1、第一节第一节 齿轮的使用要求齿轮的使用要求 齿轮传动是用来传递运动和动力的一种常用机构，广泛齿轮传动是用来传递运动和动力的一种常用机构，广泛应用于机器、仪器制造业。应用于机器、仪器制造业。凡有齿轮传动的机械产品，其工作性能、承载能力、使凡有齿轮传动的机械产品，其工作性能、承载能力、使用寿命和工作精度等都与齿轮传动的传动质量密切相关。而用寿命和工作精度等都与齿轮传动的传动质量密切相关。而齿轮传动的传动质量又主要取决于齿轮本身的制造精度及齿齿轮传动的传动质量又主要取决于齿轮本身的制造精度及齿轮副的安装精度。轮副的安装精度。研究齿轮误差对使用性能的影响、精度标准以及检测技研究齿轮误差对使用性能的影响
2、、精度标准以及检测技术等对提高齿轮加工质量具有重要意义术等对提高齿轮加工质量具有重要意义第一节第一节 齿轮的使用要求齿轮的使用要求 不同的机械对齿轮传动的要求不同：不同的机械对齿轮传动的要求不同：传递运动的准确性传递运动的准确性 传动的平稳性传动的平稳性 载荷分布的均匀性载荷分布的均匀性 传动侧隙传动侧隙 要求齿轮在一转范围内，速比变化（最大转要求齿轮在一转范围内，速比变化（最大转角误差）限制在一定范围内，以保证从动件与主角误差）限制在一定范围内，以保证从动件与主动件的运动协调一致。动件的运动协调一致。传递运动的准确性传递运动的准确性 要求齿轮传动瞬时传动比（转一齿的转角）的变要求齿轮传动瞬时
3、传动比（转一齿的转角）的变化尽量小。以保证低噪声、低冲击和较小振动。化尽量小。以保证低噪声、低冲击和较小振动。传动的平稳性传动的平稳性 要求齿轮啮合时齿面接触良好，以免引起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，影响齿轮应力集中造成齿面局部磨损加剧，影响齿轮的使用寿命的使用寿命。载荷分布的均匀性载荷分布的均匀性 要求齿轮啮合时，要求齿轮啮合时，非工作齿面间应留有非工作齿面间应留有一定的间隙。一定的间隙。对贮藏润滑油、补对贮藏润滑油、补偿齿轮传动受力后的偿齿轮传动受力后的弹性变形、热膨胀以弹性变形、热膨胀以及装配误差等都是必及装配误差等都是必须的。但间隙过大会须的。但间
4、隙过大会引起反向冲击。引起反向冲击。传动侧隙传动侧隙第一节第一节 齿轮的使用要求齿轮的使用要求分度齿轮和读数齿轮分度齿轮和读数齿轮 传递运动准确性传递运动准确性高速动力齿轮（汽轮机减速器）高速动力齿轮（汽轮机减速器）较高的传动平稳性较高的传动平稳性低速动力齿轮（轧钢机、矿山机械）低速动力齿轮（轧钢机、矿山机械）齿面接触均匀齿面接触均匀任何齿轮任何齿轮 传动侧隙传动侧隙 对上述要求通过一些评定参数对其进行约束，将这对上述要求通过一些评定参数对其进行约束，将这些评定参数分为三个组。些评定参数分为三个组。第第公差组：影响齿轮运动准确性的误差公差组：影响齿轮运动准确性的误差 第第公差组：影响齿轮传动平
5、稳性的误差公差组：影响齿轮传动平稳性的误差 第第公差组：影响载荷分布均匀性的误差公差组：影响载荷分布均匀性的误差第二节第二节 单个齿轮的评定指标单个齿轮的评定指标 1、影响齿轮传递运动准确性的误差 主要是齿轮的长周期误差，由第主要是齿轮的长周期误差，由第I公差组检验，共公差组检验，共有以下五项误差：有以下五项误差：切向综合误差切向综合误差FFi i 公差公差F Fi i 齿距累积误差齿距累积误差FFp p 公差公差F Fp p 齿圈径向跳动误差齿圈径向跳动误差FFr r 公差公差F Fr r 径向综合误差径向综合误差FFi i 公差公差F Fi i 公法线长度变动误差公法线长度变动误差FFW
6、W 公差公差F FW W第第I公差组公差组 切向综合误差切向综合误差Fi F Fi i是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮单面是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮单面啮合时，在被测齿轮一转内它的实际转角与公称转角啮合时，在被测齿轮一转内它的实际转角与公称转角之差的总幅值、以分度圆弧长计值。之差的总幅值、以分度圆弧长计值。说明齿轮运动的不均匀性，在一转过程说明齿轮运动的不均匀性，在一转过程中其转速忽快忽慢，周期性地变化。中其转速忽快忽慢，周期性地变化。是评定齿轮传递运动准确性较为完善的是评定齿轮传递运动准确性较为完善的指标。反映了齿轮总的使用质量，因而更接指标。反映了齿轮总的使用质量，因而更接近于实际使
