齿轮结合的公差与配合分析.pptx
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1、课题三、典型结合精度设计齿轮结合精度设计基本要求w了解渐开线圆柱齿轮传动的了解渐开线圆柱齿轮传动的精度要求精度要求。w了解齿轮误差了解齿轮误差产生的原因产生的原因及误差特性。及误差特性。w了解圆柱齿轮传动精度的了解圆柱齿轮传动精度的评定指标评定指标。w掌握渐开线圆柱齿轮传动掌握渐开线圆柱齿轮传动精度的设计精度的设计的基的基本方法。本方法。渐开线圆柱齿轮传动精度要求渐开线圆柱齿轮传动精度要求 w运运动动精精度度:是是指指传传递递运运动动的的准准确确性性。为为了了保保证证齿齿轮轮传传动动的的运运动动精精度度,应应限限制制齿齿轮轮一一转转中中最最大大转角误差转角误差i。w运运动动平平稳稳性性精精度度
2、:要要求求齿齿轮轮运运转转平平稳稳,没没有有冲冲击击、振振动动和和噪噪声声。要要限限制制一一齿齿距距角角范范围围内内转转角角误差的最大值误差的最大值i R。w接接触触精精度度:要要求求齿齿轮轮在在接接触触过过程程中中,载载荷荷分分布布要要均均匀匀,接接触触良良好好,以以免免引引起起应应力力集集中中,造造成成局部磨损,影响齿轮的使用寿命。局部磨损,影响齿轮的使用寿命。渐开线圆柱齿轮传动精度要求渐开线圆柱齿轮传动精度要求w齿齿侧侧间间隙隙:在在齿齿轮轮传传动动过过程程中中,非非接接触触面面一一定定要要有有合合理理的的间间隙隙。一一方方面面为为了了贮贮存存润润滑滑油油,一一方方面面为为了了补补偿偿齿
3、齿轮轮的的制制造造和和变变形形误差。误差。渐开线圆柱齿轮传动精度要求渐开线圆柱齿轮传动精度要求不同圆柱齿轮的传动精度要求不同圆柱齿轮的传动精度要求 w上述上述4项要求,对于不同用途、不同工作项要求,对于不同用途、不同工作条件的齿轮其侧重点也应有所不同。条件的齿轮其侧重点也应有所不同。w如:对于分度机构,仪器仪表中读数机构如:对于分度机构,仪器仪表中读数机构的齿轮,齿轮一转中的转角误差不超过的齿轮,齿轮一转中的转角误差不超过12,甚至是几秒,此时,传递运动准确,甚至是几秒,此时,传递运动准确性是主要的;性是主要的;HOME不同圆柱齿轮的传动精度要求不同圆柱齿轮的传动精度要求w对于高速、大功率传动
4、装置中用的齿轮,如汽轮对于高速、大功率传动装置中用的齿轮,如汽轮机减速器上的齿轮,圆周速度高,传递功率大,机减速器上的齿轮,圆周速度高,传递功率大,其运动精度、工作平稳性精度及接触精度要求都其运动精度、工作平稳性精度及接触精度要求都很高,特别是瞬时传动比的变化要求小,以减少很高,特别是瞬时传动比的变化要求小,以减少振动和噪声;振动和噪声;不同圆柱齿轮的传动精度要求不同圆柱齿轮的传动精度要求w对于轧钢机、起重机、运输机、透平机等对于轧钢机、起重机、运输机、透平机等低速重载机械,传递动力大,但圆周速度低速重载机械,传递动力大,但圆周速度不高,故齿轮接触精度要求较高,齿侧间不高,故齿轮接触精度要求较
5、高,齿侧间隙也应足够大,而对其运动精度则要求不隙也应足够大,而对其运动精度则要求不高。高。渐开线圆柱齿轮的制造误差 w影响上述影响上述4项要求的误差因素,主要包括项要求的误差因素,主要包括齿轮的加工误差和齿轮副的安装误差。齿轮的加工误差和齿轮副的安装误差。w为了便于分析齿轮的各种制造误差对齿轮为了便于分析齿轮的各种制造误差对齿轮传动质量的影响,按误差相对于齿轮的方传动质量的影响,按误差相对于齿轮的方向特征,可分为径向误差、切向误差和轴向特征,可分为径向误差、切向误差和轴向误差;向误差;渐开线圆柱齿轮的制造误差w齿轮为圆周分度零件,其误差具有周期性,齿轮为圆周分度零件,其误差具有周期性,按误差在
