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1、內(nèi)容提要 : 第 10章 圓柱齒輪精度設(shè)計(jì)與檢測 1. 齒輪傳動的四個方面使用要求及其概念； 2. 評定圓柱齒輪精度、側(cè)隙的檢驗(yàn)項(xiàng)目和檢驗(yàn)參數(shù)的 名稱代號及其公差值； 3. 圓柱齒輪的精度等級和側(cè)隙在圖樣上的標(biāo)注方法； 4. 齒坯和齒坯精度的概念； 5. 齒輪副的評定參數(shù)的名稱和代號； 6. 齒輪檢驗(yàn)參數(shù)的檢測方法； 7. 圓柱齒輪精度設(shè)計(jì)的內(nèi)容和基本方法。 1 第 10章 圓柱齒輪精度設(shè)計(jì)與檢測 齒輪精度設(shè)計(jì) ( 最復(fù)雜 ) 單個齒輪精度 齒輪副精度 齒坯精度 所以是典型零件精度設(shè)計(jì)中 最難 的， 也是 最重要 的。 2 本章以漸開線圓柱齒輪的精度標(biāo)準(zhǔn) （ GB/T 10095.1 .2 2

2、008和 GB/Z18620.1 .4 2008） 為例講述其精度設(shè)計(jì)與檢測的基本方法。 10.1 對齒輪傳動的使用要求 根據(jù)齒輪傳動的 作用 傳遞運(yùn)動 傳遞動力 (3) 載荷分布均勻 (4) 側(cè)隙合理 (1) 準(zhǔn)確 (2) 平穩(wěn) 有以下要求 3 10.1.1 傳遞運(yùn)動的準(zhǔn)確性（運(yùn)動精度） 準(zhǔn)確性是指齒輪在 一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)的傳動比的大 小 ，保證主、從動齒輪的運(yùn)動協(xié)調(diào)一致 。 實(shí)際上是控制 = |(a)| max/轉(zhuǎn) 的大小。 由圖 10.1得 =7（ 從第 37齒） 最大 a 4 10.1.2 傳動的平穩(wěn)性（平穩(wěn)性精度） 平穩(wěn)性是指齒輪在轉(zhuǎn)動中 瞬時傳動比的大小 。 由圖 10.1得 = |(a

3、)| max/齒距 =3（ 5,6齒距） 最大 a 5 = |(a)| max/轉(zhuǎn)， 和 = |(a)| max/齒距 的大小， 也可用直角坐標(biāo)圖表示。 07 03 6 10.1.3 載荷分布的均勻性（接觸精度） 載荷分布的均勻性是指齒輪嚙合時 ， 工作 齒面上 接觸面 的大小 (圖 10.2 )。 h b 7 10.1.4 齒輪側(cè)隙的合理性 (圖 10.3) 側(cè)隙 是指齒輪嚙合時 ， 非工作 齒面之間的間隙 。 側(cè)隙一般 用法向側(cè)隙 jbn或圓周側(cè)隙 jwt評定 。 jbn= jwtcos 法向 非工 作齒 面 8 側(cè)隙的 作用 (1) 潤滑 (2) 補(bǔ)償熱變形和彈性變形 (3) 補(bǔ)償誤差

4、但對不同用途的齒輪，其精度高低要求不 同，側(cè)隙大小也不一樣。 例如對 分度和測量 用齒輪： 準(zhǔn)確性（運(yùn)動）精度要求很高； 對 變速 用齒輪： 平穩(wěn)性精度要求很高； 對傳遞 動力 用齒輪： 載荷分布均勻性（接觸）精度要求很高； 對 儀器儀表 用齒輪： 側(cè)隙要求很嚴(yán)格。 對所有齒輪都有以上四項(xiàng)要求。 9 10.2 評定齒輪精度的偏差項(xiàng)目及其允許值 10.2.1 評定齒輪精度和側(cè)隙的必檢偏差項(xiàng)目 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定評定 齒輪 精度 的必 檢偏差 項(xiàng)目為 (1) 齒距偏差 (2) 齒廓偏差 (3) 螺旋線偏差 評定 齒側(cè)間隙 的 必檢偏差項(xiàng)目為 或 公法線長度偏差 齒厚偏差 10 1. 傳遞運(yùn)動準(zhǔn)確性的必檢參數(shù)

5、 傳遞運(yùn)動準(zhǔn)確性主要是控制 齒距偏差 。 (1)單個 齒距 (2) k個 齒距 接近齒高 中部的圓 （ 3）總齒距（ k =1z） 故有三種齒距偏差，下面分別介紹。 11 (1) 齒距累積 總偏差 FP (總偏差 FP ) 定義：齒輪 同側(cè) 齒面任意弧段（ k=1 z） 內(nèi) 的 最大齒距累積偏差 FP 。 若 FP FP FP = |(LaL) | max/轉(zhuǎn) = FPmax FPmin 圖 10.4 則 FP合格。 FPmaxx FPmin La L 12 從齒距累積偏差曲線圖上也可得到 FP： 圖 10.4 13 (2) 齒距累積偏差 FPk (累積偏差 FPk) FPk 實(shí)際上稱 k個齒

6、距累積偏差 較確切。 定義：齒輪 同側(cè) 齒面任意 k個齒距的 Lka與 Lk的 代數(shù)差 。 式中 k = 2 z / 8 kka Pk LL F 一般取 k = z / 8。 Lk FPk Lka k i if 1 pt 14 從齒距累積偏差曲線圖上也可得到 FPk： 圖 10.4 15 應(yīng)用 場合 (1) z 多的大齒輪 (2) 轉(zhuǎn)速很高的較高精度的齒輪 (3) 扇形齒輪 控制齒輪圓周上 局部 的齒距累積偏差， 同 FP一樣是反映運(yùn)動精度。 FPk作用 ： 在測量中，取齒輪的 |FPk|中最大 的 那個 FPk作為評定值。 若 FPk FPk + FPk 則為合格。 16 2. 傳動平穩(wěn)性的

