渐开线圆柱齿轮传动的互换性
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第6章：渐开线圆柱齿轮传动的互换性
传递运动的平稳性：要求齿轮的瞬间传动比变化 不大（在一定范围内）。 i 载荷分布的均匀性：要求齿轮 啮合时，齿面接触良好。
0
360
传动侧隙合理：
w2
w 1
侧隙的作用？侧隙太大或太小会有什么影响？
针对不同的使用场合，对使用要求的侧重点不同。测量齿 轮、高速齿轮、重载齿轮需要限定哪些使用要求？
齿轮传动使用要求的评定指标（单个齿轮）
评定指标 齿距 偏差 轮 齿 同 侧 齿 面 偏 差 齿廓 偏差 单个齿距偏差
f pt
pk
评定指标 径 向 综 合 偏 差 与 径 向 跳 动
齿距累积偏差 F
齿距累积总偏差 F F 齿廓总偏差 齿廓形状偏差 F 齿廓倾斜偏差 F
p
f
H
' 切向综 切向综合总偏差 Fi 合偏差 一齿切向综合偏差 ' f
计算跨齿数（公式6-16）
k=z/9+0.5
例题
例 题
齿轮精度等级
尺寸公差、形位公差和轴承精度等级分别有多少级？ GB/T10095.1-2001和GB/T10095.2-2001规定 轮齿同侧齿面偏差：0、1～12共13级，0级最高。 径向综合偏差：4、5～12共9级，4级最高。 径向跳动：0、1～12共13级，0级最高。
选择精度等级时，应综合考虑齿轮的使用要求，工作 条件、及技术要求确定。
径 向 综 合 偏 差
径向 综合 总偏 '' Fi Fp 差 一齿 径向 综合 偏差
fi ' '
对传动性能的 主要影响
Fi ' Fi " Fr
f pt
F
f i ' fi "
渐开线圆柱齿轮传动的互换性
影响互换性的因素
1 齿轮的精度
齿轮的制造精度直接影响其互换性，精度越 高，互换性越好。
2 润滑情况
良好的润滑条件有助于减少齿轮间的摩擦和 磨损，提高互换性。
3 传动间隙
4 工作环境
适当控制齿轮的传动间隙可以减少干涉现象， 提高互换性。
恶劣的工作环境会导致齿轮损坏，降低互换 性的性能。
如何提高互换性
渐开线齿轮用于风力发电设备中的传动系统。
船舶推进
渐开线齿轮被用于船舶推进装置的传动组件。
结论和展望
渐开线圆柱齿轮传动的互换性是确保机械设备正常运行的重要因素，未来的发展将进一步提高互换性和性能。
2 传动效率高
渐开线齿轮传动效率通常在95%以上，能够对 动力源进行有效传递。
3 使用寿命长
渐开线齿轮传动件经过精密加工，具有较强 的耐磨性和使用寿命。
4 结构简单
渐开线齿轮传动结构简单、紧凑，易于维修 和组装。
互换性的重要性
互换性是确保机械设备顺利运行和维修的重要保证，能够提高设备的可靠性和可维护性。
齿轮传动是一种常用的动力传递方式，具有很高的互换性，本文 将介绍其定义、特点以及相关影响因素和提高互换性的方法。
互换性的定义
互换性指的是渐开线圆柱齿轮传动件之间可以互相替换使用，而不影响传动系统的正常运行。
渐开线圆柱齿轮的特点
1 平稳传动
渐开线齿轮传动效率高，传动过程稳定，噪 声小。
1
加工精度
提高齿轮的加工精度，确保尺寸和间隙的准确控制。
2
润滑管理
定期进行润滑维护，选择合适的润滑剂和方法。
3
定期检查
定期检查齿轮传动件的使用情况，及时发现和排除问题。
渐开线圆柱齿轮的应用
互换性与测量技术基础：第八章-渐开线圆柱齿轮的互换性
影响结果：齿距、齿厚、齿高分布不均
§8.1 概 述
齿轮加工误差
范成法（滚齿为例） 运动偏心：滚齿机分度传动链误差
影响结果： -齿距分布不均 -齿厚分布不均匀
§8.1 概 述
齿轮加工误差
范成法（滚齿为例）
机床传动链的高频误差：分度蜗杆的径向跳动 和轴向窜动
滚刀的制造误差和安装误差：滚刀的基节、齿 形误差以及滚刀安装偏心
互换性与测量技术基础
第八章 渐开线圆柱齿轮的互换性
齿轮传动
齿轮传动是机械传动中最主要的传动形 式之一，它在现代机械中应用极为广泛。 本章主要研究影响齿轮传动精度的齿轮或 齿轮副的偏差或公差项目。
汽车变速器
齿轮传动装置
学习要点
了解齿轮传动的四项使用要求 了解影响齿轮传动使用要求的主要齿轮误差项目 理解渐开线圆柱齿轮精度的评定指标（必检指标） 了解渐开线圆柱齿轮的精度标准及精度设计
