1、直齿圆柱齿轮的公差与测量【学习任务】1、用齿厚游标卡尺测量齿轮齿厚偏差；2、用公法线千分尺测量齿轮公法线长度变动量；3、用齿轮径向跳动测量仪测量齿圈径向跳动误差。圆柱齿轮传动的要求 齿轮传动广泛应用于机器或各种机械设备中，其使用要求可归纳为四方面。1传递运动的准确性（运动精度）要求齿轮在一转范围内，最大转角误差应限制在一定范围内，传动比变化小，以保证从动件与主动件协调。2传动平稳性（平稳性精度）要求齿轮传动的瞬时传动比变化不大，因为瞬时传动比的突变将引起齿轮传动冲击、振动和噪声。3载荷分布均匀性（接触精度）要求轮齿啮合时齿面接触良好，以免载荷分布不均引起应力集中，造成局部磨损，影响使用寿命。4
2、合理的齿轮副侧隙要求齿轮啮合时非工作面应有一定的间隙，用于储油润滑或容纳齿轮因受热和受力的弹性变形，以及制造和安装所产生的误差，保证传动中不出现卡死和齿面烧伤及换向冲击等 齿轮传动的用途和工作条件不同，对上述四方面的要求也各有侧重。对精密机床和仪器上的分度和读数齿轮，主要要求是传递运动准确性，对传动平稳性也有一定要求，而对接触精度要求往往是次要的。汽车变速箱里的齿轮侧重于要求传动的平稳性，矿山机械用的齿轮侧重于要求载荷分布的均匀性等等。对高速重载的齿轮（如汽轮机减速器），其传递运动的准确性、传动的平稳性和载荷分布的均匀性都要求很高。齿轮加工误差简述 齿轮加工包括成形法和展成法，通常采用展成法，
3、即用滚刀或插齿刀在滚齿机、插齿机上加工渐开线齿廓。高精度齿轮还需进行剃齿或磨齿等精加工工序。现以滚齿为代表，滚齿时的主要加工误差是由机床-刀具一工件系统的周期性误差造成的。此外，还与夹具、齿坯和工艺系统的安装和调整误差有关。滚齿原理滚齿原理滚齿机加工齿轮滚齿机加工齿轮滚齿机加工多联齿轮用插齿机插内齿轮滚齿滚齿一、几何偏心一、几何偏心 当机床心轴与齿坯有安装偏心当机床心轴与齿坯有安装偏心e e时，引起齿轮齿圈的轴线与齿轮工作时，引起齿轮齿圈的轴线与齿轮工作时的轴线不重合，使齿轮在转动一转内产生齿圈径向跳动误差，并且时的轴线不重合，使齿轮在转动一转内产生齿圈径向跳动误差，并且使齿距和齿厚也产生周期
4、性变化，此属使齿距和齿厚也产生周期性变化，此属径向误差径向误差。二、运动偏心二、运动偏心当机床分度蜗轮有加工误差及与工作台有安装偏心当机床分度蜗轮有加工误差及与工作台有安装偏心e ek k时，造成齿轮的时，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。以上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。以上两种偏心引起的误差是以齿坯一转为一个周期，称为长周期误差。两种偏心引起的误差是以齿坯一转为一个周期，称为长周期误差。齿轮的切向位移齿轮的切向位移 几何偏心引起的径向误差几何偏心引起的径向误差 三、机床传动链的高频误差三、机床传动链的高频误差机床分度蜗杆有安装偏心机
5、床分度蜗杆有安装偏心e e和轴向窜动，使分度蜗轮和轴向窜动，使分度蜗轮（齿坯）转速不均匀，造成齿轮的齿距和齿形误差。（齿坯）转速不均匀，造成齿轮的齿距和齿形误差。四、滚刀的制造误差及安装误差四、滚刀的制造误差及安装误差如滚刀有偏心如滚刀有偏心e ed d，轴线倾斜、轴向跳动及刀具齿形角误差，轴线倾斜、轴向跳动及刀具齿形角误差等都会复映到被加工的轮齿上，产生基节偏差和齿形误差。等都会复映到被加工的轮齿上，产生基节偏差和齿形误差。常见的齿形误差常见的齿形误差 a a）出棱）出棱 b)b)不对称不对称 c)c)齿形角误差齿形角误差 d)d)周期误差周期误差 e)e)根切根切 圆柱齿轮的精度等级圆柱齿
