圆柱齿轮精度标准

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S n mn 2 x tan n 2 S n mn - 2 x tan n 2
齿厚偏差Esn
为获得最小侧隙jbnmin, 齿厚应保证有最小的 减薄量,必须规定齿 厚上极限偏差Esns; 为了保证齿侧间隙不致 过大,又必须规定齿 厚公差Tsn(及齿厚 下极限偏差Esni)
Ebn是指在齿轮一周内,公法线实际长度与 公称长度之差,上极限偏差为Ebns,下极 限偏差为Ebni。 公法线长度:
2k 1 wk mn cos n zinv t 2 tan n x 2
公法线长度计算公式
1 跨齿数: k 180 2
3、齿轮坯的精度
齿轮坯的内孔或轴颈、端面和顶圆,通常作 为齿轮加工、测量和装配的基准,必须规 定其公差,见表7.22。
(1)齿轮基准轴线的确定
① 由两个“短的”圆柱或圆锥形基准面上 设定的两个圆的圆心来确定基准轴线,见 图7.27。
0.04(L/b)Fβ 或0.1Fp 取两者中之小值
图7.27 由两个“短的”基准面确定的基准轴线
齿轮安装基准的确定.1
② 由一个“长的”圆 柱或圆锥形的面来 同时确定轴线的位 置和方向,孔的轴 线可以用与之正确 装配的工作心轴的 轴线来表示,见图 7.28。 图7.28 由一个“长的”基准面确定的基准轴线
0.04(L/b)Fβ 或0.1Fp 取两者中之小值
齿轮安装基准的确定.2
③ 用一个“短的” 圆柱形基准面 来确定轴线的 位置,轴线方 向垂直于一个 基准面,见图 7.29。
三、渐开线圆柱齿轮的精度标准
1、齿轮的精度等级
GB/T10095.1-2008对轮齿同侧齿面偏差— —齿距、齿廓、螺旋线和切向综合偏差的 公差, 规定了13个精度等级,用数字0~ 12由高到低的顺序排列,其中0级精度最 高,12级是最低的精度等级。
渐开线圆柱齿轮的精度标准
GB/T10095.2-2008对径向综合偏差F”i和f ”i 规定了9个精度等级,其中4级精度最高, 12级精度最低。 在附录B中给出了径向跳动的公差值,其中, 0级为最高精度等级,12级为最低精度等 级。
齿轮副的精度
(2)轴线平行度偏差fΣδ 、fΣβ fΣδ是指一对齿轮的轴线在其基准平面上投影 的平行度偏差。 fΣβ 是指一对齿轮的轴线在垂直于基准平面 且平行于基准轴线的平面上投影的平行度 偏差,见图7.31。
齿轮副的精度.1
为保证载荷分布均匀性和齿面接触精度,轴 线平行度偏差应加以控制。
f
分度圆上理论齿厚
Esns(齿厚上偏差) Esni(齿厚下偏差) Tsn(齿厚公差)
图7.34 齿厚的允许偏差
齿厚偏差
当主动轮与被动轮齿厚都做成最大值,即 齿厚上极限偏差Esns时,可获得最小侧隙 jbnmin:
jbn min Esns1 Esns 2 cos n
如果Esns1=Esns2=Esns,则 jbn min Esns 2 cos n
2、齿轮偏差的允许值
(1) 齿距偏差(±fpt和Fp)值见表7.16,Fpk值 可用±fpt值计算求得。 (2) 齿廓总偏差Fα和fi’/K值见表7.17。 (3) 螺旋线偏差(Fβ、ffβ和±fHβ)值见表7.18。 (4) 齿廓偏差(f fα和±fHα)值见表7.19。 (5) 径向跳动公差Fr见表7.20。 (6) 径向综合偏差(Fi”和fi”)值见表7.21。
0.06(Dd/b)Fβ
0.06Fp
图7.29 由一个圆柱面和一个端面确定的基准轴线
齿轮安装基准的确定.3
④ 两个中心孔确定的齿轮轴的基准轴线 齿轮轴通常把零件安装在两端的顶尖上加工 和检测,以此确定基准轴线,且轴承的安 装面相对于中心孔规定较高的跳动公差。
图7.30 用中心孔确定的基准轴线
(2)齿轮坯的几何公差
应 用 范 围 测量齿轮 汽轮机减速器 金属切削机床 航空发动机
精度等级
应 用 范 围 通用减速器 重型汽车、拖拉机 轧钢机 起重机械
精度等级
3~5 3~6 3~8 3~7
6~8 6~9 5~10 6~10
轻型汽车
机车