齿轮传动使用要求 传动准确性 传动平稳性
齿面载荷分布均匀性
偏差与公差项目
Fp ±fpt
Fa
Fpk Fi” Fr Fi’
fi” fi’ Fa Fb ffa ffb
Fb ±fHa ±fHb
§8.3齿轮坯精度、齿轮副相关偏差和轮齿接触斑点
一、齿轮坯精度 P250
齿轮工作图上除了齿轮公差外还要标注齿坯公差
影响传动平稳性的误差
4.单个齿距偏差fpt (齿距偏差△fpt ） ：在分度圆上，实
际齿距与公称齿距之差。(可正可负) 前面哪个参数还用到齿距？有何区别？
7
影响载荷分布均匀性的误差
三、影响载荷分布均匀性的误差2个：（直齿1个） 齿廓总偏差Fa
影响载荷分布均匀性的误差
螺旋线总偏差Fb 螺旋线总偏差Fb在分度圆柱面上，齿宽有效部分范围内 包容实际齿向线的两条设计齿向线间的端面距离。
§8.1 概 述
齿轮加工误差
范成法（滚齿为例） 运动偏心：滚齿机分度传动链误差
影响结果： -齿距分布不均 -齿厚分布不均匀
§8.1 概 述
齿轮加工误差
范成法（滚齿为例）
机床传动链的高频误差：分度蜗杆的径向跳动 和轴向窜动
滚刀的制造误差和安装误差：滚刀的基节、齿 形误差以及滚刀安装偏心
互换性与测量技术基础
第八章 渐开线圆柱齿轮的互换性
齿轮传动
齿轮传动是机械传动中最主要的传动形 式之一，它在现代机械中应用极为广泛。 本章主要研究影响齿轮传动精度的齿轮或 齿轮副的偏差或公差项目。
汽车变速器
齿轮传动装置
学习要点
了解齿轮传动的四项使用要求 了解影响齿轮传动使用要求的主要齿轮误差项目 理解渐开线圆柱齿轮精度的评定指标（必检指标） 了解渐开线圆柱齿轮的精度标准及精度设计
齿轮传动使用要求 传动准确性 传动平稳性
齿面载荷分布均匀性
偏差与公差项目
Fp ±fpt
Fa
Fpk Fi” Fr Fi’
fi” fi’ Fa Fb ffa ffb
Fb ±fHa ±fHb
§8.3齿轮坯精度、齿轮副相关偏差和轮齿接触斑点
一、齿轮坯精度 P250
齿轮工作图上除了齿轮公差外还要标注齿坯公差
影响传动平稳性的误差
4.单个齿距偏差fpt (齿距偏差△fpt ） ：在分度圆上，实
际齿距与公称齿距之差。(可正可负) 前面哪个参数还用到齿距？有何区别？
7
影响载荷分布均匀性的误差
三、影响载荷分布均匀性的误差2个：（直齿1个） 齿廓总偏差Fa
影响载荷分布均匀性的误差
螺旋线总偏差Fb 螺旋线总偏差Fb在分度圆柱面上，齿宽有效部分范围内 包容实际齿向线的两条设计齿向线间的端面距离。
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谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不
渐开线圆柱齿轮传动的互换性
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
渐开线圆柱齿轮的互换性与检测
承载能力高. 而对传递运动的准确性、传动平稳性要求均可低些.
• 对于齿轮副的侧隙. 无论任何齿轮. 为保证其转动灵活. 都必须留有合
理的侧隙.
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第二节
齿轮加工误差的来源
• 齿轮加工通常采用展成法. 即用滚刀或插齿刀在滚齿机、插齿机上加
工渐开线齿廓. 高精度齿轮还需进行剃齿或磨齿等精加工工序.
动量Ｆｗ 是指被测齿轮转一周范围内. 实际公法线长度的最大值与最
小值之差. 即
• 式中 Ｗｍａｘ、Ｗｍｉｎ———测得的实际公法线长度的最大值和最小
值. 如图１０－１１ (ａ) 所示.
• 公法线长度变动量Ｆｗ 可用公法线千分尺进行测量. 如图１０ － １１
(ｂ) 所示. 或用公法线指示卡规进行测量.
上一页 下一页
个周期. 称为长周期误差.
• ３. 滚刀的安装偏心
• 滚刀有安装偏心ｅ３. 轴线倾斜及轴向跳动. 都会反映到被加工的轮齿
上. 产生齿廓偏差. 该误差是在齿轮一转中多次重复出现. 称为短周期
误差.
