《渐开线圆柱齿轮》PPT课件.ppt

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1、2023/6/3,第一节 概述一.齿轮传动的使用要求1.传递运动的准确性:要求齿轮在一转范围内,最大的转角误差限定在一定的范围内,保证从动件与主动件运动协调一致.,2023/6/3,2.传动的平稳性 即保证齿轮传动的每个瞬间传动比变化小,以减小振动,降低噪声（主要控制齿轮以一齿为周期的短周期转角误差）.3.载荷分布的均匀性 即要求齿轮啮合时齿面接触良好,以免引起应力集中,造成齿面局部磨损加剧,影响齿轮的使用寿命.4.传动侧隙的合理性 即保证齿轮啮合时，非工作齿面间应留有一定的间隙.它对贮藏润滑油、补偿齿轮传动受力后的弹性变形、热膨胀以及齿轮传动装置制造误差和装配误差等都是必需的.否则,齿轮在传

2、动过程中可能卡死或烧伤.,2023/6/3,第二节 影响齿轮精度的因素,1.几何偏心,2023/6/3,几何偏心的影响:使齿面位置相对于齿轮基准中心在径向发生变化，使得被加工齿轮产生径向误差。,2023/6/3,2.运动偏心（不产生径向偏差，而是切向偏差）3.机床传动链的高频误差 4.滚刀的安装误差(e刀)和制造误差,(1)当主动轮基节大于从动轮基节时,(2)当主动轮基节小于从动轮基节时,2023/6/3,2023/6/3,第三节 精度评定参数与检测,国标GB/T10095.1，2-2001评定参数：轮齿同侧齿面偏差，径向偏差和径向跳动。一.轮齿同侧齿面偏差国标GB/T10095.1-2001

3、,对单个齿轮同侧齿面在齿距偏差,齿廓偏差,切向综合偏差和螺旋线偏差等内容中规定了11项偏差.1.齿距偏差（1）单个齿距偏差在端平面上,在接近齿高中部的一个与齿轮轴线同心的圆上,实际齿距与理论齿距的代数差.,2023/6/3,2023/6/3,（2）齿距累积偏差:任意k个齿距的实际弧长与理论弧长的代数差.理论上它等于k个单个齿距偏差的代数和.（3）齿距累积总偏差:齿轮同侧齿面任意弧段内的最大齿距累积偏差.上述三项可以用齿距仪或万能测齿仪进行测量.齿距累积偏差和总偏差-相对法。齿距偏差的作用-反应了一齿和一转内任意个齿距的最大变化,直接反应齿轮的转角误差,是几何偏心和运动偏心的综合结果,比较全面的

4、反应了齿轮传递运动的准确性和平稳性要求,2023/6/3,2.齿廓偏差齿廓偏差指实际齿廓偏离设计齿廓的量,该量为在端平面内且垂直于渐开线齿廓的方向计值.1)可用长度 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.2)有效长度 可用长度对应于有效齿廓的那部分。3)齿廓计值范围 可用长度中的一部分,在L内应遵照规定精度等级的公差.4)设计齿廓符合设计规定的齿廓,当无其它限定时,是指端面齿廓.5)被测齿面的平均齿廓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.,2023/6/3,点画线为设计齿廓，粗实线为实际齿廓，虚线为评均齿廓I设

5、计齿廓为未修形的渐开线，实际渐开线是在减薄区内具有偏向体内 的负偏差Ii设计齿廓为修形的渐开线，实际渐开线是在减薄区内具有偏向体内 的负偏差iii设计齿廓为修形的渐开线，实际渐开线是在减薄区内具有偏向体外 的正偏差,2023/6/3,(2)齿廓总偏差 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(3)齿廓形状偏差 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(4)齿廓倾斜偏差 在计值范围内的两端与平均齿廓迹线相交的两条设计齿廓迹线间的距离.齿廓偏差可在渐开线检查仪上测量;齿廓偏差可改善齿轮承载能力,降低噪声,提高传动

6、质量.影响齿轮传动平稳性和载荷分布的均匀性。,2023/6/3,3.螺旋线偏差螺旋线偏差指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（1）螺旋线总偏差 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.（2）螺旋线形状偏差 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曲线间的距离.（3）螺旋线倾斜偏差 在计值范围的两端与平均螺旋迹线相交的设计螺旋线迹线间的距离.,2023/6/3,螺旋线总偏差影响：齿轮的承载能力和传动质量。测量方法：展成法和坐标法展成法：渐开线螺旋线检查仪，导程仪；坐标法：螺旋线样板检查仪、齿轮测量中心和三坐标测量机。,2023/6/

