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1、青岛港湾港口机械系制作项目十：项目十：看懂齿轮零件图中齿轮的公差配合并能熟练看懂齿轮零件图中齿轮的公差配合并能熟练的进行测量的进行测量知识目标：知识目标：1、熟悉齿轮的公差配合概念;2、掌握齿轮的测量方法。技能目标：技能目标：会测量齿轮的公差配合。项目内容1、齿轮传动的基本要求；2、影响齿轮传动准确性的偏差及检测；3、影响齿轮传动平稳性的偏差及检测；4、影响齿轮载荷分布均匀性的偏差及检测；5、齿侧间隙及其检验项目；6、齿轮副和齿坯的精度；7、渐开线圆柱齿轮精度标准及其应用 青岛港湾港口机械系制作 学习导航学习导航对照齿轮实物对照齿轮实物 讲解齿轮参数讲解齿轮参数 齿轮用途齿轮用途传动的基本要求
2、传动的基本要求 评定指标及检测方法评定指标及检测方法 精精度等级度等级 标准及应用标准及应用 青岛港湾港口机械系制作1.传递运动的准确性传递运动的准确性 传递运动的准确性就是要求齿轮在一转范围内，传递运动的准确性就是要求齿轮在一转范围内，实际速比相对于理论速比实际速比相对于理论速比的变动量应限制在允许的变动量应限制在允许的范围内，以保证从动齿轮与主动齿轮的运动准的范围内，以保证从动齿轮与主动齿轮的运动准确协调。确协调。2.传动的平稳性传动的平稳性 传动的平稳性就是要求齿轮在一齿范围内，传动的平稳性就是要求齿轮在一齿范围内，瞬时瞬时速比的变动量速比的变动量限制在允许的范围内，以减小齿轮限制在允许
3、的范围内，以减小齿轮传动中的冲击、振动和噪声，保证传动平稳。传动中的冲击、振动和噪声，保证传动平稳。任务一任务一 熟悉对齿轮传动的基本要求熟悉对齿轮传动的基本要求 青岛港湾港口机械系制作3.载荷分布的均匀性载荷分布的均匀性 载荷分布的均匀性就是要求齿轮啮合时，齿面接触良好，使齿面上的载荷分布均匀齿面上的载荷分布均匀，避免载荷集中于局部齿面，使齿面磨损加剧，影响齿轮的使用寿命。4.侧隙的合理性侧隙的合理性 齿轮啮合时，非工作齿面间应有一定的间隙，以便存储润滑油、补偿齿轮受力后的弹性塑性变形、受热变形以及制造和安装中产生的误差，以防止齿轮在传动中出现卡死和烧伤，保证齿轮正常运保证齿轮正常运转转。青
4、岛港湾港口机械系制作一、影响齿轮传动准确性的偏差及检测一、影响齿轮传动准确性的偏差及检测 1.切向综合总偏差切向综合总偏差F i F i 是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮单面啮合检是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮单面啮合检验时，在被测齿轮一转内，齿轮分度圆上实际圆周验时，在被测齿轮一转内，齿轮分度圆上实际圆周位移与理论圆周位移的最大差值，如图位移与理论圆周位移的最大差值，如图10-2所示。所示。任务二任务二 掌握齿轮精度的评定指标及检测掌握齿轮精度的评定指标及检测 青岛港湾港口机械系制作图图10-2 切向综合偏差切向综合偏差青岛港湾港口机械系制作2.k个齿距累积偏差Fpk 与齿距累积总偏差Fp
