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1、齒輪傳動(dòng)1第第5章章 漸開線圓柱齒輪傳動(dòng)的互換性及其檢測(cè)漸開線圓柱齒輪傳動(dòng)的互換性及其檢測(cè)6.2.1 齒輪的使用要求及誤差來(lái)源6.2 基基 礎(chǔ)礎(chǔ) 知知 識(shí)識(shí)1.齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)及分類齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)及分類齒輪傳動(dòng)是用來(lái)傳遞機(jī)器運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的常用機(jī)構(gòu)，與帶、鏈、齒輪傳動(dòng)是用來(lái)傳遞機(jī)器運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的常用機(jī)構(gòu)，與帶、鏈、摩擦、液壓等機(jī)械傳動(dòng)相比，具有功率范圍大、傳動(dòng)效率高、摩擦、液壓等機(jī)械傳動(dòng)相比，具有功率范圍大、傳動(dòng)效率高、圓周速度高、傳動(dòng)比準(zhǔn)確、使用壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)尺寸小等特點(diǎn)。圓周速度高、傳動(dòng)比準(zhǔn)確、使用壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)尺寸小等特點(diǎn)。由于齒輪在工業(yè)發(fā)展中的突出地位，其被公認(rèn)為工業(yè)化的一種由于齒輪在工業(yè)發(fā)展中的

2、突出地位，其被公認(rèn)為工業(yè)化的一種象征。影響齒輪傳動(dòng)質(zhì)量的因素除安裝齒輪的軸、軸承和箱體象征。影響齒輪傳動(dòng)質(zhì)量的因素除安裝齒輪的軸、軸承和箱體之外，最主要的就是齒輪副中兩個(gè)齒輪本身的幾何精度。之外，最主要的就是齒輪副中兩個(gè)齒輪本身的幾何精度。2分類齒輪傳動(dòng)的形式是多種多樣的，齒輪本身按照不同齒輪傳動(dòng)的形式是多種多樣的，齒輪本身按照不同的特點(diǎn)也可以分成許多種。的特點(diǎn)也可以分成許多種。按傳動(dòng)的封閉和潤(rùn)滑情況，可分為開式、半開式、按傳動(dòng)的封閉和潤(rùn)滑情況，可分為開式、半開式、閉式齒輪傳動(dòng)；閉式齒輪傳動(dòng)；按齒輪的形狀不同，可分為圓柱齒輪、圓錐齒輪、按齒輪的形狀不同，可分為圓柱齒輪、圓錐齒輪、齒條、蝸輪、蝸

3、桿、非圓齒輪等；齒條、蝸輪、蝸桿、非圓齒輪等；按齒輪的齒廓曲線來(lái)分，則可分為漸開線、圓弧線、按齒輪的齒廓曲線來(lái)分，則可分為漸開線、圓弧線、準(zhǔn)雙曲線及擺線齒輪等。準(zhǔn)雙曲線及擺線齒輪等。32.齒輪傳動(dòng)的使用要求1)傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性要求從動(dòng)輪與主動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)一致，即齒輪在一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)傳要求從動(dòng)輪與主動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)一致，即齒輪在一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)傳動(dòng)比的變化盡量小，以保證主動(dòng)輪和從動(dòng)輪之間能準(zhǔn)確地傳動(dòng)比的變化盡量小，以保證主動(dòng)輪和從動(dòng)輪之間能準(zhǔn)確地傳遞運(yùn)動(dòng)。即要求齒輪在一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)實(shí)際速比相對(duì)于理論速比遞運(yùn)動(dòng)。即要求齒輪在一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)實(shí)際速比相對(duì)于理論速比的變動(dòng)量應(yīng)限制在允許的范圍內(nèi)或者說(shuō)一轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)