6、轮的精度等级（1）轮齿同侧齿面偏差规定）轮齿同侧齿面偏差规定0、112共共13个精度等级，其中个精度等级，其中0级是最级是最高的精度等级，而高的精度等级，而12级是最低的精度等级。标准适用范围为：分度圆级是最低的精度等级。标准适用范围为：分度圆直径为直径为510000mm，法向模数为，法向模数为0.570mm，齿宽为，齿宽为41000mm的渐的渐开线圆柱齿轮。开线圆柱齿轮。（2）径向综合偏差规定了）径向综合偏差规定了4、512共共9个精度等级，其中个精度等级，其中4级是最高的级是最高的精度等级，而精度等级，而12级是最低的精度等级。标准适用范围为：分度圆直径级是最低的精度等级。标准适用范围为：
7、分度圆直径为为51000mm，法向模数为，法向模数为0.210mm的渐开线圆柱齿轮。的渐开线圆柱齿轮。（3）对于径向跳动，）对于径向跳动，GB/T 10095.2-2008在附录在附录B中规定了中规定了0、112共共13个精度等级，其中个精度等级，其中0级是最高的精度等级，而级是最高的精度等级，而12级是最低的精度等级。级是最低的精度等级。标准适用范围为：分度圆直径为标准适用范围为：分度圆直径为510000mm，法向模数为，法向模数为0.570mm，齿宽为齿宽为41000mm的渐开线圆柱齿轮。的渐开线圆柱齿轮。圆柱齿轮的公差组圆柱齿轮的公差组公差组公差项目对传动性能的主要影响第公差组径向跳动F
8、r径向综合总偏差Fi公法线长度变动量Fw（GB/T10095-1988）切向综合总偏差Fi齿距累积总偏差FpK个齿距累积偏差Fpk传递运动的准确性第公差组一齿切向综合偏差fi一齿径向综合偏差fi齿廓总偏差Fa齿廓形状偏差ffa齿廓倾斜偏差fHa单个齿距偏差fpt基圆齿距偏差fpb（GB/T10095-1988）传递运动的平稳性第公差组螺旋线总偏差F螺旋线形状偏差ff螺旋线倾斜偏差fH载荷分布的均匀性传动侧隙合理性的评定指标传动侧隙合理性的评定指标齿轮传动时为了在啮合齿廓之间形成润滑油膜以避免因轮齿摩檫发热膨胀齿轮传动时为了在啮合齿廓之间形成润滑油膜以避免因轮齿摩檫发热膨胀而卡死，齿廓之间必须留
9、有间隙，此间隙称为齿侧间隙，简称侧隙。齿侧而卡死，齿廓之间必须留有间隙，此间隙称为齿侧间隙，简称侧隙。齿侧间隙的大小主要取决于中心距及齿厚。间隙的大小主要取决于中心距及齿厚。齿侧间隙是齿轮啮合的必备间隙。然而，齿侧间隙的存在会产生齿间冲击，齿侧间隙是齿轮啮合的必备间隙。然而，齿侧间隙的存在会产生齿间冲击，影响齿轮传动的平稳性，因此这个间隙只能很小，通常靠齿厚公差来保证。影响齿轮传动的平稳性，因此这个间隙只能很小，通常靠齿厚公差来保证。1、齿侧间隙、齿侧间隙齿侧间隙可以用圆周侧隙齿侧间隙可以用圆周侧隙jwt和法向侧隙和法向侧隙jbn来表示。齿轮啮合传动时，固定来表示。齿轮啮合传动时，固定其中一个
10、齿轮，另一个配对齿轮所能转过的节圆弧长称为圆周侧隙。两齿其中一个齿轮，另一个配对齿轮所能转过的节圆弧长称为圆周侧隙。两齿轮的工作齿面互相接触时，其非工作齿面之间的最短距离称为法向侧隙。轮的工作齿面互相接触时，其非工作齿面之间的最短距离称为法向侧隙。如图如图6-3所示：所示：齿厚是齿轮分度圆上一个轮齿所占的弧长。为了得到设计要求的齿侧间隙，必须控制齿轮的齿厚偏差。齿厚偏差是指齿厚的实际值与公称值之差。由于分度圆弧齿厚不易测量，一般采用测分度圆弦齿厚代替测分度圆弧齿厚。齿厚游标卡尺的结构、原理及使用方法2.4.1齿轮切向误差及其评定指标齿轮的切向误差是指滚齿时，实际齿廓相对理论位置沿圆周方向(切向