6、齿轮一转中是否多次出现,即在按误差在齿轮一转中是否多次出现,即在齿轮一转中出现的周期或频率,可分为以齿轮一转中出现的周期或频率,可分为以齿轮一转为周期的齿轮一转为周期的长周期误差长周期误差,或,或低频误低频误差差,它主要影响传递运动的准确性;以齿,它主要影响传递运动的准确性;以齿轮一齿为周期轮一齿为周期短周期误差短周期误差,或,或高频误差高频误差,它主要影响工作平稳性。它主要影响工作平稳性。几何偏心误差w以滚切直齿圆柱齿轮为例,分析在切齿以滚切直齿圆柱齿轮为例,分析在切齿过程中所产生的主要加工误差过程中所产生的主要加工误差。几何偏心误差w齿坯孔与机床心轴的安装偏心(齿坯孔与机床心轴的安装偏心(
7、e),),也称几何也称几何偏心,是齿坯在机床上安装时,齿坯基准轴线偏心,是齿坯在机床上安装时,齿坯基准轴线O1O1与工作台回转轴线与工作台回转轴线OO不重合形成的偏心不重合形成的偏心e。加工时,滚刀轴线与工作台回转轴线加工时,滚刀轴线与工作台回转轴线OO距离距离保持不变,但与齿坯基准轴线保持不变,但与齿坯基准轴线O1O1的距离不断的距离不断变化(最大变化量为变化(最大变化量为2 e)。)。滚切成如图所示的滚切成如图所示的齿轮,使齿面位置相对于齿轮基准中心在径向齿轮,使齿面位置相对于齿轮基准中心在径向发生了变化,故称为径向误差。工作时产生以发生了变化,故称为径向误差。工作时产生以一转为周期的转角
8、误差,使传动比不断改变。一转为周期的转角误差,使传动比不断改变。几何偏心误差运动偏心误差w分度蜗轮轴线与工作台中心线的安装偏心(分度蜗轮轴线与工作台中心线的安装偏心(eK)。O2O2为机床分度蜗轮的轴线,它与机床为机床分度蜗轮的轴线,它与机床心轴的轴线心轴的轴线OO不重合,形成安装偏心不重合,形成安装偏心eK。这这时尽管螺杆匀速旋转,蜗杆与蜗轮啮合节点的时尽管螺杆匀速旋转,蜗杆与蜗轮啮合节点的线速度相同,但由于蜗轮上的半径不断改变,线速度相同,但由于蜗轮上的半径不断改变,从而使蜗轮和齿坯产生不均匀回转,角速度在从而使蜗轮和齿坯产生不均匀回转,角速度在(+)和(和(-)之间,以一转为周期之间,以
9、一转为周期变化。运动偏心并不产生径向误差,而往齿轮变化。运动偏心并不产生径向误差,而往齿轮产生切向误差。产生切向误差。运动偏心误差w以上两项误差均以齿坯一转为周期,是长以上两项误差均以齿坯一转为周期,是长周期误差。周期误差。运动偏心误差运动偏心误差短周期误差短周期误差机机床床分分度度蜗蜗轮轮的的安安装装偏偏心心(ew)和和轴轴向向窜窜动动。此此误误差差使使蜗蜗轮轮(齿齿坯坯)转转速速不不均均匀匀,加加工工出出的的齿齿轮轮有有齿齿距距偏偏差差和和齿齿形形偏偏差差,如如蜗蜗杆杆为为单单头头,蜗蜗轮轮为为n牙牙,则则在在蜗蜗轮轮(齿齿坯)一转中产生坯)一转中产生n次误差。次误差。滚滚刀刀偏偏心心(e
10、d)、轴轴线线倾倾斜斜及及轴轴向向窜窜动动。此此误误差差使使加加工工出出的的齿齿轮轮径径向向和和轴轴向向都都产产生生误误差差,如如滚滚刀刀单单头头,齿齿轮轮z牙牙,则则在在齿齿坯坯一转中产生一转中产生z次误差。次误差。HOME短周期误差短周期误差滚滚刀刀本本身身的的基基节节、齿齿形形等等制制造造误误差差。此此误误差差会会复复映映到到被被加加工工齿齿轮轮的的每每一一齿齿上上,使使之之产生基节偏差和齿形误差。产生基节偏差和齿形误差。以以上上三三项项误误差差在在齿齿坯坯一一转转中中多多次次重重复复出出现现,为短周期误差。为短周期误差。圆柱齿轮传动精度的评定指标圆柱齿轮传动精度的评定指标w根据齿轮精度