7、用情况。近于实际使用情况。Fi是指切向综合误差是指切向综合误差(Fi)的最大允许的最大允许值。值。第第I公差组公差组切向综合误差切向综合误差Fi F Fp p是指在分度圆上是指在分度圆上任意两个同侧齿面间的任意两个同侧齿面间的实际弧长与公称弧长的实际弧长与公称弧长的最大差值，即最大齿距最大差值，即最大齿距累积偏差累积偏差(FFpmaxpmax)与最小与最小齿距累积偏差齿距累积偏差(FFpminpmin)之之代数差。代数差。测量图见测量图见11-5。第第I公差组公差组齿距累积误差齿距累积误差Fp必要时还应控制必要时还应控制k个齿距的累积误差个齿距的累积误差Fpk。Fp 是齿距累积误差是齿距累积误
8、差Fp的最大允许值。的最大允许值。第第I公差组公差组齿距累积误差齿距累积误差Fp FFr r是指在齿轮是指在齿轮一转范围内，测头在一转范围内，测头在齿槽内（或轮齿上）齿槽内（或轮齿上）于齿高中部双面接触，于齿高中部双面接触，测头相对于齿轮轴心测头相对于齿轮轴心线的最大变动量。线的最大变动量。第第I公差组公差组齿圈径向跳动误差齿圈径向跳动误差Fr 它以齿轮一转为周期，属长周期误差和径向它以齿轮一转为周期，属长周期误差和径向误差，误差，FFr r必须与能揭示切向误差的单项指标必须与能揭示切向误差的单项指标组合，才能全面评定传递运动的准确性。组合，才能全面评定传递运动的准确性。F Fr r是齿圈径向
9、跳动误差是齿圈径向跳动误差FFr r的最大允许值。的最大允许值。第第I公差组公差组齿圈径向跳动误差齿圈径向跳动误差Fr FFi i是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮双面啮是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮双面啮合时，在被测齿轮一转内的双啮中心距的最大变动量。合时，在被测齿轮一转内的双啮中心距的最大变动量。双啮中心距是指被测齿轮与精确测量齿轮紧密啮合时双啮中心距是指被测齿轮与精确测量齿轮紧密啮合时的中心距。的中心距。第第I公差组公差组径向综合误差径向综合误差Fi双面啮合仪测量双面啮合仪测量Fi F Fi i主要反映径向误差，可代替主要反映径向误差，可代替FFr r。是评定齿。是评定齿轮传递运动准确性
10、一项较好的综合性指标。轮传递运动准确性一项较好的综合性指标。优点：检测效率高优点：检测效率高 成批生产采用成批生产采用 缺点：与工作状态不相符合，只能反映齿轮的径缺点：与工作状态不相符合，只能反映齿轮的径向误差，而不能反映切向误差，故并不能确切表示向误差，而不能反映切向误差，故并不能确切表示齿轮的运动精度。齿轮的运动精度。Fi是径向综合误差Fi的最大允许量。第第I公差组公差组径向综合误差径向综合误差Fi FFW W是指在齿轮一是指在齿轮一周范围内周范围内,实际公法实际公法线长度最大值与最小线长度最大值与最小值之差。值之差。公法线长度公法线长度W是指是指跨跨k个齿的异侧齿廓个齿的异侧齿廓间的公共
11、法线长度。间的公共法线长度。第第I公差组公差组公法线长度变动误差公法线长度变动误差FW FW是指公法线长度变动误差是指公法线长度变动误差FW的最大允的最大允许值许值。第第I公差组公差组公法线长度变动误差公法线长度变动误差FW1、影响齿轮传递运动准确性的误差 切向综合误差切向综合误差FFi i 公差公差F Fi i 齿距累积误差齿距累积误差FFp p 公差公差F Fp p 齿圈径向跳动误差齿圈径向跳动误差FFr r 公差公差F Fr r 径向综合误差径向综合误差FFi i 公差公差F Fi i 公法线长度变动误差公法线长度变动误差FFW W 公差公差F FW W2、影响齿轮传动平稳性的误差影响齿
12、轮传动平稳性的误差 影响齿轮传动平稳性的误差主要是短周期误影响齿轮传动平稳性的误差主要是短周期误差由第差由第II公差组检验，共有以下六项误差：公差组检验，共有以下六项误差：一齿切向综合误差一齿切向综合误差ffi i 公差公差f fi i 一齿径向综合误差一齿径向综合误差ffi i 公差公差f fi i 齿形误差齿形误差fff f 公差公差f ff f 基节偏差基节偏差ffpb pb 极限偏差极限偏差f fpbpb 齿距偏差齿距偏差ffpt pt 极限偏差土极限偏差土f fptpt 螺旋线波度误差螺旋线波度误差 f ff f 波度公差波度公差f fff第第II公差组公差组一齿切向综合误差一齿切向