5、 Fpk 是指在端平面上，在接近齿高中部的一个与齿轮轴线同心的圆上，任意k个齿距的实际弧长与理论弧长之差的代数差，如图10-3所示 齿距累积偏差齿距累积偏差主要是在滚切齿形过程中几何偏心和运动偏心造成的，目前工厂中常用的一种齿轮运动精度的评定指标。测量齿距累积误差通常用相对法测量齿距累积误差通常用相对法，可用万能测齿仪或齿距仪进行测量。图10-4为万能测齿仪测齿距简图。青岛港湾港口机械系制作图图10-3 齿距偏差与齿距累积偏差齿距偏差与齿距累积偏差 青岛港湾港口机械系制作图图10-4 万能测齿仪测齿距简图万能测齿仪测齿距简图 青岛港湾港口机械系制作3.径向跳动径向跳动Fr 齿轮径向跳动齿轮径向
6、跳动F r 是指齿轮一转范围内，测头（球是指齿轮一转范围内，测头（球形、圆柱形、砧形）相继置于每个齿槽内时，从形、圆柱形、砧形）相继置于每个齿槽内时，从它到齿轮轴线的最大和最小径向距离之差。如图它到齿轮轴线的最大和最小径向距离之差。如图10-5所示。所示。青岛港湾港口机械系制作图图10-5 径向跳动径向跳动 青岛港湾港口机械系制作4.径向综合总偏差径向综合总偏差F i F i 是指在径向（双面）综合检验时，产品齿轮的左右齿面同时与测量齿轮接触，并转过一整圈时出现的中心距最大值和最小值之差。F i 的测量用双面啮合综合检查仪双面啮合综合检查仪（简称双啮仪）进行。如图10-6所示。青岛港湾港口机械
7、系制作图图10-6 用双啮仪测径向综合偏差用双啮仪测径向综合偏差 F i 只能反映齿轮的径向误差，而不能反映切向误只能反映齿轮的径向误差，而不能反映切向误差，所以差，所以F i 并不能确切和充分地用来评定齿轮传并不能确切和充分地用来评定齿轮传递运动的准确性。递运动的准确性。青岛港湾港口机械系制作5.公法线长度变动量公法线长度变动量Fw F w 是指在齿轮转一周范围内，实际公法线长度最大值与最小值之差，如图10-7所示。图图10-7 公法线长度变动量及测量公法线长度变动量及测量 青岛港湾港口机械系制作二、影响齿轮传动平稳性的偏差及检测二、影响齿轮传动平稳性的偏差及检测 1.一齿切向综合偏差一齿切
8、向综合偏差f i f i 是指在一个齿距内的切向综合偏差。如图是指在一个齿距内的切向综合偏差。如图10-2所示，在一所示，在一个齿距角内，过偏差曲线的最高、最低点作与横坐标平行的个齿距角内，过偏差曲线的最高、最低点作与横坐标平行的两条直线，此平行线间的距离即为两条直线，此平行线间的距离即为f i。f i 与切向综合总偏差一样，用单啮仪进行测量。与切向综合总偏差一样，用单啮仪进行测量。图图10-2 切向切向综合综合偏差偏差青岛港湾港口机械系制作2.一齿径向综合偏差一齿径向综合偏差f i f i 是指被测齿轮在径向（双面）综合检验时，对应一个齿距角（360.z）的径向综合偏差值。如图10-6（b）
9、所示。f i 采用双啮仪测量。图图10-6 用双啮用双啮仪测径向综合仪测径向综合偏差偏差 青岛港湾港口机械系制作3.齿廓总偏差齿廓总偏差F 在计值范围L 内，包容实际齿廓迹线的两条设计齿廓迹线间的距离，即在图10-8中过齿廓迹线最高、最低点作设计齿廓迹线的两条平行直线间距离为F 。青岛港湾港口机械系制作 图图10-8 渐开线齿廓偏差展开图渐开线齿廓偏差展开图青岛港湾港口机械系制作4.齿廓形状偏差齿廓形状偏差f 在计值范围内，包容实际齿廓迹线的两条与平均齿廓迹线完全相同的曲线间的距离，且两条曲线与平均齿廓迹线的距离为常数。如图10-8所示。青岛港湾港口机械系制作 图图10-8 渐开线齿廓偏差展开
