公差配合与几何精度检测 第2版 工业和信息化高职高专“十二五”规划教材立项项目 教学课件 作者 王宇平 第10章 直齿圆柱齿轮精度与检测.pptVIP

齿轮传动广泛应用于机器、仪器等制造业中，机械产品的工作性能、承载能力及使用寿命等都与齿轮本身的制造精度密切相关。 因此探讨齿轮误差的产生因素，并制定相应精度标准加以控制，对提高机械产品质量、延长寿命具有重要意义。 齿轮加工方法很多，有铸造法、热轧法、冲压法、模缎法、粉末冶金法以及切制法等，生产中应用普遍的是切制法，又分为仿形法和展成法两种。 本章以应用最多的展成法齿轮加工为例来展开讨论。 10.1 齿轮传动的基本要求 【本节要求】 熟练掌握齿轮传动的4项基本要求。 齿轮主要用来传递运动和载荷，对齿轮的使用要求可归纳为4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传动比变化不大，以保证从动轮与主动轮运动协调一致，传动准确。 ② 传递运动的平稳性（稳定性）—要求齿轮在一齿范围内瞬间传动比变化不大，以保证传递运动过程中转动平稳，振动、冲击和噪声小。 ③ 载荷分布的均匀性（接触精度）—要求啮合时齿面均匀接触，以保证传递载荷时不因出现应力集中而导致局部齿面过分磨损，影响齿轮使用寿命。 ④ 侧隙的合理性（齿轮副传动精度）—要求齿轮啮合时，非工作齿面间应具有合理的齿侧间隙。 不同用途、不同工作条件下的齿轮，对上述4项要求侧重点不同，如表10-1所示。 10.2 齿轮误差分析 【本节要求】 了解影响齿轮传动4项基本要求的齿轮误差及误差来源。 了解单个齿轮的偏差项目和确定偏差项目的思路。 影响齿轮使用要求的是齿轮误差。 齿轮误差主要来源于机床、刀具、夹具和齿轮坯等工艺系统的制造误差（加工及安装误差）。 由于齿轮的齿形较复杂，加工工艺系统也较复杂，故齿轮误差分析也较为复杂。 下面以滚切直齿圆柱齿轮为例，来分析在切齿过程中所产生的主要误差，及其对齿轮使用性能的影响，如图10-1所示。 理想直齿圆柱齿轮的几何特性是：轮齿分布均匀、具有理论渐开线齿廓、理论齿距、理论齿厚等，才能使传递运动准确、传动平稳、载荷分布均匀。 1．影响传递运动准确性的误差 实现传递运动准确性的理论条件是在一转内传动比恒定，造成传动比不恒定的主要因素是齿距分布不均匀。 误差来源主要有两种制造误差。 （1）齿坯轴线与机床工作台心轴轴线有偏心（几何偏心）。 （2）分度蜗轮轴线O2-O2与机床工作台中心线O-O有安装偏心（运动偏心）。 经分析归纳出影响运动传递准确性的齿轮误差有：径向和切向误差、齿距误差、公法线长度变动误差等。 均以一转为周期变化，称为长周期误差。 2．影响运动平稳性的误差 实现运动平稳性的理论条件是瞬时传动比恒定，造成一齿内瞬时传动比变化过大的主要因素是齿形轮廓的变形。 误差来源有以下2个方面。 （1）机床分度蜗杆有安装偏心和轴向窜动。 分度蜗杆每转一转，分度蜗轮转过一齿，跳动重复一次，误差出现的频率等于分度蜗轮的齿数，属高频分量，故称短周期误差。 （2）刀具的制造误差及安装误差。 经分析归纳出影响运动平稳性的齿轮误差有：一齿内径向和切向误差、齿形轮廓误差、齿距误差、基节误差等。 均以一齿为周期变化，称为短周期误差。 3．影响载荷分布均匀性的误差 实现载荷分布均匀的理论条件是：在齿轮啮合过程中，从齿顶到齿根沿全齿宽呈线性接触，如图10-4（a）（b）所示。 造成不能完全线性接触的主要影响因素是齿形轮廓误差（沿齿高）和螺旋线误差（沿齿长），如图10-4（c）所示。 误差来源于以下几方面。 10.3 齿轮精度评定 【本节要求】 掌握齿轮精度的评定指标。 掌握齿轮精度等级及选用。 1．齿轮精度评定指标 上述多种因素引起多项齿轮误差，为了保证齿轮能够满足使用要求进行正常工作，应给出多项相应公差加以控制。 国家标准GB/T 10095.1～2—2008及指导性技术文件GB/Z 18620.1～4—2008给出了3个方面的公差项目：轮齿同侧齿面偏差、径向偏差和径向圆跳动，以及齿轮副精度要求，称为齿轮精度评定指标。 为了方便理解，我们按4项基本使用要求分类指出相应评定指标，如表10-2所示。 按上述国家标准给出的3个方面公差项目划分的齿轮精度评定指标如表10-3所示。 2．齿轮精度等级 （1）轮齿同侧齿面的精度等级。 （2）径向综合偏差的精度等级。 （3）径向圆跳动的精度等级。 适用范围与轮齿同侧齿面精度等级同。 3．精度等级的选择 选择齿轮精度等级一般采用类比法，即根据齿轮的用途、使用要求和工作条件，查阅有关参考资料，参照经过实践验证的类似产品的精度进行选择。 在