11、要求,把齿轮的误差分成影响运根据齿轮精度要求,把齿轮的误差分成影响运动准确性误差、影响运动平稳性误差、影响载动准确性误差、影响运动平稳性误差、影响载荷分布均匀性误差和影响侧隙的误差。并相应荷分布均匀性误差和影响侧隙的误差。并相应提出精度评定指标。提出精度评定指标。w运动精度的评定指标运动精度的评定指标 w平稳性的评定指标平稳性的评定指标w接触精度的评定指标接触精度的评定指标 w侧隙侧隙的评定指标的评定指标 w齿轮副精度齿轮副精度的评定指标的评定指标运动精度的评定指标 w 切向综合误差(切向综合误差(F i)w齿距累积误差(齿距累积误差(Fp)及及K个齿距累积误个齿距累积误差(差(Fpk)w齿圈
12、径向跳动(齿圈径向跳动(Fr)w径向综合误差(径向综合误差(Fi)w公法线长度变动(公法线长度变动(Fw)切向综合误差(F i)w 切向综合误差(切向综合误差(F i)指被测齿轮与理想指被测齿轮与理想精确的测量齿轮单面啮合时,在被测齿轮精确的测量齿轮单面啮合时,在被测齿轮一转内,实际转角与公称转角之差的总幅一转内,实际转角与公称转角之差的总幅度值。它以分度圆弧长计值。度值。它以分度圆弧长计值。wFi是指在齿轮单面啮合情况下测得的齿是指在齿轮单面啮合情况下测得的齿轮一转内转角误差的总幅度值,该误差是轮一转内转角误差的总幅度值,该误差是几何偏心、运动偏心加工误差的综合反映,几何偏心、运动偏心加工误
13、差的综合反映,因而是评定齿轮传递运动准确性的最佳综因而是评定齿轮传递运动准确性的最佳综合评定指标。合评定指标。切向综合误差(F i)w但因切向综合误差是在单面啮合综合检查但因切向综合误差是在单面啮合综合检查仪(简称单啮仪)上进行测量的,单啮仪仪(简称单啮仪)上进行测量的,单啮仪结构复杂,价格昂贵,在生产车间很少使结构复杂,价格昂贵,在生产车间很少使用。用。齿距累积误差(Fp)及K个齿距累积误差(Fpk)w在分度圆上,任意两个同侧齿面间的实际在分度圆上,任意两个同侧齿面间的实际弧长与公称弧长之差的最大绝对值为齿距弧长与公称弧长之差的最大绝对值为齿距累积误差。累积误差。K个齿距累积误差是指在分度个
14、齿距累积误差是指在分度圆上,圆上,K个齿距间的实际弧长与公称弧长个齿距间的实际弧长与公称弧长之差的最大绝对值,之差的最大绝对值,K为为2到小于到小于Z2的的整数整数 w规定规定Fpk是为了限制齿距累积误差集中在是为了限制齿距累积误差集中在局部圆周上局部圆周上。齿距累积误差(Fp)及K个齿距累积误差(Fpk)w齿距累积误差反映了一转内任意个齿距的齿距累积误差反映了一转内任意个齿距的最大变化,它直接反映齿轮的转角误差,最大变化,它直接反映齿轮的转角误差,是几何偏心和运动偏心的综合结果。因而是几何偏心和运动偏心的综合结果。因而可以较为全面地反映齿轮的传递运动准确可以较为全面地反映齿轮的传递运动准确性
15、,是一项综合性的评定项目。但因为只性,是一项综合性的评定项目。但因为只在分度圆上测量,故不如切向综合误差反在分度圆上测量,故不如切向综合误差反映的全面。映的全面。齿距累积误差(Fp)及K个齿距累积误差(Fpk)齿圈径向跳动(Fr)w齿轮一转范围内,测头在齿齿轮一转范围内,测头在齿槽内与齿高中部双面接触,槽内与齿高中部双面接触,测头相对于齿轮轴线的最大测头相对于齿轮轴线的最大变动量称齿圈径向跳动。变动量称齿圈径向跳动。wFr主要反映由于齿坯偏心主要反映由于齿坯偏心引起的齿轮径向长周期误差。引起的齿轮径向长周期误差。可用齿圈径向跳动检查仪测可用齿圈径向跳动检查仪测量,测头可以用球形或锥形。量,测头
16、可以用球形或锥形。径向综合误差(Fi)w与与理理想想精精确确的的测测量量齿齿轮轮双双面面啮啮合合时时,在在被被测测齿齿轮轮一一转转内内,双双啮啮中中心心距距的的最最大大变变动动量量称为径向综合误差称为径向综合误差Fi。w当当被被测测齿齿轮轮的的齿齿廓廓存存在在径径向向误误差差及及一一些些短短周周期期误误差差(如如齿齿形形误误差差、基基节节偏偏差差等等)时时,若若它它与与测测量量齿齿轮轮保保持持双双面面啮啮合合转转动动,其其中中心心距距就就会会在在转转动动过过程程中中不不断断改改变变,因因此此,径径向向综综合合误误差差主主要要反反映映由由几几何何偏偏心心引引起起的的径向误差及一些短周期误差。径向