11、)发生位移。对于滚齿加工，机床分齿传动链实际上存在着传动误差，比如分度蜗轮在制造和安装中与工作台回转中心不重合（运动偏心），使工作台回转中发生转角误差。因此，滚齿时刀具和齿坯间的相对运动并不协调,齿坯在一周的回转中时快时慢。这种快慢变化的转角误差,必然使滚切出的实际齿廓相对理论位置沿圆周方向(即切向)发生位移。公法线长度是指基圆切线与齿轮上两异名齿廓交点间的距离。公法线长度变动是指在齿轮一周范围内，同一齿轮上包含相同齿数的实际公法线最大长度与最小长度之差。齿轮运动偏心越大，公法线长度变动也越大。公法线长度变动量及其检测W是指k个齿的异侧齿廓间的公共法线长度的公称值，此长度可由查表，或用公法线千
12、分尺测量（图），然后由下式算出。W=ml.476(2k-1)+0.014zm一模数(mm)；k一测量跨齿数；k=z/9 +0.5；Z-齿轮齿数。用公法线千分尺测量用公法线千分尺测量F Fw w齿圈径向跳动 Fr Fr是指测头（球形、圆柱形、砧形）相继置于齿槽内时，从它到齿轮轴线的最大和最小径向距离之差，如图所示。图中偏心量是径向跳动的一部分。Fr主要是由几何偏心引起的。切齿时由于齿坯孔与心轴间有间隙e，使两旋转轴线不重合而产生偏心。造成齿圈上各点到孔轴线距离不等、形成以齿轮一转为周期的径向长周期误差，齿距或齿厚也不均匀。此外，齿坯端面跳动也会引起附加偏心。齿轮径向误差是指齿轮完工后，轮齿的实际
13、分度圆与理想的分度圆的中心不重合，产生径向偏移，即齿轮加工时旋转中心与齿轮孔（轴）的中心不重合。齿轮的径向误差的评定指标有齿圈径向跳动和径向综合误差两个。3.4.1齿轮径向误差及其评定指标 Fr可用40的锥形或槽形测头及球形、圆柱测头测量。测量时将测头放人齿槽，使测测头与左、右齿廓在齿高中部接触，球测头直径d=1.68m，式中m为模数（mm）。按式求出。可用径向跳动检查仪、偏摆检查仪测量，如图所示。此法测量效率低，适于小批生产。当所有齿槽宽相等而存在齿距偏差时，用槽形测头检测Fr，指示径向位置的变化为最佳。齿圈径向跳动的检测齿圈径向跳动的测量齿圈径向跳动的测量齿轮加工的安装及误差检测齿轮加工的
14、安装及误差检测检查刀具安装偏心ed检查几何偏心e用分度头检查齿轮导程用万能测齿仪检查齿轮渐开线检查仪检查齿轮渐开线检查仪检查齿轮万能测齿仪测万能测齿仪测F Fp p与与F Fptpt1-1-活动量脚活动量脚 2-2-定位脚定位脚 3-3-重锤重锤 4-4-指示表指示表用万能渐开线检查仪检查齿廓总误差Fa 齿轮精度的选择齿轮精度的选择类比法类比法 是按现有的并经证实设计合理、工作可靠的同类产品或机构上的齿轮精度，通过技术性、是按现有的并经证实设计合理、工作可靠的同类产品或机构上的齿轮精度，通过技术性、经济性、工艺可能性三方面的综合分析对比，选用相似的齿轮精度等级。当工作条件略有经济性、工艺可能性
15、三方面的综合分析对比，选用相似的齿轮精度等级。当工作条件略有改变时，可对新设计的齿轮各公差组的精度作适当调整。改变时，可对新设计的齿轮各公差组的精度作适当调整。根据使用要求不同，根据使用要求不同，GB/T 10095-2008GB/T 10095-2008规定：齿轮同侧齿面各精度项目可选同一个等级；规定：齿轮同侧齿面各精度项目可选同一个等级；对齿轮的工作齿面和非工作齿面可规定不同的等级，也可只给出工作齿面的精度等级；而对齿轮的工作齿面和非工作齿面可规定不同的等级，也可只给出工作齿面的精度等级；而对非工作齿面不给出精度要求；对不同的偏差项目可规定不同的精度等级；径向综合公差对非工作齿面不给出精度
