互换性的影响；2.螺纹公差(公差带的构成)和螺纹精度的概念；3.螺纹在图样上的标注。,10 圆柱齿轮结合的精度设计与检测,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,10 圆柱齿轮结合的精度设计与检测,齿轮精度设计(最复杂),齿轮副精度,齿坯精度,单个齿轮精度,所以是典型零件精度设计中最难的，也是最重要的。,本章以渐开线圆柱齿轮的精度标准（GB/T 10095.1.22008和GB/Z18620.1.42008）为例讲述其精度设计与检测的基本方法。,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,10.1 对齿轮传动的使用要求,根据齿轮传动的作用,传递运动,传递动力,(3)载荷分布均匀,(4)侧隙合理,(1)

3、准确,(2)平稳,一、传递运动的准确性（运动精度）,准确性是指齿轮在一转范围内的传动比的大小，保证主、从动齿轮的运动协调一致。,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,10.1 对齿轮传动的使用要求,准确性是指齿轮在一转范围内的传动比的大小，保证主、从动齿轮的运动协调一致。,实际上是控制,=|(a)|max/转的大小。,由图10.1得,=7（从第37齿）最大,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,10.1 对齿轮传动的使用要求,二、传动的平稳性（平稳性精度）,平稳性是指齿轮在转动中瞬时传动比的大小。,=|(a)|max/齿距,=3（5,6齿距）最大,由图10.1得,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,10.1 对齿轮

4、传动的使用要求,=|(a)|max/转，,也可用直角坐标图表示。,和=|(a)|max/齿距的大小,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,10.1 对齿轮传动的使用要求,四、齿轮侧隙的合理性(图10.3),侧隙一般用法向侧隙 jbn或圆周侧隙 jwt评定。,jbn=jwtcos,侧隙是指齿轮啮合时，非工作齿面之间的间隙。,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,10.1 对齿轮传动的使用要求,侧隙的作用,(1)润滑,(2)补偿热变形和弹性变形,(3)补偿误差,但对不同用途的齿轮，其精度高低要求不同，侧隙大小也不一样。,例如对分度和测量用齿轮：,准确性（运动）精度要求很高；,对变速用

5、齿轮：,平稳性精度要求很高；,对传递动力用齿轮：,载荷分布均匀性（接触）精度要求很高；,对仪器仪表用齿轮：,侧隙要求很严格。,对所有齿轮都有以上四项要求。,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,10.2 评定齿轮精度的偏差项目及其允许值,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,一、评定齿轮精度和侧隙的必检偏差项目,标准规定评定齿轮精度的必检偏差项目为,(1)齿距偏差,(2)齿廓偏差,(3)螺旋线偏差,评定齿侧间隙的 必检偏差项目为,或公法线长度偏差,齿厚偏差,10.2 评定齿轮精度的偏差项目及其允许值,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,1.传递运动准确性的必检参数,传递运动准确性主要是控制齿距偏差。,k个齿距,单个

6、齿距,接近齿高中部的圆,总齿距（k=1z）,故有三种齿距偏差，下面分别介绍。,10.2 评定齿轮精度的偏差项目及其允许值,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,应用场合,(1)z 多的大齿轮,(2)转速很高的较高精度的齿轮,(3)扇形齿轮,控制齿轮圆周上局部的齿距累积偏差，同FP一样是反映运动精度。,FPk作用：,在测量中，取齿轮的|FPk|中最大的那个FPk作为评定值。,若 FPk FPk+FPk,则为合格。,10.2 评定齿轮精度的偏差项目及其允许值,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,2.传动平稳性的必检参数,(1)单个齿距偏差 fPt(fPt),在齿轮端平面上，接近齿高中部的一个与齿轮同心的圆上，实

