9圆柱齿轮传动的互换性a

2020/2/22中国地质大学机械与电子信息学院第九章圆柱齿轮传动的互换性齿轮是机器和仪器的重要零件，齿轮的精度在一定程度上影响着整台机器或仪器的质量。由于齿形比较复杂，参数比较多，所以齿轮精度的评定比较复杂。了解渐开线圆柱齿轮传动的精度要求。了解齿轮误差产生的原因及误差特性，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。了解圆柱齿轮传动精度的评定指标。掌握渐开线圆柱齿轮传动精度的设计的基本方法：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。2020/2/22中国地质大学机械与电子信息学院9.4齿轮副误差的评定指标9.4.4轮齿副的侧隙1.圆周侧隙jwt是当固定两啮合齿轮中的一个，另一个齿轮所能转过的节圆弧长的最大值。2.法向侧隙jbn是当两个齿轮的工作齿面相互接触时，其非工作面之间的最短距离，测量需在基圆切线方向，也就是在啮合线方向上测量，一般可以通过压铅丝方法测量，即齿轮啮合过程中在齿间放入一块铅丝，啮合后取出压扁了的铅丝测量其厚度。也可以用塞尺直接测量。3.径向侧隙jr是当两个齿轮的中心距缩小，直到两侧齿面都接触时的中心距缩小量。2020/2/22中国地质大学机械与电子信息学院齿侧间隙的获得和检验项目齿轮轮齿的配合是采用基中心距制，在此前提下，齿侧间隙必须通过减薄齿厚来获得，其检测可采用控制齿厚或公法线长度等方法来保证侧隙。2020/2/22中国地质大学机械与电子信息学院9.4齿轮副误差的评定指标9.4.4轮齿副的侧隙4.影响轮齿副的侧隙的偏差1)齿厚偏差（Esns、Esni）齿厚偏差是指在分度圆柱面上齿厚的实际值与公称值之差。齿厚测量可用齿厚游标卡尺，也可用精度更高些的光学测齿仪测量。齿厚公差Ts是指齿厚偏差的最大允许值。2020/2/22中国地质大学机械与电子信息学院9.4齿轮副误差的评定指标9.4.4轮齿副的侧隙2)公法线平均长度偏差公法线平均长度偏差是指公法线长度的平均值与公称值之差。Ebns公法线平均长度上偏差；Ebni公法线平均长度下偏差。公法线平均长度公差：公法线平均长度偏差的最大允许值。Twm=|Ebns-Ebni|α=20°时W公称=m〔1.476(2k-1)+0.014z〕千分尺测量公法线示意图2020/2/22中国地质大学机械与电子信息学院9.5渐开线圆柱齿轮精度标准9.5.1齿轮精度等级和公差值精度标准新标准规定：在文件需叙述齿轮精度要求时，应注明GB/T10095.1-2001或GB/T10095.2-2001。1.精度等级标准对单个齿轮规定了13个精度等级，从高到低分别用阿拉伯数字0，1，2，3，…，12表示：0～2级——未来发展级3～5级——高精度等级6～8级——中精度等级（最常用）9级——较低精度等级10～12——低精度等级。2020/2/22中国地质大学机械与电子信息学院9.5渐开线圆柱齿轮精度标准9.5.1齿轮精度等级和公差值2.偏差的允许值（公差）见教材表9-1到表9-7。GB/T10095.1-2001和GB/T10095.2-2001规定：标准中各公差或极限偏差数值表列出的数值是用标准规定的公式计算并圆整后得到的。2020/2/22中国地质大学机械与电子信息学院9.5渐开线圆柱齿轮精度标准9.5.2齿轮精度等级的选择选择原则：在满足使用要求的前提下，尽量选用精度较低的等级。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，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。2020/2/22中国地质大学机械与电子信息学院表9-8各精度等级齿轮的适用范围精度等级456789圆周速度(m/s)直齿≤35斜齿≤70直齿≤20斜齿≤40直齿≤15斜齿≤30直齿≤10斜齿≤15直齿≤6斜齿≤10直齿≤2斜齿≤4工作条件与适用范围特别精密分度机构中或在最平稳、且无噪声的极高速情况下工作的齿轮；特别精密分度机构中的齿轮；高速汽轮机齿轮；检测6～7级齿轮用的测量齿轮精密分度机中或要求极平稳且无噪声的高速工作的齿轮；精密分度机构用齿轮；高速汽轮机齿轮；检测8～9级齿轮用测量齿轮要求最高效率且无噪声的高速平稳工作的齿轮；分度机构的齿轮；特别重要的航空、汽车齿轮；读数装置中特别精密传动的齿轮增速和减速用齿轮传动；金属切削机床进刀机构用齿轮；高速减速器用齿轮；航空、汽车用齿轮；读数装置用齿轮无需特别精密的一般机械制造用齿轮；分度链以外的机床传动齿轮；航空、汽车制造业中不重要齿轮；起重机构用齿轮；农业机械中的小齿轮；通用减速器齿轮用于粗糙工作的齿轮2020/2/22中国地质大学机械与电子信息学院各种机械采用的齿轮的精度等级应用范围精度等级应用范围精度等级测量齿轮3～5拖拉机6～10汽轮减速器3～6一般用途的减速器6～9金属切削机床3～8轧钢设备的小齿轮6～10内燃机车与电气机车6～7矿用绞车8～10轻型汽车5～8起重机机构7～10重型汽车6～9农业机械8～11航空发动机4～72020/2/22中国地质大学机械与电子信息学院9.5渐开线圆柱齿轮精度标准9.5.3齿轮检验项目根据GB/T10095.1—2008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、齿厚偏差。齿距累积偏差用于高速齿轮的检验。当检验切向综合偏差时，可不必检验单个齿距和齿距累积总偏差。其他参数不是必检项目而是根据需方要求而确定，充分体现了用户第一的思想。