5~8
6~7
矿山绞车
农业机械
8~10
8~10
齿轮精度设计方法及步骤
(2)选择检验项目
(1)齿侧间隙的分类
圆周侧隙 jwt:是指安 装好的齿轮副,当 其中一个齿轮固定 时,另一齿轮所能 转过节圆弧长的最 大值。
齿轮副的侧隙
齿侧间隙的分类
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 齿面间的最小距 离。
图7.33 用塞尺测量齿轮副的法向侧隙jbn
jbn jwt con wt con b
L F 2b
f 2 f
图7.31 齿轮副轴线的平行度偏差和中心距偏差
齿轮副的精度.2
(3)接触斑点
是指对装配好的齿 轮副,在轻微制 动下,运转后齿 面上分布的接触 擦亮痕迹,见图 7.32。
图7.32 接触斑点分布示意图
齿轮副的精度.3
沿齿长方向的接触斑 点,主要影响齿 轮副的承载能力 bc / b×100% 沿齿高方向的接触斑 点,主要影响工作 的平稳性 hc / h×100%
b
b’
h
hc
c
接触斑点
齿轮副的精度.4
齿轮副的接触斑点综合反映了齿轮副的加工 偏差和安装误差,是评定齿轮接触精度 的一项综合性指标,常标注在齿轮装配 图的技术要求中。
表7.27 齿轮装配后的接触斑点(摘自GB/Z18620.4-2008)
2、齿轮副的侧隙
在齿轮的设计中,为了保证啮合传动比的 恒定,消除反向的空程和减少冲击,都 是按照无侧隙啮合进行设计。 但在实际生产过程中, 为保证齿轮良好的润 滑,补偿齿轮因制造偏差、安装误差以 及热变形等对齿轮传动造成不良的影响, 必须在非工作面留有侧隙。
表7.28 推荐齿轮检验组
检验组 1 2 3 4 检 验 项 目 Fp、Fα、Fβ、Esn Fp与Fpk、Fα、Fβ、Esn Fp、fpt、Fα、Fβ、Esn Fi”、f i”、Fβ、Esn 适用等级 3~9 3~ຫໍສະໝຸດ Baidu 3~9 6~9 测 量 仪 器
齿距仪、齿形仪、齿向仪或导程仪,齿 厚卡尺或公法线千分尺 齿距仪、齿形仪、齿向仪或导程仪,齿 厚卡尺或公法线千分尺 齿距仪、齿形仪、齿向仪或导程仪,齿 厚卡尺或公法线千分尺 双面啮合测量仪,齿厚卡尺或公法线 千分尺,齿向仪或导程仪 摆差测定仪、齿距仪、齿厚卡尺或公 法线千分尺,齿向仪或导程仪 单啮仪,齿向仪或导程仪,齿厚卡尺 或公法线千分尺 摆差测量仪,齿距仪,齿向仪,尺厚 卡尺或公法线千分尺
齿轮精度的标注.4
(2)齿厚偏差标注方法:
S
E sns nEsni
——其中Sn为法向齿厚,Esns为齿厚 ——其中Wk为跨k个齿数的公法线长
的上偏差,Esni为齿厚的下偏差。
W
Ebns kE bni
度,Ebns为公法线长度上偏差,Ebni为公法
线长度下偏差。
四、齿轮副的精度和齿侧间隙
1、齿轮副的精度 (1)齿轮副的中心距极限偏差±fa fa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。 齿轮副中心距的尺寸偏差不但会影响齿轮侧 隙,而且对齿轮的重合度产生影响 。 中心距极限偏差±fa见表7.26。
GB/T10095.1-2008给出的偏差项目很多,齿 轮质量的检验项目主要是单向指标,即齿 距偏差 (Fp、fpt、Fpk ) 、齿廓总偏差Fα、 螺旋线总偏差Fβ及齿厚极限偏差Esn等。
其他参数不作为必检项目,由供需双方具体 协商。
齿轮精度设计方法及步骤
GB/T10095.2-2008给出的径向综合偏差的精 度等级,可选用与GB/T10095.1-2008中的 要素偏差(如齿距、齿廓、螺旋线等)相 同或不同的精度等级。 径向综合偏差仅适用于产品齿轮与测量齿轮 的啮合检验,而不适用于两个产品齿轮啮 合的检验。
试确定齿轮的精度等级,检验组,有关侧隙 的指标,齿坯公差和表面粗糙度,并绘制 齿轮工作图。
解:(1) 确定齿轮的精度等级
普通减速器传动齿轮,由表7.30初步选定, 齿轮的精度等级在6~8级。输出轴转速 n2=805转/分,齿轮的圆周速度为:
齿厚公差