4、生的最的變動(dòng)量應(yīng)限制在允許的范圍內(nèi)或者說(shuō)一轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)角誤差在允許的范圍內(nèi)，如圖大轉(zhuǎn)角誤差在允許的范圍內(nèi)，如圖6.1所示。所示。齒輪傳動(dòng)比的變化齒輪傳動(dòng)比的變化 4百分表齒輪傳動(dòng)52)傳遞運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性傳遞運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性要求齒輪傳動(dòng)在一個(gè)齒距范圍內(nèi)瞬時(shí)傳動(dòng)比的變化盡量小，即要求齒輪傳動(dòng)在一個(gè)齒距范圍內(nèi)瞬時(shí)傳動(dòng)比的變化盡量小，即應(yīng)限制在允許的范圍內(nèi)，如圖應(yīng)限制在允許的范圍內(nèi)，如圖6.1所示。齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)性好，就所示。齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)性好，就可以保證低噪聲、低沖擊和較小振動(dòng)。可以保證低噪聲、低沖擊和較小振動(dòng)。6精密齒輪傳動(dòng)7v3)載荷分布的均勻性載荷分布的均勻性v要求傳動(dòng)時(shí)工作齒面接觸良好，在全齒

5、寬上要求傳動(dòng)時(shí)工作齒面接觸良好，在全齒寬上載荷分布均勻，避免載荷集中于局部區(qū)域引載荷分布均勻，避免載荷集中于局部區(qū)域引起應(yīng)力集中，造成局部過(guò)早磨損，以提高齒起應(yīng)力集中，造成局部過(guò)早磨損，以提高齒輪的使用壽命。輪的使用壽命。8礦山機(jī)械設(shè)備94)齒側(cè)間隙的合理性齒側(cè)間隙的合理性齒輪傳動(dòng)的非工作齒面之間應(yīng)留有一定的間隙，如圖齒輪傳動(dòng)的非工作齒面之間應(yīng)留有一定的間隙，如圖6.2所示。所示。這個(gè)側(cè)隙有利于儲(chǔ)存潤(rùn)滑油、補(bǔ)償齒輪的制造誤差、安裝誤差這個(gè)側(cè)隙有利于儲(chǔ)存潤(rùn)滑油、補(bǔ)償齒輪的制造誤差、安裝誤差和熱變形，從而防止齒輪傳動(dòng)發(fā)生卡死或燒傷。然而，過(guò)大的和熱變形，從而防止齒輪傳動(dòng)發(fā)生卡死或燒傷。然而，過(guò)大的

6、側(cè)隙也會(huì)引起反轉(zhuǎn)時(shí)的沖擊及回程誤差。側(cè)隙也會(huì)引起反轉(zhuǎn)時(shí)的沖擊及回程誤差。10 不同用途和不同工作條件下的齒輪，對(duì)上述要求的側(cè)重點(diǎn)不同用途和不同工作條件下的齒輪，對(duì)上述要求的側(cè)重點(diǎn)是不同的。例如：是不同的。例如：讀數(shù)裝置和分度機(jī)構(gòu)的齒輪，主要要求傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性，讀數(shù)裝置和分度機(jī)構(gòu)的齒輪，主要要求傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性，而對(duì)接觸均勻性的要求往往是次要的。如果需要正反轉(zhuǎn)，則要而對(duì)接觸均勻性的要求往往是次要的。如果需要正反轉(zhuǎn)，則要求較小的側(cè)隙。求較小的側(cè)隙。對(duì)于低速重載齒輪對(duì)于低速重載齒輪(如起重機(jī)械、重型機(jī)械如起重機(jī)械、重型機(jī)械)，載荷分布均，載荷分布均勻性要求較高，而對(duì)傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性則要求不高。勻性

7、要求較高，而對(duì)傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性則要求不高。對(duì)于高速重載下工作的齒輪對(duì)于高速重載下工作的齒輪(如汽車減速器齒輪、高速發(fā)如汽車減速器齒輪、高速發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪動(dòng)機(jī)齒輪)則對(duì)運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性、傳動(dòng)平穩(wěn)性和載荷分布均勻性的則對(duì)運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性、傳動(dòng)平穩(wěn)性和載荷分布均勻性的要求都很高，且要求有較大的側(cè)隙以滿足潤(rùn)滑需要。要求都很高，且要求有較大的側(cè)隙以滿足潤(rùn)滑需要。一般汽車、拖拉機(jī)及機(jī)床的變速齒輪主要保證傳動(dòng)平穩(wěn)性一般汽車、拖拉機(jī)及機(jī)床的變速齒輪主要保證傳動(dòng)平穩(wěn)性要求，使振動(dòng)、噪音小。要求，使振動(dòng)、噪音小。113.齒輪加工誤差的來(lái)源齒輪加工誤差的來(lái)源v齒輪的加工誤差主要來(lái)源于加工工藝系統(tǒng)，如齒輪齒輪的加工誤差主要來(lái)源于加工