• ４. 机床分度蜗杆有安装偏心
• 机床分度蜗杆有安装偏心ｅ４ 和轴向窜动. 使分度涡轮转速不均匀. 造
成齿轮的齿距偏差和齿廓偏差.
ＧＢ/ Ｔ １００９５. ２ －２００８ 介绍如下.
• 一、影响齿轮传递运动准确性的偏差项目及检测
• １. 齿轮传递运动准确性的评定指标
• (１) 切向综合总偏差 Ｆｉ′
• 切向综合总偏差 Ｆｉ′ 是指被测齿轮与测量齿轮单面啮合检验时. 被测
齿轮转一转内. 齿轮分度圆上实际圆周位移与理论圆周位移的最大差
• 现以滚齿为例. 分析产生误差的主要因素. 图１０ －１ 表示滚齿时的
加工误差主要来源于机床—刀具—工件系统的周期性误差. 主要有以
• 对于齿轮副的侧隙. 无论任何齿轮. 为保证其转动灵活. 都必须留有合
理的侧隙.
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第二节
齿轮加工误差的来源
• 齿轮加工通常采用展成法. 即用滚刀或插齿刀在滚齿机、插齿机上加
工渐开线齿廓. 高精度齿轮还需进行剃齿或磨齿等精加工工序.
动量Ｆｗ 是指被测齿轮转一周范围内. 实际公法线长度的最大值与最
小值之差. 即
• 式中 Ｗｍａｘ、Ｗｍｉｎ———测得的实际公法线长度的最大值和最小
值. 如图１０－１１ (ａ) 所示.
• 公法线长度变动量Ｆｗ 可用公法线千分尺进行测量. 如图１０ － １１
(ｂ) 所示. 或用公法线指示卡规进行测量.
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个周期. 称为长周期误差.
• ３. 滚刀的安装偏心
• 滚刀有安装偏心ｅ３. 轴线倾斜及轴向跳动. 都会反映到被加工的轮齿
上. 产生齿廓偏差. 该误差是在齿轮一转中多次重复出现. 称为短周期
误差.
• ４. 机床分度蜗杆有安装偏心
• 机床分度蜗杆有安装偏心ｅ４ 和轴向窜动. 使分度涡轮转速不均匀. 造
成齿轮的齿距偏差和齿廓偏差.
ＧＢ/ Ｔ １００９５. ２ －２００８ 介绍如下.
• 一、影响齿轮传递运动准确性的偏差项目及检测
• １. 齿轮传递运动准确性的评定指标
• (１) 切向综合总偏差 Ｆｉ′
• 切向综合总偏差 Ｆｉ′ 是指被测齿轮与测量齿轮单面啮合检验时. 被测
齿轮转一转内. 齿轮分度圆上实际圆周位移与理论圆周位移的最大差
• 现以滚齿为例. 分析产生误差的主要因素. 图１０ －１ 表示滚齿时的
加工误差主要来源于机床—刀具—工件系统的周期性误差. 主要有以
第六章 渐开线圆柱齿轮的互换性(1)
长周期误差：包括几何偏心和运动偏心分别引起的 传递运动的 径向和切向长周期（一转）误差。两种偏心同时存 在，可能叠加，也可能抵消。这类误差用齿轮上的 准确性 长周期偏差作为评定指标 短周期（一齿）误差：包括齿轮加工过程中的刀具 传动的 误差、机床传动链的短周期误差。这类误差用齿轮 平稳性 上的短周期偏差作为评定指标 载荷分布的 齿坯轴线歪斜、机床刀架导轨的误差等。种类误差 用轮齿同侧齿面轴向偏差来评定 均匀性 侧隙的 合理性
第八章 渐开线圆柱齿轮的互换性
了解渐开线圆柱齿轮传动的精度要求。 了解齿轮误差产生的原因及误差特性。
了解圆柱齿轮传动精度的评定指标。
掌握渐开线圆柱齿轮传动精度的设计的
基本方法。
2016/3/13
互换性与测量技术
1
第一节 齿轮传动的使用要求 与制造误差
齿轮的功用：传递运动、扭矩和动力
2016/3/13
互换性与测量技术
3
载荷分布均匀性：在轮齿啮合过程中，工作齿
面沿全齿宽和全齿长上保持均匀接触，并具有尽 可能大的接触面积比。
要求齿轮在接触过程中，载荷分布要均匀， 接触良好，以免引起应力集中，造成局部磨损， 影响齿轮的使用寿命。
齿侧间隙：非接触面间
合理的间隙。——贮存润 滑油；补偿齿轮的制造和 变形误差。
机床传动链的高频误差：
机床分度蜗杆的安装偏心（ew）和轴向窜动。