13、综合误差fi fi反映齿反映齿轮一齿内的转轮一齿内的转角误差。角误差。fi是指是指fi的最大允许值。的最大允许值。第第II公差组公差组一齿径向综合误差一齿径向综合误差fi f fi i是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮双面是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮双面啮合时，在被测齿轮一齿距角内的双啮中心距的最大啮合时，在被测齿轮一齿距角内的双啮中心距的最大变动量。变动量。双面啮合仪测量双面啮合仪测量fi第第II公差组公差组齿形误差齿形误差ff ff是指在齿轮的端截面上，齿形工作部分内齿是指在齿轮的端截面上，齿形工作部分内齿顶倒棱部分除外包容实际齿形且距离最小的两条设顶倒棱部分除外包容实际齿形且距离最小的
14、两条设计齿形间的法向距离。计齿形间的法向距离。ff是齿形误差是齿形误差ff的最大允许值的最大允许值。fpb是指实际基节与公称基节之差。是指实际基节与公称基节之差。fpb是允许是允许基节偏差基节偏差fpb的两个极限值。的两个极限值。实际基节是指实际基节是指基圆柱切平面所截基圆柱切平面所截两相邻同侧齿面的两相邻同侧齿面的交线之间的法向距交线之间的法向距离。离。第第II公差组公差组基节偏差基节偏差fpb f fptpt是指在分度圆上是指在分度圆上(允许在齿高中部测量允许在齿高中部测量)实际实际齿距与公称齿距的差，公称齿距是指所有实际齿距的齿距与公称齿距的差，公称齿距是指所有实际齿距的平均值平均值。f
15、 fptpt是允许齿是允许齿距偏差距偏差ffptpt两个两个极限值。极限值。第第II公差组公差组齿距偏差齿距偏差fpt 基节偏差基节偏差fpb与齿与齿距偏差距偏差fpt存在几何存在几何关系关系第第II公差组公差组螺旋线波度误差螺旋线波度误差 ff ffff是指在宽斜齿轮齿高中部的圆柱面上，沿是指在宽斜齿轮齿高中部的圆柱面上，沿实际齿面实际齿面(螺旋线螺旋线)法线方向计量的螺旋线法线方向计量的螺旋线波纹的最大波纹的最大波幅波幅。ff f 是指螺是指螺旋 线 波 度 误 差旋 线 波 度 误 差ffff的最大允的最大允许值。许值。3、影响载荷分布均匀性的指标齿向误差齿向误差FF 公差公差FF 对于
16、直齿轮，影响接触线长度的是齿向误差，影响接触高对于直齿轮，影响接触线长度的是齿向误差，影响接触高度的是齿形误差。由第度的是齿形误差。由第III公差组检验，共有以下三项误差：公差组检验，共有以下三项误差：接触线误差接触线误差FFb b 公差公差F Fb b 第第公差组公差组齿向误差齿向误差F F F是指在分度圆柱面上齿宽有效部分范围是指在分度圆柱面上齿宽有效部分范围内内(端部倒角部分除外端部倒角部分除外)包容实际齿向线，包容实际齿向线，且距离最小且距离最小的两条设计齿向线之间的端面距离。的两条设计齿向线之间的端面距离。F F是指齿向误差是指齿向误差FF的最大允许值。的最大允许值。4、齿轮副侧隙的
17、评定指标 在齿轮的加工误差中，影响齿轮副侧隙的在齿轮的加工误差中，影响齿轮副侧隙的误差主要是误差主要是:齿厚偏差齿厚偏差E Es s 公差公差T Ts s 公法线平均长度偏差公法线平均长度偏差 E EWmWm。E Es s是指分度圆柱面上齿厚实际值与公称值之是指分度圆柱面上齿厚实际值与公称值之差。图中差。图中E Essss表示齿厚上偏差，表示齿厚上偏差，E Esisi表示齿厚下偏差表示齿厚下偏差(对对斜齿轮是指法向齿厚而言斜齿轮是指法向齿厚而言)。为了保证齿轮传动侧隙，。为了保证齿轮传动侧隙，齿厚的上下齿厚的上下偏差均应为负值。偏差均应为负值。4、侧隙的评定指标侧隙的评定指标 齿厚偏差齿厚偏差Es Ts是指齿厚偏差是指齿厚偏差Es的最大允许值的最大允许值4、侧隙的评定指标侧隙的评定指标 齿厚偏差齿厚偏差Es 公法线平均长度偏差公法线平均长度偏差E EWmWm 是指在齿轮一周是指在齿轮一周内，实际公法线长度的平均值与公称值之差。内，实际公法线长度的平均值与公称值之差。4、齿轮副侧隙的评定指标 公法线平均长度偏差公法线平均长度偏差EWm 公法线平均长度偏差公法线平均长度偏差E EWmWm 与齿厚偏差与齿厚偏差EEs s的关系：的关系：E EWmWm EEs s coscos