8、工藝系統(tǒng)，如齒輪加工機(jī)床的誤差、刀具的制造與安裝誤差、齒坯的加工機(jī)床的誤差、刀具的制造與安裝誤差、齒坯的制造與安裝誤差等?，F(xiàn)以圖示的滾齒加工為例，將制造與安裝誤差等?，F(xiàn)以圖示的滾齒加工為例，將上述誤差歸納為以下幾個(gè)方面。上述誤差歸納為以下幾個(gè)方面。12v1)幾何偏心幾何偏心ev這是由于加工時(shí)齒坯基準(zhǔn)孔軸線這是由于加工時(shí)齒坯基準(zhǔn)孔軸線O1與滾齒機(jī)工作臺(tái)與滾齒機(jī)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)軸線O不重合而引起的安裝偏心，如圖不重合而引起的安裝偏心，如圖6.4(a)所所示。加工出的齒輪會(huì)在一轉(zhuǎn)內(nèi)產(chǎn)生齒圈徑向跳動(dòng)誤示。加工出的齒輪會(huì)在一轉(zhuǎn)內(nèi)產(chǎn)生齒圈徑向跳動(dòng)誤差，并且齒距和齒厚也會(huì)產(chǎn)生周期性變化，如圖差，并且齒距和

9、齒厚也會(huì)產(chǎn)生周期性變化，如圖6.4(b)所示。所示。13v2)運(yùn)動(dòng)偏心運(yùn)動(dòng)偏心eyv它是指機(jī)床分度蝸輪中心與工作臺(tái)回轉(zhuǎn)中心不重合它是指機(jī)床分度蝸輪中心與工作臺(tái)回轉(zhuǎn)中心不重合所引起的偏心所引起的偏心ek，會(huì)造成工作臺(tái)及齒坯的轉(zhuǎn)速在一，會(huì)造成工作臺(tái)及齒坯的轉(zhuǎn)速在一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)時(shí)快時(shí)慢的變化，當(dāng)角速度增加時(shí)，切齒轉(zhuǎn)范圍內(nèi)時(shí)快時(shí)慢的變化，當(dāng)角速度增加時(shí)，切齒提前使齒距和公法線都變長(zhǎng)，當(dāng)角速度減小時(shí)，切提前使齒距和公法線都變長(zhǎng)，當(dāng)角速度減小時(shí)，切齒滯后使齒距和公法線都變短，從而造成齒輪的齒齒滯后使齒距和公法線都變短，從而造成齒輪的齒距和公法線長(zhǎng)度在局部上變長(zhǎng)或變短，使齒輪產(chǎn)生距和公法線長(zhǎng)度在局部上變長(zhǎng)或變短

10、，使齒輪產(chǎn)生切向誤差，如圖切向誤差，如圖6.5所示。所示。14v3)機(jī)床傳動(dòng)鏈的短周期誤差機(jī)床傳動(dòng)鏈的短周期誤差v機(jī)床分度蝸桿有安裝偏心機(jī)床分度蝸桿有安裝偏心e和軸向竄動(dòng)時(shí)，會(huì)使分和軸向竄動(dòng)時(shí)，會(huì)使分度蝸輪度蝸輪(齒坯齒坯)轉(zhuǎn)速不均勻，造成齒輪的齒距和齒廓轉(zhuǎn)速不均勻，造成齒輪的齒距和齒廓誤差。分度蝸桿每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，跳動(dòng)重復(fù)一次，誤差出誤差。分度蝸桿每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，跳動(dòng)重復(fù)一次，誤差出現(xiàn)的次數(shù)將等于分度蝸輪的齒數(shù)?，F(xiàn)的次數(shù)將等于分度蝸輪的齒數(shù)。v4)滾刀安裝誤差滾刀安裝誤差v當(dāng)滾刀有安裝偏心當(dāng)滾刀有安裝偏心ed、軸線傾斜及軸向竄動(dòng)時(shí)，會(huì)、軸線傾斜及軸向竄動(dòng)時(shí)，會(huì)使加工出的齒輪徑向和軸向都產(chǎn)生誤差。如滾刀單