滚刀的安装误差：
滚刀偏心（ed）、轴线倾斜及轴向窜动。
滚刀的加工误差：
滚刀本身的基节、齿形等制造误差。
以上三项误差在齿坯一转中多次重 复出现，为短周期误差。
2016/3/13 互换性与测量技术 13
齿轮传动 的使用要求
影响使用要求的误差（或因素）
第8章-互换性
第8章渐开线圆柱齿轮传动的互换性其余倒角4跨齿数k32.34公法线长度W 0.018齿向公差F β±0.018基节极限偏差f pb 0.014齿形公差f f 0.056公法线长度变动量F w 0.071齿圈径向跳动公差F r 9-8-8FJ 精度等级（GB)1齿顶高系数h a *20º齿形角α3模数m 32齿数Z -0.093-0.170齿轮零件图8.1 概述高速动力齿轮,如减速器、汽轮机等低速动力齿轮,如轧钢、矿山及起重机械等保证正常润滑、避免因发热而卡死插齿加工Ⅲ二齿轮的加工滚齿加工＂＂分度传动链齿坯分度蜗轮蜗杆滚刀滚齿加工示意图1 几何偏心（e 几）:属于径向性质的长周期误差2 运动偏心（e 运）：属于切向性质的长周期误差切向、径向性质的短周期误差4 机床导轨、齿坯误差：属于轴向误差e运e 几。
主要受分度蜗杆、刀具误差的影响。
主要影响齿轮传递运动的平稳性3 机床导轨、齿坯误差：主要影响齿轮载荷分布均匀性按误差的方向齿轮的加工误差特点：径向误差、切向误差、轴向误差且加工误差具有周期性四齿轮误差的测量1、万能测齿仪的测量原理指在齿轮一转范围内，测头在齿槽内于齿高中部双面接触，测头相对于齿轮轴线的最大变动量。
把测量头（球形或圆锥形）或小圆柱放在齿间，逐齿进行测量。
在轮齿一转中指示表最大读数与最小读数之差即ΔF r△F i 〞360°转角φ双啮中心距变动量△a 0被测齿轮测量齿轮a 〃4、双面啮合综合检查仪△F i ″360°转角φ双啮中心距△a0ΔF i ″主要反映径向误差，可代替ΔF r 检测。
ΔF i ″比ΔF r 检查效率高，且能得到一条连续的误差曲线，故成批生产时，常检验ΔF i ″项目。
基圆W m a x Wmi n ΔFw=Wmax-Wmin齿轮一转范围内，实际公法线长度最大值与最小值之差测量方法较简便，凡具有两个平行测量面，其量爪能插入跨测齿槽的量仪，均可用以测量ΔFw 。
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齿轮的加工误差
几何偏心 运动偏心 机床传动链的高 频误差轮偏差
齿距偏差
单个齿轮偏差
齿廓偏差 切向综合偏差
螺旋线偏差
径向偏差
径向跳动
渐开线圆柱齿轮精度设计
齿轮精度设计的内容：
齿轮精度等级；
检测项目； 齿厚偏差； 齿坯精度 确定各表面粗糙度 图纸标注
例：
• 某通用减速器中有一对直齿圆柱齿轮，模数m＝6mm， 齿形角α ＝20°，小齿轮齿数Z1＝36，大齿轮齿数Z2 ＝84，齿宽b1＝b2＝50mm，小齿轮孔径D＝55mm，转 速n1＝750r/min，两轴承中间距离L＝140mm，齿轮材 料为45钢，箱体材料为铸铁，单件小批生产，试设计 小齿轮的精度，并画出齿轮零件图
渐开线圆柱齿轮传动的互 换性
基本要求
• 了解渐开线圆柱齿轮传动的使用要求。 • 了解齿轮误差产生的原因及误差特性。 • 了解圆柱齿轮传动精度的评定指标。 • 掌握渐开线圆柱齿轮传动精度的设计的基 本方法。
齿轮传动的使用要求
• 传动准确性：是指传递运动精度。为了保证齿轮传动的 运动精度，应限制齿轮一转中最大转角误差△i∑ 。 • 运动平稳性：要求齿轮运转平稳，没有冲击、振动和噪 声。要限制一齿距角范围内转角误差的最大值i R 。 • 承载均匀性：要求齿轮在接触过程中，载荷分布要均匀， 接触良好，以免引起应力集中，造成局部磨损，影响齿 轮的使用寿命。 • 传动侧隙：在齿轮传动过程中，非接触面一定要有合理 的间隙。一方面为了贮存润滑油，一方面为了补偿齿轮 的制造和变形误差。