7、际齿距与公称齿距的代数差。,fPt,冲撞,振动,噪音,平稳性,若-fPt fPt+fPt,fP t=Pta Pt,则合格,Pt,接近齿高中部与 齿轮同心的圆,10.2 评定齿轮精度的偏差项目及其允许值,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,(2)齿廓总偏差F(F),定义：包容实际齿廓工作部分且距离为最小的 两条设计齿廓之间的法向距离。,设计齿廓,实际齿廓,E G 为实际齿廓的工作部分。,10.2 评定齿轮精度的偏差项目及其允许值,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,一般情况要在轮齿圆周均布三个或更多轮齿的左、右齿面的齿廓上测量。,A：齿顶倒棱或倒圆的起始点。,E：与配对齿轮有效啮合的终止点。,G：从E延伸到

8、A，AE展开长 度92%的终止点。,实际齿廓工作部分(E G)的含义见右图：,F:齿根圆角或挖根的起始点。,其中 F maxF为合格。,10.2 评定齿轮精度的偏差项目及其允许值,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,3.载荷分布均匀性的必检参数,载荷分布均匀性应在齿宽和齿高方向上检测。,在齿高方向的检验参数同平稳性(fPt和F)。,齿宽方向的检验参数是螺旋线总偏差F。,fPt 和F,10.2 评定齿轮精度的偏差项目及其允许值,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,齿宽两端各减去b5%和1 mn两者中较小的数值。,F是指在计值范围L内，端面基圆切线方向上的实际螺旋线对设计螺旋线的偏离量(图10.6)。,螺旋线

9、总偏差F(F)：,图中L 为计值范围为：,10.2 评定齿轮精度的偏差项目及其允许值,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,4.齿轮侧隙的必检参数,(1)齿厚偏差Esn(Esns、Esni),若 EsniEsnEsns,Esn 应用于大模数齿轮侧隙的评定。,Esn=SnaSn,Esns=SnsSn,Esni=SniSn,则侧隙合格,图10.10,10.2 评定齿轮精度的偏差项目及其允许值,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,(2)公法线长度偏差Ebn(Ebns、Ebni)(图10.22),Eb n=WkaWk,若EbniEbnEbns,Ebn 应用于中小模数齿轮的侧隙评定。,式中 k=z/9+0.5（取整数

10、）,则侧隙合格。,一般均布测6次即可。,10.2 评定齿轮精度的偏差项目及其允许值,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,小 结,评定齿轮精度的必检参数,传递运动准确性：,传动平稳性：,载荷分布均匀性：,齿轮侧隙：,应掌握必检参数的名称代号及其含义。,10.2 评定齿轮精度的偏差项目及其允许值,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,注 意：,必检偏差项目:齿距偏差、齿廓偏差、螺旋线偏差和齿厚偏差（与四项使用要求没有一一对应关系）；,齿轮的误差、偏差都称偏差；,为了能从符号上区分偏差与公差、极限偏差（新国标把偏差、公差都称为偏差），在符号前加“”的为偏差；,小写字母加上相应的脚标为单项要素测得的偏差；大写字母加

11、上相应的脚标为若干个单项要素组成“累积”或“总”的偏差。,10.2 评定齿轮精度的偏差项目及其允许值,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,例10.1 已知m5，z8，=20的圆柱直齿轮，用齿距仪相对法测得数据为:,计算该齿轮的FP、fPt和FPk（k=3）的偏差值。,0，+3，2，+3，+5，2，+3，2(m)。,1、4定位支脚；2固定量爪；3活动量爪,10.2 评定齿轮精度的偏差项目及其允许值,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,解：FP、fPt和FPk（k=3）列表计算如下,10.2 评定齿轮精度的偏差项目及其允许值,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,用某种加工方法生产的齿轮，用上述必检参数检验合格后，如

12、果：,标准规定还可用下列参数来评定齿轮传递运动准确性和齿轮传动平稳性的精度：,（1）在生产工艺条件不变（尤其是切削机床的精度得到保证）的情况下，继续生产同样的齿轮时；,（2）或作误差分析用的齿轮时。,什么情况下可选用下列参数？,10.2 评定齿轮精度的偏差项目及其允许值,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,(1)切向综合总偏差,定义：被测齿轮与测量齿轮单面啮合检测时，被测齿轮一转内，被测齿轮分度圆上实际圆周位移和理论圆周位移的最大差值。,1.传递运动准确性的可选用参数,式中 L a 实际圆周位移；,L 理论圆周位移。,10.2 评定齿轮精度的偏差项目及其允许值,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,条件：,