7、必檢參數(shù) (1) 單個齒距偏差 fPt ( fPt) 在齒輪端平面上，接近齒高中部的一個與齒 輪同心的圓上，實(shí)際齒距與公稱齒距的代數(shù)差。 fPt 沖撞 振動 噪音 平穩(wěn)性 若 -fPt fPt+ fPt fP t= Pta Pt 則合格 Pt 接近齒高中部 與 齒輪同心的圓 taP 17 (2) 齒廓總偏差 F (F ) 定義：包容實(shí)際齒廓 工作部分 且距離為最小的 兩條設(shè)計(jì)齒廓之間的法向距離。 設(shè)計(jì) 齒廓 F 實(shí)際 齒廓 E G 為實(shí)際齒廓的工作部分。 18 一般情況要在輪齒圓周均布三個或更多 輪齒的左、右齒面的齒廓上測量。 A： 齒頂?shù)估饣虻箞A的起始點(diǎn)。 E： 與配對齒輪有效嚙合的終止點(diǎn)。

8、 G： 從 E延伸到 A， AE展開長 度 92%的終止點(diǎn)。 實(shí)際齒廓工作部分 (E G) 的 含義見右圖： F: 齒根圓角或挖根的起始點(diǎn)。 其中 F max F為合格。 19 3. 載荷分布均勻性的必檢參數(shù) 載荷分布均勻性應(yīng)在 齒寬 和 齒高 方向上檢測。 在齒高方向的檢驗(yàn)參數(shù) 同 平穩(wěn)性 (fPt和 F )。 齒寬方向的檢驗(yàn)參數(shù)是 螺旋線總偏差 F 。 fPt和 F 20 齒寬兩端各減去 b 5% 和 1 mn兩者中較 小的數(shù)值。 圖 10.6螺旋線偏差展開圖 F是指 在 計(jì)值范圍 L內(nèi)， 端面基圓切線方向上 的 實(shí)際螺旋線對設(shè)計(jì)螺旋線的偏離量 (圖 10.6 )。 螺旋線總偏差 F(F)

9、： 圖中 L 為計(jì)值范圍為： 設(shè)計(jì)螺 旋線 實(shí)際螺旋線 F 21 4. 齒輪側(cè)隙的必檢參數(shù) (1) 齒厚偏差 Esn(Esns、 Esni) ( 圖 10.10) 若 Esni Esn Esns Esn 應(yīng)用于大模數(shù)齒輪側(cè)隙的評定。 Esn= SnaSn Esns= SnsSn Esni= SniSn 則側(cè)隙合格 s n is n ssn EET 22 (2) 公法線長度偏差 Ebn( Ebns、 Ebni) (圖 10.22) Eb n= WkaWk 若 Ebni Ebn Ebns Ebn 應(yīng)用于中小模數(shù)齒輪的側(cè)隙評定。 式中 k=z/9+0.5 （ 取整數(shù)） 則側(cè)隙合格。 一般均布測 6次

10、即可。 zkmW 014.05.0952.2k Wka 23 小 結(jié) 評定齒輪精度 的 必檢參數(shù) 傳遞運(yùn)動準(zhǔn)確性： kFF PP , 傳動平穩(wěn)性： Ff , Pt 載荷分布均勻性： F 齒輪側(cè)隙： bnsn EE 或 應(yīng)掌握 必檢參數(shù)的名稱代號及其含義。 24 注 意： 必檢偏差項(xiàng)目 :齒距偏差、齒廓偏差、螺 旋線偏差和齒厚偏差（與四項(xiàng)使用要求沒有一一 對應(yīng)關(guān)系）； 齒輪的誤差、偏差都稱 偏差 ； 為了能從符號上區(qū)分偏差與公差、極限 偏差（新國標(biāo)把偏差、公差都稱為偏差），在 符 號前加 “ ”的為偏差 ； 小寫 字母加上相應(yīng)的腳標(biāo)為 單項(xiàng) 要素測 得的偏差； 大寫 字母加上相應(yīng)的腳標(biāo)為若干個

11、單項(xiàng)要素組成“ 累積 ”或“ 總 ”的偏差。 25 例 10.1 已知 m 5， z 8， =20的圓柱直齒輪 ， 用齒距儀相對法測得數(shù)據(jù)為 : 計(jì)算該齒輪的 FP、 fPt和 FPk（ k=3） 的偏差值。 0， +3， 2， +3， +5， 2， + 3 ， 2(m)。 1、 4定位支腳； 2固定量爪； 3活動量爪 26 解： FP、 fPt和 FPk（ k=3） 列表計(jì)算如下 1 2 3 4 5 6 7 8 計(jì)算 0 +3 -2 +3 +5 -2 +3 -2 -1 +2 -3 +2 +4 -3 +2 -3 -1 +1 -2 0 +4 +1 +3 0 -2 -2 -2 +1 +3 +3 +3 -4 i iip pt1 zFf pt 4f p 4 ( 2 ) 6F pk 6F -4 作業(yè) 思考題 1、 3， 作業(yè)題 2(只求偏差 )。 i i i- kpk p pF F F 18/ )1( 8 1 i ipp 相相平 1 相平p 的代數(shù)值m a xptpt )2( iff 相平相 fff ii pt ip相 m i nPm a xPP )3( FFF 的代數(shù)值m a xPkPk )4( iFF 27 1、 4定位支腳； 2固定量爪； 3活動量爪 28 2008） 29