10、图渐开线齿廓偏差展开图青岛港湾港口机械系制作5.齿廓倾斜偏差齿廓倾斜偏差f H 在计值范围的两端与平均齿廓迹线相交的两条设计齿廓迹线间的距离。如图10-8所示，GD即为f H 值。青岛港湾港口机械系制作 图图10-8 渐开线齿廓偏差展开图渐开线齿廓偏差展开图青岛港湾港口机械系制作6.单个齿距偏差单个齿距偏差f pt 与单个齿距极限偏差与单个齿距极限偏差f pt f pt 是指在端平面上，在接近齿高中部的一个与齿轮轴线同心的圆上，实际齿距与理论齿距的代数差，如图10-3所示，图中为第1个齿距的齿距偏差。单个齿距偏差可用齿距仪、万能测齿仪进行测量。青岛港湾港口机械系制作图图10-3 齿距偏差与齿距
11、累积偏差齿距偏差与齿距累积偏差 青岛港湾港口机械系制作三、影响齿轮载荷分布均匀性的偏差及检测三、影响齿轮载荷分布均匀性的偏差及检测 1.螺旋线总偏差螺旋线总偏差F F 是指在计值范围内，包容实际螺旋线迹线的两条设计螺旋线迹线间的距离。在螺旋线检查仪上测量非修形螺旋线的斜齿轮螺旋线偏差，原理是将被测齿轮的实际螺旋线与标准的理论螺旋线逐点进行比较并用所得的差值在记录纸上画出偏差曲线图，如图10-9所示。青岛港湾港口机械系制作 图图10-9 螺旋线偏差展开螺旋线偏差展开图图有时为了某种目的，还可以对有时为了某种目的，还可以对F 进一步细分为进一步细分为f f 和和f H 二项偏差，它们不是必检项目。
12、二项偏差，它们不是必检项目。青岛港湾港口机械系制作2.螺旋线形状偏差螺旋线形状偏差f 对于非修形的螺旋线来说，f f 是在计值范围内，包容实际螺旋线迹线的两条与平均螺旋线迹线平行的两条直线间距离（图10-9）。青岛港湾港口机械系制作 图图10-9 螺旋线偏差展开螺旋线偏差展开图图青岛港湾港口机械系制作3.螺旋线倾斜偏差螺旋线倾斜偏差f 在计值范围的两端与平均螺旋线迹线相交的设计螺旋线迹线间的距离（图10-9中a、b）。对直齿圆柱齿轮，螺旋角=0，此时F 称为齿向偏差。青岛港湾港口机械系制作 图图10-9 螺旋线偏差展开螺旋线偏差展开图图青岛港湾港口机械系制作四、齿侧间隙及其检验项目四、齿侧间隙
13、及其检验项目 1.齿侧间隙齿侧间隙 齿侧间隙通常有两种表示方法即圆周侧隙j wt 和法向侧隙jbn。圆周侧隙圆周侧隙jwt 是指安装好的齿轮副，当其中一个齿轮固定时，另一齿轮圆周的晃动量，以分度圆上弧长计值。法向侧隙法向侧隙jbn 是指安装好的齿轮副，当工作齿面接触时，非工作齿面之间的最短距离。测量jbn 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j bn。青岛港湾港口机械系制作 图图10-10 齿轮侧隙齿轮侧隙青岛港湾港口机械系制作2.最小侧隙最小侧隙j bnmin 的确定
14、的确定 齿轮传动时，必须保证有足够的最小侧隙jbnmin 以保证齿轮机构正常工作。3.齿侧间隙的获得和检验项目齿侧间隙的获得和检验项目 齿侧间隙必须通过减薄齿厚来获得，由此还齿侧间隙必须通过减薄齿厚来获得，由此还可以派生出通过控制公法线长度等方法来控可以派生出通过控制公法线长度等方法来控制齿厚。制齿厚。青岛港湾港口机械系制作图图10-11 齿厚偏差齿厚偏差青岛港湾港口机械系制作（1）用齿厚极限偏差控制齿厚）用齿厚极限偏差控制齿厚 如对最大侧隙有要求时，就必须进行计算。齿厚公差的选择要适当，公差过小势必增加齿轮制造成本;公差过大会使侧隙加大，使齿轮正、反转时空行程过大。一般用齿厚游标卡尺测量分度