16、要求；对不同的偏差项目可规定不同的精度等级；径向综合公差和径向跳动公差可选用与同侧齿面的精度项目相同或不同的精度等级。和径向跳动公差可选用与同侧齿面的精度项目相同或不同的精度等级。齿轮副中两个齿轮的精度等级一般取同级，也允许取成不同等级。此时按精度较低者确齿轮副中两个齿轮的精度等级一般取同级，也允许取成不同等级。此时按精度较低者确定齿轮副等级。定齿轮副等级。分度、读数齿轮主要的要求是传递运动准确性，即控制齿轮传动比的变化，可根据传动分度、读数齿轮主要的要求是传递运动准确性，即控制齿轮传动比的变化，可根据传动链要求的准确性、转角误差允许的范围首先选择第链要求的准确性、转角误差允许的范围首先选择第
17、1 1性能组精度等级，而第性能组精度等级，而第性能组的误差性能组的误差是第是第1 1性能组误差的组成部分，相互关联，一般可取同级。分度、读数齿轮对传递功率要求性能组误差的组成部分，相互关联，一般可取同级。分度、读数齿轮对传递功率要求不高，第不高，第性能组可低一级。性能组可低一级。对高速动力齿轮，要求控制瞬时传动比的变化，可根据圆周速度或噪声强度要求首先选择对高速动力齿轮，要求控制瞬时传动比的变化，可根据圆周速度或噪声强度要求首先选择第第性能组的精度级。当速度很高时第性能组的精度级。当速度很高时第1 1性能组的精度可取同级，速度不高时可选稍低等级。性能组的精度可取同级，速度不高时可选稍低等级。为
18、保证一定的接触精度要求，第为保证一定的接触精度要求，第组精度不宜低于第组精度不宜低于第性能组。性能组。对承载齿轮，要求载荷在齿宽上均匀分布，可按强度和寿命要求确定第对承载齿轮，要求载荷在齿宽上均匀分布，可按强度和寿命要求确定第性能组的精度等级，性能组的精度等级，第第1 1、性能组精度可稍低，低速重载时第性能组精度可稍低，低速重载时第性能组可稍低于第性能组可稍低于第性能组，中速轻载时则采用同性能组，中速轻载时则采用同级精度。级精度。齿数齿形角齿顶高系数螺旋角螺旋方向径向变位系 数公法线长度跨测齿数精度等级齿轮副中心 距及其极限偏 差配对齿轮法向模数齿圈径向跳 动公差公法线长度 变动公差齿数图号齿
19、形公差基节极限偏 差齿向公差mnzh*axnWkGB/T10095-1998afaFFwfffpbFB37920180634右087.552-0.13 2-0.22 0108GJ0.0630.050.0180.020.02560902101501.6150.022A0.022A 60H7(+0.030)A3.23.23.23.2均 布6x356.3180.021其 余审核标准化批准64.4+0.20技术 要 求1.未注 倒 角均 为 245；2.未注 圆 角均 为 R3；3.调制 处 理220-250HB。如果 是 圆柱 直齿 轮法向 模 数 改为模数；径向 变 位系 数 改 为变 位 系数没有：螺旋 角、螺 旋方 向 等项如 果要 求 全部 加 工，这里 可 以是其余12.5 245.39 239.393.2注意：齿顶 高、齿 根 高要 按照 尺 寸画！注意：各局 部结 构 尺寸 要 按计 算 所得 画出！计 算方 法详 见 课 本 第 页。标记处数更改文件号签 字日期设计日期图样标记重量比例共张第张黄河科技 学院大齿 轮ZD15A-21ZG4501:1112 01 1 09 1x x1 2.1.2 2张 三丰12.51500.03222圆 柱 齿轮 精 度各 项 数值 详 见 手 册 第 1 25-13 5页