13、单啮仪；,测量齿轮（精度比被测齿轮高4级）；,特点：,综合了齿距累积总偏差FP和单个齿偏差；,测量状态同齿轮工作状态（单面啮合）一样；,大批量生产的齿轮。,是评定传递运动准确性齿轮的理想参数。,检验效率很高。,10.2 评定齿轮精度的偏差项目及其允许值,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,反映几何偏心和齿距与齿廓偏差的影响。,径向跳动偏差曲线(图10.9),10.2 评定齿轮精度的偏差项目及其允许值,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,(4)公法线长度变动(图10.22),跨齿数：k=z9+0.5（取整数）,一般均布测 6 次,10.2 评定齿轮精度的偏差项目及其允许值,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,(2

14、)一齿径向综合偏差,同样在测量,时同时可测出,图10.8 径向综合偏差曲线,10.2 评定齿轮精度的偏差项目及其允许值,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,可选用评定参数,传递运动 准确性,切向综合总偏差,径向综合总偏差,径向跳动,公法线长度变动,传动平稳性,一齿切向综合偏差,一切径向综合偏差,10.2 评定齿轮精度的偏差项目及其允许值,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,3.齿轮精度等级及其图样标注,（1）精度等级,其中：02级为展望级，,5 级为基础级，,GB/T 10095.1.2规定13个等级:,4、5、12，精度依次降低。,0、1、2、12。,只有,规定了9个等级：,精度依次降低。,1012级为

15、低精度级。,9级为较低级，,68级中等级，,35级为高精度等级，,58级为常用级。,10.2 评定齿轮精度的偏差项目及其允许值,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,(6)一齿切向综合偏差,(7)切向综合总偏差,（8）径向综合总偏差,（9）一齿径向综合偏差,10.2 评定齿轮精度的偏差项目及其允许值,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,（10）径向跳动公差,以上计算各式中的 mn、d、b均应取该参数分段界限值的几何平均值（mm）。,尾 数 圆 整 规 则：,计算值 10m 时,计算值10m 时,计算值5m 时,圆整到最接近的整数；,圆整到最接近的尾数为0.5 m的小数或整数；,圆整到最接近的尾数为0.1 m

16、的小数或整数。,10.2 评定齿轮精度的偏差项目及其允许值,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,5.偏差允许值的数值表,得表 10.110.3,得 T5,按上述公式计算,按规定进行尾数化整,2008),得 Tn,10.2 评定齿轮精度的偏差项目及其允许值,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,根据7级精度和m=3、d=m z=340=120 查表得,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,10.3 圆柱齿轮精度设计,设计内容,(1)精度等级及其评定参数,(2)jbnmin及其控制,(3)齿坯精度,(4)齿轮副精度,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,10.3 圆柱齿轮精度设计,一、齿轮精度等级的选用,(2)根据使用要求和工

17、作条件(线速度v、功率、工作持续时间 和寿命等)。,1.选用依据,(1)根据齿轮用途(分度、变速、传递转矩等),通常运动精度不能低过平稳性精度2级和高过1级，接触精度不能低于平稳性精度。,首先确定主要用途方面的精度等级，然后按三项精度之间的关系确定其他使用方面要求的精度等级。,运动精度、平稳性精度和接触精度之间的关系为：,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,10.3 圆柱齿轮精度设计,二、最小法向侧隙jbnmin的计算及其控制,1.jbnmin的计算公式,此式应用条件：,（1）齿轮和箱体为黑色金属材料，,（2）v 15 m/s。,实际上是考虑了温度变化和润滑所需要的侧隙。,也可直接查表10.6。,圆