15、圆弦齿厚。如图10-12所示。（2）用公法线平均长度极限偏差控制齿厚）用公法线平均长度极限偏差控制齿厚 齿轮齿厚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。青岛港湾港口机械系制作 图图10-12 齿厚测量齿厚测量 青岛港湾港口机械系制作一、齿轮副的精度一、齿轮副的精度 1.中心距极限偏差中心距极限偏差f a f a 是指在齿轮副的齿宽中间平面内，实际是指在齿轮副的齿宽中间平面内，实际中心距与公称中心距之差。中心距与公称中心距之差。f a 主要影响齿主要影响齿轮副侧隙。轮副侧隙。2.轴线平行度偏差轴线平行度偏差f 、f 如果一对啮合的圆柱齿轮的两条轴线不平行，如果一对啮合
16、的圆柱齿轮的两条轴线不平行，形成了空间的异面（交叉）直线，则将影响形成了空间的异面（交叉）直线，则将影响齿轮的接触精度，因此必须加以控制。齿轮的接触精度，因此必须加以控制。任务三任务三 掌握齿轮副和齿坯的精度掌握齿轮副和齿坯的精度青岛港湾港口机械系制作3.接触斑点接触斑点 齿轮副的接触斑点是指安装好的齿轮副，在轻微制动下，运转后齿面上分布的接触擦亮痕迹。接触斑点的检验方法比较简单，对大规格齿轮更具有现实意义，因为对较大规格的齿轮副一般是在安装好的传动中检验。青岛港湾港口机械系制作二、齿坯精度 齿坯是指轮齿在加工前供制造齿轮的工件，齿坯的尺寸偏差和形位误差直接影响齿轮的加工和检验，影响齿轮副的接
17、触和运行，因此必须加以控制。青岛港湾港口机械系制作图图10-14 用一个用一个“长长”基准面确定基准辅线基准面确定基准辅线青岛港湾港口机械系制作图图10-15 用两个用两个“短短”基准面确定基准轴线基准面确定基准轴线青岛港湾港口机械系制作一、一、精度等级及其选择精度等级及其选择 u标准对单个齿轮规定了标准对单个齿轮规定了13个精度等级，分别用阿拉个精度等级，分别用阿拉伯数字伯数字0、1、2、3、12表示。其中，表示。其中，0级精度级精度最高，依次降低，最高，依次降低，12级精度最低。级精度最低。u其中其中5级精度为基本等级，是计算其他等级偏差允许级精度为基本等级，是计算其他等级偏差允许值的基础
18、。值的基础。u02级目前加工工艺尚未达到标准要求，是为将来级目前加工工艺尚未达到标准要求，是为将来发展而规定的特别精密的齿轮发展而规定的特别精密的齿轮u35级为高精度齿轮级为高精度齿轮u68级为中等精度齿轮级为中等精度齿轮u912级为低精度（粗糙）齿轮。级为低精度（粗糙）齿轮。任务四任务四 掌握渐开线圆柱齿轮精度标准及其应用掌握渐开线圆柱齿轮精度标准及其应用 青岛港湾港口机械系制作在确定齿轮精度等级时，主要依据齿轮的用途、使用要求和工作条件。在机械传动中应用最多的齿轮既传递运动又传递动力，其精度等级与圆周速度密切相关，因此可计算出齿轮的最高圆周速度 青岛港湾港口机械系制作二、检验项目的选用 选