17、误差及一些短周期误差。径向综合误差(Fi)w被被测测齿齿轮轮由由于于双双面面啮啮合合综综合合测测量量时时的的啮啮合合情情况况与与切切齿齿时时的的啮啮合合情情况况相相似似,能能够够反反映映齿齿轮轮坯坯和和刀刀具具安安装装调调整整误误差差,测测量量所所用用仪仪器器远远比比单单啮啮仪仪简简单单,操操作作方方便便,测测量量效效率率高高,故故在在大大批批量量生生产产中中应应用用很很普普通通。但但它它只只能能反反映映径径向向误误差差,且且测测量量状状况况与与齿齿轮轮实实际工作状况不完全相符。际工作状况不完全相符。径向综合误差(Fi)公法线长度变动(Fw)w在被测齿轮一周范围内,实际公法线在被测齿轮一周范围
18、内,实际公法线长度的最大值与最小值之差称为公法长度的最大值与最小值之差称为公法线长度变动,线长度变动,Fw=WmaxWmin。w公法线长度的变动说明齿廓沿基圆切公法线长度的变动说明齿廓沿基圆切线方向有误差,因此公法线长度变动线方向有误差,因此公法线长度变动可以反映滚齿时由运动偏心影响引起可以反映滚齿时由运动偏心影响引起的切向误差。由于测量公法线长度与的切向误差。由于测量公法线长度与齿轮基准轴线无关,因此公法线长度齿轮基准轴线无关,因此公法线长度变动可用公法线千分尺、公法线卡尺变动可用公法线千分尺、公法线卡尺等测量。等测量。平稳性的评定指标 w一齿切向综合误差(一齿切向综合误差(f i)w一齿径
19、向综合误差(一齿径向综合误差(fi)w基节偏差(基节偏差(fpb)w齿形误差(齿形误差(ff)w齿距偏差齿距偏差(fpt)一齿切向综合误差(f i)w实测齿轮与理想精确的测量齿轮单面啮合时,实测齿轮与理想精确的测量齿轮单面啮合时,在被测齿轮一齿距角内,实际转角与公称转在被测齿轮一齿距角内,实际转角与公称转角之差的最大幅度值角之差的最大幅度值。wf i主主要要反反映映由由刀刀具具和和分分度度蜗蜗杆杆的的安安装装及及制制造造误误差差所所造造成成的的,齿齿轮轮上上齿齿形形、齿齿距距等等各各项项短短周周期期综综合合误误差差,是是综综合合性性指指标标。其其测测量量仪仪器器与与测测量量F i相相同同,如如
20、图图,切切向向综综合合误误差差曲曲线上的高频波纹即为线上的高频波纹即为f i。一齿切向综合误差(f i)一齿径向综合误差(fi)w被测齿轮与理想精确的测量齿轮双面啮合时,被测齿轮与理想精确的测量齿轮双面啮合时,在被测齿轮一齿角内的最大变动量。在被测齿轮一齿角内的最大变动量。wfi综合反映了由于刀具安装偏心及制造所产综合反映了由于刀具安装偏心及制造所产生的基节和齿形误差,属综合性项目。可在测生的基节和齿形误差,属综合性项目。可在测量径向综合误差时得出,即从记录曲线上量得量径向综合误差时得出,即从记录曲线上量得高频波纹的最大幅度值。由于这种测量受左右高频波纹的最大幅度值。由于这种测量受左右齿面的共
21、同影响,因而不如一齿切向综合误差齿面的共同影响,因而不如一齿切向综合误差反映那么全面。不宜采用这种方法来验收高精反映那么全面。不宜采用这种方法来验收高精度的齿轮,但因在双啮仪上测量简单,操作方度的齿轮,但因在双啮仪上测量简单,操作方便,故该项目适用于大批量生产的场合。便,故该项目适用于大批量生产的场合。一齿径向综合误差(fi)基节偏差(fpb)w基节偏差是指实际基节与公称基节之差基节偏差是指实际基节与公称基节之差。w一对齿轮正常啮合时,当第一个轮齿尚未脱离一对齿轮正常啮合时,当第一个轮齿尚未脱离啮合时,第二个轮齿应进入啮合。当两齿轮基啮合时,第二个轮齿应进入啮合。当两齿轮基节相等时,这种啮合过
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