11、使加工出的齒輪徑向和軸向都產(chǎn)生誤差。如滾刀單頭，齒輪有頭，齒輪有z牙，則在齒坯一轉(zhuǎn)中產(chǎn)生牙，則在齒坯一轉(zhuǎn)中產(chǎn)生z次誤差。次誤差。v5)滾刀的制造誤差滾刀的制造誤差v滾刀本身的基節(jié)、齒形等制造誤差也會(huì)反映到被加滾刀本身的基節(jié)、齒形等制造誤差也會(huì)反映到被加工齒輪的每一齒上，使產(chǎn)生基節(jié)偏差和齒廓誤差。工齒輪的每一齒上，使產(chǎn)生基節(jié)偏差和齒廓誤差。156.2.2現(xiàn)行國(guó)家齒輪標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介現(xiàn)行國(guó)家齒輪標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介v2項(xiàng)正式標(biāo)準(zhǔn)為：項(xiàng)正式標(biāo)準(zhǔn)為：vGB/T10095.12008漸開線圓柱齒輪漸開線圓柱齒輪精度精度第第1部分：輪部分：輪齒同側(cè)齒面偏差的定義和允許值齒同側(cè)齒面偏差的定義和允許值vGB/T10095.220

12、08漸開線圓柱齒輪漸開線圓柱齒輪精度精度第第2部分：徑部分：徑向偏差與徑向跳動(dòng)的定義和允許值向偏差與徑向跳動(dòng)的定義和允許值。v4項(xiàng)指導(dǎo)性技術(shù)文件為：項(xiàng)指導(dǎo)性技術(shù)文件為：vGB/Z18620.12008圓柱齒輪圓柱齒輪檢驗(yàn)實(shí)施規(guī)范檢驗(yàn)實(shí)施規(guī)范第第1部分：部分：輪齒同側(cè)齒面的檢驗(yàn)輪齒同側(cè)齒面的檢驗(yàn)vGB/Z18620.22008圓柱齒輪圓柱齒輪檢驗(yàn)實(shí)施規(guī)范檢驗(yàn)實(shí)施規(guī)范第第2部分：部分：徑向綜合偏差、徑向跳動(dòng)、齒厚和側(cè)隙的檢驗(yàn)徑向綜合偏差、徑向跳動(dòng)、齒厚和側(cè)隙的檢驗(yàn)vGB/Z18620.32008圓柱齒輪圓柱齒輪檢驗(yàn)實(shí)施規(guī)范檢驗(yàn)實(shí)施規(guī)范第第3部分：部分：齒輪坯、軸中心距和軸線平行度齒輪坯、軸中心距和

13、軸線平行度vGB/Z18620.42008圓柱齒輪圓柱齒輪檢驗(yàn)實(shí)施規(guī)范檢驗(yàn)實(shí)施規(guī)范第第4部分：部分：表面結(jié)構(gòu)和齒面接觸斑點(diǎn)的檢驗(yàn)表面結(jié)構(gòu)和齒面接觸斑點(diǎn)的檢驗(yàn)。166.2.3漸開線圓柱齒輪輪齒同側(cè)齒面偏差漸開線圓柱齒輪輪齒同側(cè)齒面偏差v1.齒距偏差齒距偏差v1)單個(gè)齒距偏差單個(gè)齒距偏差fptv單個(gè)齒距偏差指在端平面上接近齒高中部與齒輪軸單個(gè)齒距偏差指在端平面上接近齒高中部與齒輪軸線同心的圓上，實(shí)際齒距與理論齒距的代數(shù)差，如線同心的圓上，實(shí)際齒距與理論齒距的代數(shù)差，如圖圖6.6所示，圖中虛線代表理論輪廓，實(shí)線代表實(shí)際所示，圖中虛線代表理論輪廓，實(shí)線代表實(shí)際輪廓。輪廓。17v2)齒距累積偏差齒距累積