7、3,2023/6/3,4.切向综合偏差（1）切向综合总偏差 指被测齿轮与测量齿轮单面啮合检验时,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（2）一齿切向综合偏差 在一个齿距内的切向综合偏差,是指被测齿轮与测量齿轮单面啮合时,在被测齿轮一个齿距内,齿轮分度圆上实际圆周位移与理论圆周位移的最大差值,2023/6/3,切向综合偏差是几何偏心和运动偏心引起误差的综合反映，一齿切向综合偏差反映工作时振动噪声等高频运动误差的大小。是齿轮齿廓、齿距等各项误差的综合。在单面啮合综合检查仪（单啮仪）上测量。,2023/6/3,2023/6/3,二.齿轮径向综合偏差,1.径向综合总偏差 指在

8、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,并转过一整转时,出现的中心距的最大值和最小值之差.2.一齿径向综合偏差指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,亦即齿轮在一个齿距内双啮中心距的最大变动量.,2023/6/3,2023/6/3,三.齿轮径向跳动,齿轮径向跳动Fr在标准的正文中没有给出，只在GB/T 10095.22001的附录中给出,2023/6/3,2023/6/3,第四节 精度等级与应用一.渐开线圆柱齿轮精度等级,1.轮齿同侧齿面偏差规定了0、112共13个精度等级,其中0级最高,13级最低.标准适用范围为:分度圆直径为510000m

9、m,法向模数为0.570mm,齿宽为41000mm的渐开线圆柱齿轮.2.径向综合偏差规定了4、512共9个精度等级,其中4级最高,12级最低.标准适用范围为:分度圆直径为51000mm,法向模数为0.210mm的渐开线圆柱齿轮.,2023/6/3,3.径向跳动 GB/T10095.22001在附录B中推荐了0、112共13个精度等级,其中0级最高,13级最低.适用于分度圆直径为510000mm,法向模数为0.570mm,齿宽为41000mm的渐开线圆柱齿轮.,2023/6/3,二.齿轮精度等级的选择,1.计算法 依据齿轮传动用途的主要要求,计算确定出其中一种使用要求的精度等级,再按其他方面要求

10、,作适当协调,来确定其它使用要求的精度等级2.类比法 类比法是依据以往产品设计、性能试验以及使用过程中所积累的经验,以及较可靠的各种齿轮精度等级选择的技术资料,经过与所设计的齿轮在用途、工作条件及技术性能上作对比后,选定其精度等级.,2023/6/3,圆柱齿轮精度的适用范围,2023/6/3,各种机械采用的齿轮的精度等级,2023/6/3,三.齿轮检验项目的确定,根据GB/T10095.12001的规定，对于单个齿轮的加工精度,应检验单个齿距偏差、齿距累积总偏差、齿廓总偏差、螺旋线总偏差.齿距累积偏差用于高速齿轮的检验.当检验切向综合偏差和时,可不必检验单个齿距和齿距累积总偏差.,2023/6

11、/3,四.齿轮精度等级在图样上的标注,GB/T10095.12001或 GB/T10095.220016()、7(、)GB/T10095.12001齿廓总偏差为6级,齿距累积总偏差,螺旋线总偏差均为7级.,2023/6/3,第五节 齿轮坯的精度与粗糙度一.基准轴线与工作轴线,基准轴线是由基准面中心确定的,是加工或检验人员对单个齿轮确定轮齿几何形状的轴线.齿轮依此轴线来确定各项参数及检测项目,确定齿距、齿廓和螺旋线的偏差更是如此.工作轴线是齿轮在工作时绕其旋转的轴线,它由工作安装面的中心确定的.设计者应力保基准轴线足够清楚和正确,从而满足轮齿相对于工作轴线的技术要求.理想状况是基准轴线与工作轴线

12、相重合.,2023/6/3,二.基准轴线的确定,1.用两个“短的”圆柱或圆锥形基准面上设定的两个圆的圆心来确定轴线上的两个点。2.用一个“长的”圆柱或圆锥形面来同时确定轴线的方向和位置。3.轴线的位置用一个“短的”圆柱形基准面上的一个圆的圆心来确定,而其方向用垂直于此轴线的一个基准端面来确定。,2023/6/3,2023/6/3,2023/6/3,2023/6/3,三.齿轮坯精度,1.基准面与安装面的形状公差,2023/6/3,2.工作安装面的跳动公差,2023/6/3,3.齿顶圆柱面的尺寸和跳动公差 选择直径的公差应考虑保证最小限度的设计重合度,同时还应考虑齿轮副具有足够的顶隙.如果把齿顶圆