19、择检验组时，应根据齿轮的规格、用途、生产规模、精度等级、齿轮加工方式、计量仪器、检验目的等因素综合分析、合理选择。（1）齿轮加工方式 不同的加工方式产生不同的齿轮误差，如滚齿加工时，机床分度蜗轮偏心产生公法线长度变动偏差，而磨齿加工时则由于分度机构误差将产生齿距累积偏差，故根据不同的加工方式采用不同的检验项目。（2）齿轮精度 齿轮精度低，机床精度可足够保证，由机床产生的误差可不检验。青岛港湾港口机械系制作（3）检验目的）检验目的 终结检验应选用综合性检验项终结检验应选用综合性检验项目，工艺检验可选用单项指标以便于分析误目，工艺检验可选用单项指标以便于分析误差原因。差原因。（4）齿轮规格）齿轮规
20、格 直径直径400mm的齿轮可放在的齿轮可放在固定仪器上进行检验。大尺寸齿轮一般采用固定仪器上进行检验。大尺寸齿轮一般采用量具放在齿轮上进行单项检验。量具放在齿轮上进行单项检验。（5）生产规模）生产规模 大批量应采用综合性检验项大批量应采用综合性检验项目，以提高效率，小批单件生产一般采用单目，以提高效率，小批单件生产一般采用单项检验。项检验。（6）设备条件）设备条件 选择检验项目时还应考虑工选择检验项目时还应考虑工厂仪器设备条件及习惯检验方法。厂仪器设备条件及习惯检验方法。青岛港湾港口机械系制作三、齿坯及箱体精度的确定 齿坯及箱体的精度应根据齿轮的具体结构形式和工作要求按本章9.3讲述的内容确
21、定。四、齿轮在图样上的标注1.齿轮精度等级的标注方法示例 例:7GB.T10095.1 表示齿轮各项偏差项目均应符合GB.T10095.1的要求，精度均为7级。例:7F p 6（F 、F ）GB.T10095.1 表示偏差F p、F 、F 均按GB.T10095.1要求，但是Fp 为7级，F 与F 均为6级。青岛港湾港口机械系制作例:6（F i、f i）GB.T10095.2 表示偏差Fi、fi 均按GB.T10095.2要求，精度均为6级。2.齿厚偏差常用标注方法 S n E sns E sni 其中S n 为法向公称齿厚，E sns 为齿厚上偏差，E sni 为齿厚下偏差。W k E bn
22、s E bni 其中W k 为跨k个齿的公法线公称长度，E bns 为公法线长度上偏差，E bni 为 公法线长度下偏差。青岛港湾港口机械系制作想一想、做一做判断题判断题1)齿轮第一公差组的公差是控制齿轮的运动精度。2)制造出的齿轮若是合格的，一定能满足齿轮的四项使用要求。3)同一个齿轮的齿距累积误差与其切向综合误差的数值是相等的。4)当一个齿轮的使用基准与加工基准的轴线重合时，即不存在齿圈径向跳动误差。5)齿距累积误差是由于径向误差与切向误差造成的。6)当几何偏心等于零时，其齿距累积误差主要反映公法线长度变动量。青岛港湾港口机械系制作7)相啮合的两个齿轮，都存在着基节偏差，但两个齿轮的实际基节相等，对传动平稳性无影响。8)切向一齿的综合误差i的数值包含齿形误差。9)齿形误差对接触精度无影响。10)径向综合误差能全面的评定齿形的运动精度。11)切向综合误差能全面的评定齿轮的运动精度。12)公法线平均长度偏差与齿厚偏差具有相同作用。13)绘制齿轮工作图时，必须在齿轮的三个公差组中各选一个检验项目标在齿轮图样上。14)齿轮的三个公差组必须选取相同的精度等级。青岛港湾港口机械系制作用公法线长度千分尺测量公法线长度偏差。动动手、测一测动动手、测一测
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