14、偏差Fpkv齒距累積偏差是任意齒距累積偏差是任意k個(gè)齒距的實(shí)際弧長(zhǎng)與理論弧長(zhǎng)的代數(shù)個(gè)齒距的實(shí)際弧長(zhǎng)與理論弧長(zhǎng)的代數(shù)差，如圖差，如圖6.6所示。理論上它等于這所示。理論上它等于這k個(gè)齒距的單個(gè)齒距偏差個(gè)齒距的單個(gè)齒距偏差的代數(shù)和。的代數(shù)和。v除非另有規(guī)定外，除非另有規(guī)定外，F(xiàn)pk值被限定在不大于值被限定在不大于1/8的圓周上評(píng)定。的圓周上評(píng)定。因此，因此，F(xiàn)pk的允許值適用于齒距數(shù)的允許值適用于齒距數(shù)k為為2到小于到小于z/8的圓弧內(nèi)。的圓弧內(nèi)。通常通常Fpk取取k=z/8就足夠了，對(duì)于特殊的應(yīng)用就足夠了，對(duì)于特殊的應(yīng)用(如高速齒輪如高速齒輪)還還需要檢驗(yàn)較小弧段并規(guī)定相應(yīng)的需要檢驗(yàn)較小弧段并規(guī)

15、定相應(yīng)的k值。值。183)齒距累積總偏差齒距累積總偏差Fp齒距累積總偏差是指齒輪同側(cè)齒面任意圓弧段齒距累積總偏差是指齒輪同側(cè)齒面任意圓弧段(k=1至至k=z)內(nèi)的最大齒距累積偏差。它表現(xiàn)為齒距累積偏差內(nèi)的最大齒距累積偏差。它表現(xiàn)為齒距累積偏差曲線的總幅值。曲線的總幅值。齒距累積總偏差反映了一個(gè)齒距和一轉(zhuǎn)內(nèi)任意個(gè)齒距齒距累積總偏差反映了一個(gè)齒距和一轉(zhuǎn)內(nèi)任意個(gè)齒距的最大變化，它直接反映齒輪的轉(zhuǎn)角誤差，是幾何偏的最大變化，它直接反映齒輪的轉(zhuǎn)角誤差，是幾何偏心和運(yùn)動(dòng)偏心的綜合結(jié)果。因而可以較全面地反映齒心和運(yùn)動(dòng)偏心的綜合結(jié)果。因而可以較全面地反映齒輪的傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性和平穩(wěn)性，是綜合性的評(píng)定項(xiàng)目。輪的傳

16、遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性和平穩(wěn)性，是綜合性的評(píng)定項(xiàng)目。如果在較少的齒距上齒距累積總偏差過(guò)大時(shí)，在實(shí)際如果在較少的齒距上齒距累積總偏差過(guò)大時(shí)，在實(shí)際工作中將產(chǎn)生很大的加速度力，因此，有必要規(guī)定較工作中將產(chǎn)生很大的加速度力，因此，有必要規(guī)定較少齒距范圍內(nèi)的齒距累積差。少齒距范圍內(nèi)的齒距累積差。19二、二、齒距累積總偏差的進(jìn)一步說(shuō)明齒距累積總偏差的進(jìn)一步說(shuō)明 是指在分度圓上任意兩個(gè)同側(cè)齒面間的實(shí)際弧長(zhǎng)與公稱弧長(zhǎng)的最大差值。202.齒廓偏差 齒廓偏差是指實(shí)際輪廓偏離設(shè)計(jì)輪廓的量。齒廓偏差應(yīng)在齒廓偏差是指實(shí)際輪廓偏離設(shè)計(jì)輪廓的量。齒廓偏差應(yīng)在端平面內(nèi)且垂直于漸開線齒廓的方向計(jì)值。端平面內(nèi)且垂直于漸開線齒廓的方向計(jì)值。為了更好地理解齒廓偏差的相關(guān)內(nèi)容，下面先介紹一些基為了更好地理解齒廓偏差的相關(guān)內(nèi)容，下面先介紹一些基本概念。本概念。1)可用長(zhǎng)度可用長(zhǎng)度(LAF)可用長(zhǎng)度可用長(zhǎng)度LAF等于兩條端面基圓切線之差。其中一條是從基圓等于兩條端面基圓切線之差。其中一條是從基圓到可用齒廓的外界限點(diǎn)，另一條是從基圓到可用齒廓的內(nèi)界限到可用齒廓的外界限點(diǎn)，另一條是從基圓到可用齒廓的內(nèi)界限點(diǎn)。依據(jù)設(shè)計(jì)，可用長(zhǎng)度外界限點(diǎn)被齒頂、