按照我国的生产实践及现有生产和检测水平，特推荐五个检验组，以便于设计人员按齿轮使用要求、生产批量、和检验设备选取其中一个检验组，来评定齿轮的精度等级。2020/2/22中国地质大学机械与电子信息学院表9-9检验组（推荐）检验组检验项目偏差代号精度等级批量1Fp、Fa、Fβ、FrEsn或Ebn3~9级单件小批量2Fpk、Fp、Fa、Fβ、FrEsn或Ebn3~9级单件小批量3F“i、f”i、Esn或Ebn6~9级大批量4fpt、Fr、Esn或Ebn10~12级5F’i、f’i、Fβ、Esn或Ebn3~6级大批量2020/2/22中国地质大学机械与电子信息学院9.5渐开线圆柱齿轮精度标准9.5.4齿轮副侧隙齿轮副侧隙是在装配后自然形成的，侧隙的大小主要取决于齿厚和中心距。1.最小法向侧隙jbnmin在设计齿轮传动时，必须保证有足够的最小侧隙以保证齿轮机构正常工作。对于黑色金属材料齿轮和黑色金属材料箱体，工作时齿轮节圆线速度小于15m/s，其箱体、轴和轴承都采用常用的商业制造公差的齿轮传动，可按下式计算：jbnmin=2/3(0.06+0.0005ai+0.03mn)按上式计算可以得出如表9-10所示的推荐数据。2020/2/22中国地质大学机械与电子信息学院对于中、大模数齿轮最小侧隙jbnmin的推荐数据（摘自GB/Z18620.2—2008）mmmn最小中心距ai5010020040080016001.50.090.11----20.100.120.15---30.120.140.170.24--5-0.180.210.28--8-0.240.270.340.47-12--0.350.420.55-18---0.540.670.942020/2/22中国地质大学机械与电子信息学院9.5渐开线圆柱齿轮精度标准9.5.4齿轮副侧隙2.齿厚偏差为了获得最小侧隙，齿厚应保证有最小减薄量，它是由分度圆齿厚上偏差形成的。当主动轮与被动轮齿厚都做成最大值即做成上偏差时，可获得最小侧隙。通常取两齿轮的齿厚上偏差相等：Esns1=Esns2=-jbnmin/2cosαn当对最大侧隙也有要求时，齿厚下偏差也需要控制，此时需进行齿厚公差计算。齿厚公差的选择要适当，公差过小，制造成本↑；公差过大，会使侧隙↑，齿轮反转时空行程↑。齿厚公差br查表9-11齿厚下偏差Esni=Esns-Tsn222tansnrrnTFb2020/2/22中国地质大学机械与电子信息学院9.5渐开线圆柱齿轮精度标准9.5.4齿轮副侧隙齿厚偏差的变化必然引起公法线长度的变化。测量公法线长度同样可以控制齿侧间隙。公法线长度的上偏差和下偏差与齿厚偏差有如下关系：==bnsEnsnsEcosbniEnsniEcos2020/2/22中国地质大学机械与电子信息学院9.5渐开线圆柱齿轮精度标准9.5.5齿轮副精度1.中心距极限偏差表9-12中心距偏差是实际中心距与公称中心距之差。公称中心距是在考虑了最小侧隙及两齿轮齿顶和其相啮合非渐开线齿廓齿根部分的干涉后确定的。在齿轮只单向承载且不经常反转的情况下，最大侧隙的控制不是一个重要因素，此时中心距允许偏差主要取决于重合度。对于要控制运动精度的齿轮副，必须控制其侧隙，中心距偏差应小；当轮齿上的负载常常反向时，对中心距的公差应考虑下列因素：轴、箱体孔系和轴承轴线的倾斜、安装误差、轴承跳动、温度的影响等因素。2020/2/22中国地质大学机械与电子信息学院9.5渐开线圆柱齿轮精度标准9.5.5齿轮副精度2.轴线平行度偏差3.接触斑点b/b×100%H/h×100%b/b×100%h/h×100%直齿轮斜齿轮直齿轮斜齿轮直齿轮斜齿轮直齿轮斜齿轮4级及更高50507050404050305和645455040353530207和8353550401353530209至1225255040252530202020/2/22中国地质大学机械与电子信息学院轮齿接触斑点齿轮副的接触斑点沿齿长方向：（bc1+bc2）/b×100%沿齿高方向：hc/h×100%2020/2/22中国地质大学机械与电子信息学院9.5渐开线圆柱齿轮精度标准9.5.6齿轮坯的精度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相重合。2020/2/22中国地质大学机械与电子信息学院9.5渐开线圆柱齿轮精度标准9.5.6齿轮坯的精度1.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。2020/2/22中国地质大学机械与电子信息学院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。2020/2/22中国地质大学机械与电子信息学院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。2020/2/22中国地质大学机械与电子信息学院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。2020/2/22中国地质大学机械与电子信息学院9.5渐开线圆柱齿轮精度标准9.5.6齿轮坯的精度2.齿轮坯公差的给定方法1）尺寸公差表9-132）形状公差表9-14、表9-153）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9-16。2020/2/22中国地质大学机械与电子信息学院9.5渐开线圆柱齿轮精度标准9.5.6齿轮坯的精度表9-15安装面的跳动公差（摘自GB/Z18620.3-2002）2020/2/22中国地质大学机械与电子信息学院9.5渐开线圆柱齿轮精度标准9.5.6齿轮精度的标注齿轮精度等级在图样上的标