互换性与测量技术11圆柱齿轮传动的互换性及其检测

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1、第10章渐开线圆柱齿轮传动的互换性10.1概述10.2齿轮的评定指标及其测量10.3齿轮副的评定指标10.4渐开线圆柱齿轮精度标准及其应用10.1概述10.1.1圆柱齿轮传动的使用要求齿轮传动被广泛地应用在各种机器和仪表的传动装置中，是一种重要的传动方式。对齿轮传动提出了多项使用要求，归纳起来主要有以下4个方面。1.传递运动的准确性（运动精度）由于齿轮副的加工误差和安装误差，使从动齿轮的实际转角偏离了理论转角，传动的实际传动比与理论传动比产生差异。传递运动的准确性就是要求从动齿轮在一转范围内的最大转角误差不超过规定的数值，以使齿轮在一转

2、范围内传动比的变化尽量小，从而保证从动轮与主动轮运动协调一致，满足传递运动的准确性要求。2.传动平稳性为了减小齿轮传动中的冲击、振动和噪声，应使齿轮在一齿范围内瞬时传动比（瞬时转角）的变化尽量小，以保证传动平稳性要求。3.载荷分布的均匀性齿轮传动中齿面的实际接触面积小，接触不均匀，就会使齿面载荷分布不均匀，引起应力集中，造成局部磨损，缩短齿轮的使用寿命。因此，必须保证啮合齿面沿齿宽和齿高方向的实际接触面积，以满足承载的均匀性要求。4.齿侧间隙齿轮副啮合传动时，非工作齿面间应留有一定的间隙，用以储存润滑油，补偿齿轮的制造误差、安装误差以及

3、热变形和受力变形，防止齿轮传动时出现卡死或烧伤现象。不同工作条件和不同用途的齿轮对上述四项使用要求的侧重点会有所不同。精密机床、控制系统的分度齿轮和测量仪器的读数齿轮主要要求传递运动的准确性，以保证从动轮与主动轮运动的协调性。汽车、拖拉机和机床的变速齿轮主要要求传递运动的平稳性，以减小振动和噪声。起重机械、矿山机械等重型机械中的低速重载齿轮主要要求载荷分布的均匀性，以保证足够的承载能力。汽轮机和涡轮机中的高速重载齿轮，对运动的准确性、平稳性和承载的均匀性均有较高的要求，同时还应具有较大的间隙，以储存润滑油和补偿受力产生的变形。10.1.

4、2齿轮加工误差的主要来源及其特性产生齿轮加工误差的原因很多，其主要来源于齿轮加工系统中的机床、刀具、夹具和齿坯的加工误差及安装、调整误差。按误差产生的方向，齿轮的加工误差可分为切向误差、径向误差和轴向误差；按误差在齿轮一转中出现的次数分为长周期误差和短周期误差。现以滚齿机滚切齿轮为例(见图10-1)，分析产生齿轮加工误差的主要因素。图10-1滚切齿轮1.几何偏心滚齿加工时由于齿坯定位孔与机床心轴之间的间隙等原因，会造成齿坯孔基准轴线与机床工作台回转轴线不重合，产生几何偏心。几何偏心使加工过程中齿轮相对于滚刀的径向距离发生变动，引起了齿轮

5、径向误差。2.运动偏心滚齿加工时机床分度蜗轮与工作台中心线有安装偏心时，就会使齿轮在加工过程中出现蜗轮蜗杆中心距周期性的变化，产生运动偏心，引起齿轮切向误差。几何偏心和运动偏心产生的误差在齿轮一转中只出现一次，属于长周期误差，其主要影响齿轮传递运动的准确性。3.滚刀误差滚刀误差包括制造误差与安装误差。滚刀本身的齿距、齿形、基节有制造误差时，会将误差反映到被加工齿轮上，从而使齿轮基圆半径发生变化，产生基节偏差和齿形误差。齿轮加工中，滚刀的径向跳动使得齿轮相对滚刀的径向距离发生变动，引起齿轮径向误差。滚刀的轴向窜动使得齿坯相对滚刀的转速不均

6、匀，产生切向误差。滚刀安装误差破坏了滚刀和齿坯之间的相对运动关系，从而使被加工齿轮产生基圆误差，导致基节偏差和齿廓偏差。4.机床传动链误差当机床的分度蜗杆存在安装误差和轴向窜动时，蜗轮转速发生周期性的变化，使被加工齿轮出现齿距偏差和齿廓偏差，产生切向误差。机床分度蜗杆造成的误差在齿轮一转中重复出现，是短周期误差。10.2齿轮的评定指标及其测量GB/T10095.1—2001《轮齿同侧齿面偏差的定义和允许值》，GB/T10095.2—2001《径向综合偏差和径向跳动的定义和允许值》，GB/Z18620.1～4—2002《圆柱齿轮检验实施规

7、范》，分别给出了齿轮评定项目的允许值和规定了检测齿轮精度的实施规范。10.2.1影响传递运动准确性的误差及测量1.切向综合总偏差是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮作单面啮合时，在被测齿轮一转范围内，分度圆上实际圆周位移与理论圆周位移的最大差值，如图10-2所示，以分度圆弧长计值。图10-2切向综合偏差齿轮的切向综合总偏差是在接近齿轮的工作状态下测量出来的，是几何偏心、运动偏心和基节偏差、齿廓偏差的综合测量结果，是评定齿轮传动准确性最为完善的指标。切向综合总偏差用单面啮合仪测量，如图10-3所示。被测齿轮与标准测量齿轮（可以是蜗杆、齿条等）

8、作单面啮合，由于被测齿轮的转角误差，将产生两路信号相应的相位差。两者的角位移信号经比相器比较，由记录仪记下被测齿轮的切向综合总偏差。图10-3单啮仪工作原理2.齿距累积总偏差Fp和齿距累积偏差FpkFp是指