18、柱齿轮结合的精度设计与检测,10.3 圆柱齿轮精度设计,2008),圆柱齿轮结合的精度设计与检测,10.3 圆柱齿轮精度设计,2.齿厚上、下偏差的计算,齿轮传动同孔、轴配合一样，也有基准制问题，即基齿厚制(h)和基中心距制(H)。,式中：,为中心距极限偏差(表10.8),(1),的计算式（10.5）,标准规定采用后者，即改变齿厚达到所需侧隙。,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,10.3 圆柱齿轮精度设计,br 为切齿径向进刀公差（表10.7）。,(2),的计算,式中,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,10.3 圆柱齿轮精度设计,（3）公法线长度上、下偏差的计算,故换算时应从齿厚中扣除Fr的影响。,对外

19、齿轮,由 Esns、Esni,Ebns、Ebni,由于齿坯安装偏心(e几)产生的Fr，,齿厚尺寸，但不影响公法线长度。,换 算 成,Fr影 响,Ebn,Esn,Fr,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,10.3 圆柱齿轮精度设计,轴线平行度偏差允许值为：,轴线平面上的平行度最大推荐值 见式（10.10）,垂直平面上的平行度最大推荐值 见式（10.11）,式中 b 齿宽，,L 箱体上的轴承跨距，,F 螺旋线总公差。,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,10.3 圆柱齿轮精度设计,四、齿轮精度设计示例,已知某机床主轴箱传动轴上的一对直齿齿轮，z1=26,z2=56,m=2.75,b1=28,b2=24,内孔D

20、=30,n1=1650r/min，L=90,齿轮、箱体材料为黑色金属，单件小批生产。,并将设计的各项技术要求要求标注在齿轮工作图上。,要求设计小齿轮精度，,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,10.3 圆柱齿轮精度设计,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,10.3 圆柱齿轮精度设计,Esni 的计算,由表10.1 得 Fr=,由 表10.7 得 br=,由 式（10.7）,=0.074,IT9,0.03;,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,10.3 圆柱齿轮精度设计,(4)计算公法线的公称长度及其上、下偏差,WK 计算,由 式（10.17）,由 式（10.16）,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,10.3 圆柱齿

21、轮精度设计,尺寸公差 由表10.10得,da=m(z1+2),=2.75(26+2)=77,顶圆,若顶圆为加工和测量基准时,在图上标注为 77 h8,IT8,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,10.3 圆柱齿轮精度设计,由式（10.15）得,也不需规定圆跳动和圆柱度公差。,顶圆的圆柱度公差（同内孔）,0.30.038=0.011,顶圆径向圆跳动公差,t=0.3FP=,t=0.002,若顶圆不作基准时,其尺寸公差应取IT11(见表10.10)，但不得大于0.1mn。,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,10.3 圆柱齿轮精度设计,径向基准面Sr,由于齿顶圆作为加工和测量基准，因此，不必另规定径向基准面。,

22、轴向基准面Si,由式（10.14）得,轴向跳动公差,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,10.3 圆柱齿轮精度设计,由 表10.11得,齿面表面粗糙度轮廓Ra的上限值为,表面粗糙度,1.25m。,或 Rz 的上限值为 8.0 m。,2008）,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,10.3 圆柱齿轮精度设计,(6)未注尺寸公差为f 级，未注几何公差为K级,(7)上述各项公差要求的标注（见下页 图10.15）,内孔表面粗糙度轮廓Ra的上限值为,顶圆为,端面为,其余为12.5m。,1.25m，,2.5m，,3.2m，,由表10.12得,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,10.3 圆柱齿轮精度设计,2.未注几何公差按GB/T1184-K,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,10.3 圆柱齿轮精度设计,圆柱齿轮结合的精度设计与检测,10.3 圆柱齿轮精度设计,本 章 重 点:,1.齿轮传动的四个使用要求及其概念；2.评定齿轮精度、侧隙的必检参数及其的概念；3.齿轮和齿轮副的精度等级及其偏差值；4.齿轮精度设计的内容及其基本方法；5.齿轮精度等级和侧隙在图样上的标注方法。,本文观看结束！,谢 谢欣 赏！,