齿厚公差Tsn的选择,与齿轮的精度无关。齿 厚公差过小将会增加齿轮的制造成本,公 差过大又会使侧隙加大,使齿轮正、反转 时空程过大,造成冲击。
Tsn 2 tan n Fr2 br2
齿厚公差由径向跳动公差Fr和切齿径向进刀 公差br组成。式中br按表7.29选取
(4)公法线长度偏差Ebn
5 6
7
Fr、fpt、Fβ、Esn Fi’、f i’、Fβ、Esn
Fr、fpt、Fβ、Esn
8~12 3~6
10~12
2、齿轮精度设计应用举例
某减速器中输出轴直齿圆柱齿轮,已知:模 数m =2.75mm,齿数Z=82,与小齿轮啮合 中心距a =143mm,孔径D =56mm,齿形 角α=20º,齿宽B=63mm,输出转速n=805 转/分,轴承跨距L=110mm,齿轮材料为 45号钢,减速器箱体材料为铸铁,齿轮工 作温度55º C,减速器箱体工作温度为35º C, 小批量生产。
表示轮齿同侧齿面偏差符合GB/T10095.1的
要求,但是FP精度为7级,Fα与Fβ精度均
为6级。
齿轮精度的标注.3
标注示例如下:
6(Fi”、fi”) GB/T10095.2—2008
精度标准代号 齿轮各项偏差的精度等级
表示径向综合偏差Fi”,fi”符合GB/T10095.2 的要求,精度均为6级。
基准面和工作安装面的形状公差见表7.23
安装基准面的跳动公差
表7.24 安装基准面的跳动公差
表面粗糙度的选择
齿轮各表面的粗糙度,将影响到齿轮的加工
方法、使用性能和经济性,见表7.25。
表7.25 齿轮各表面的表面粗糙度Ra推荐值
4、齿轮精度的标注
齿轮工作图上,应标注齿轮的精度等级、检 验组公差、齿厚偏差的数值。 视图上直接标注齿顶圆直径及公差、分度圆 直径、齿宽及公差、孔(轴)直径及公差、 定位面及其要求、表面粗糙度等。
齿轮精度的标注.1
(1)精度等级标注示例如下:
7
GB/T10095.1—2008
精度标准代号 齿轮各项偏差的精度等级
表示轮齿同侧齿面偏差项目应符合 GB/T10095.1的要求,精度均为7级。
齿轮精度的标注.2
标注示例如下:
7Fp 6(Fα、Fβ) GB/T10095.1—2008
齿轮各项偏差的精度等级 精度标准代号
jbn min
2 0.006 0.0005 ai 0.03mn 3
或查表7.28
(3)齿厚偏差与公差Tsn
法向齿厚Sn是齿厚的理论值,两个具有Sn的 齿轮在公称中心距下是无侧隙啮合。
通过将轮齿齿厚减薄一定的数值,在装配后 就会得到合理的齿侧间隙。 外齿轮法向齿厚: 内齿轮法向齿厚:
(2)最小侧隙jbmin的确定
jbmin是当一个齿轮的齿以最大允许实效齿厚 与一个也具有最大允许实效齿厚的相匹配 的齿在最小的允许中心距啮合时,在静态 下存在的最小允许侧隙。
实效齿厚是指测量所得的齿厚加上轮齿各要 素偏差及安装所产生的综合影响在齿厚方 向的量。
最小侧隙的确定
对于用黑色金属材料制造的齿轮和箱体, 工 作时齿轮节圆线速度小于15m/s, 其箱 体、轴和轴承都采用常用的商业制造公 差的齿轮传动,jbnmin可按下式计算:
五、圆柱齿轮的精度设计
1、齿轮精度设计方法及步骤 (1)确定齿轮的精度等级 精度等级主要依据齿轮的用途、使用要求和工 作条件等进行选择。 计算法主要用于精密传动链设计,通过计算允 许的转角偏差大小,选择适宜的精度等级。 经验法是参考同类产品的齿轮精度,结合所设 计齿轮的具体要求来确定精度等级。
表7.30 各种机械采用的齿轮的精度等级
对于非变位标准齿轮,α=20º时
W公称= m〔1.476(2k-1)+0.14z〕

其中跨齿数
k= z /9+0.5
公法线长度偏差和齿厚偏差的换算关系
为满足侧隙要求,应适当减薄齿厚,相应公 法线长度必然减少。 控制公法线长度偏差,实际上就是间接控制 齿厚偏差。 公法线长度偏差和齿厚偏差的换算关系
Ebns Esns cos n 0.72 Fr sin n Ebni Esni cos n 0.72Fr sin n
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