13、柱面作为齿坯安装的找正基准或齿厚检验的测量基准,其形位公差不应大于教材表10-11中适当数值,其尺寸公差10-13可参照教材表选取.,2023/6/3,四.轮齿齿面及其它表面的表面粗糙度,齿面的表面粗糙度对齿轮的传动精度(噪声和振动)、表面承载能力(点蚀、胶合和磨损)和弯曲强度(齿根过渡曲面状况)等都会产生很大的影响,应规定相应的表面粗糙度.齿面的表面粗糙度推荐值见教材表1014.教材表1015给出了齿轮坯其它表面的表面粗糙度推荐值.,2023/6/3,第六节 渐开线圆柱齿轮副的精度,一.中心距偏差定义:实际中心距与公称中心距的差.它是考虑了最小间隙及两齿轮的齿顶和其相啮合的非渐开线齿廓齿根部

14、分的干涉后确定的.中心距极限偏差参看表10-16.二.轴线平行度偏差轴线平行度偏差的影响与其向量的方向有关.垂直平面上的偏差的推荐最大值为：,2023/6/3,轴线平面内偏差的推荐最大值为：三.轮齿接触斑点借助轮齿间载荷分布进行评估定义:装配好的齿轮副在轻微制动下运转后齿面的接触察亮痕迹,可以用沿齿高方向和齿长方向的百分数来表示.如表10-17；10-18。四.最小法向侧隙和齿厚极限偏差的确定 1.最小法向侧隙定义:在一对装配好的齿轮副中,当两个齿轮的工作齿面相互接触时,非工作面间的最短距离.,2023/6/3,影响因素：相啮合的齿轮的尺厚及箱体孔的中心距。最小法向侧隙：当一个齿轮以最大允许实

15、效齿厚与一个也具有最大允许实效齿厚的相配轮齿在最紧的允许中心距下啮合时，在静态条件下存在的最小允许侧隙。齿轮副的侧隙按齿轮的工作条件决定，与齿轮的精度等级无关，一般有三种方法确定：经验、查表10-19和计算法。分别为了补偿温升和润滑。,2023/6/3,2.齿厚偏差齿厚上偏差的确定：法向齿厚公差的选择齿厚下偏差的确定：,2023/6/3,第七节 齿轮精度设计举例,2023/6/3,例10-1 某通用减速器中有一直齿齿轮，模数m=3mm，齿数z=32，齿形角20，齿宽b=20mm传递的最大功率为5KW，转速n=1280 r/min，已知齿厚上、下偏差通过计算分别确定为-0.160mm和-0.24

16、0mm，生产条件为小批生产。试确定其精度等级、检验项目及其允许值，并绘制齿轮工作图。,2023/6/3,设计步骤：确定齿轮精度等级确定检验项目及允许值单个齿距极限偏差、齿距累积总偏差、齿廓总偏差和螺旋线总偏差3.齿厚偏差4.确定轮坯精度 其他几何公差 画出齿轮工作图,2023/6/3,图10-20 齿轮工作图,2023/6/3,第八节 齿轮旧国标的评定指标（GB/T100951988）,2023/6/3,表10-22旧国标的公差组和单个齿轮的评定指标,2023/6/3,小 结,1.齿轮传动的使用要求和各使用要求的评定指标 齿轮传动有四个使用要求（见课件表）不同用途的齿轮对这四个使用要求的侧重点

17、是不同的,详见本章有关内容.影响齿轮使用要求的因素很多,对单个齿轮用两大类偏差（轮齿同侧齿面偏差、径向综合偏差与径向跳动）作为使用要求的评定指标.这些偏差产生的原因及其是何种使用要求的评定指标见表10-22和表1023.对渐开线圆柱齿轮副精度要求包括中心距偏差、轴线平行度偏差、侧隙和齿厚以及轮齿接触斑点.,2023/6/3,2.渐开线圆柱齿轮的精度等级 轮齿同侧齿面偏差精度等级从高到低依次为0、1、2、12，各有13个等级；径向综合偏差的精度等级从高到低依次为4、5、12共9个等级.各个精度等级的极限偏差值可查阅表10-2表10-8或公差与配合手册.精度等级的确定方法有计算法和类比法.大多数情况下采用类比法（参见表10-9、表10-10）.,2023/6/3,3.齿轮坯的精度和齿面粗糙度的确定见教材相关内容.4.侧隙和齿厚的确定 侧隙不是误差而是齿轮的一项使用要求.侧隙大小的获得，主要决定于齿厚和中心距.确定侧隙时，采用“基中心距制”,就是在固定中心距极限偏差的情况下,通过改变齿厚偏差而获得需要的侧隙.侧隙的确定方法有查表法参见表(10-17)和计算法参见式(10-1)、式(10-2)；齿厚偏差采用式(10-3)进行计算来确定.5.齿轮的精度等级在图样上的标注及齿轮工作图的绘制见图10-20。,