漸開線圓柱齒輪傳動的精度設計

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漸開線圓柱齒輪傳動的精度設計,一  齒輪傳動的使用要求,1. 傳遞運動的準確性,2. 傳動的平穩(wěn)性,3. 載荷分布的均勻性,4. 傳動側隙,1. 齒輪傳遞運動的準確性（運動精度） 要求齒輪在一轉范圍內傳動比要恒定。即最大轉角誤差限制在一定范圍內，以保證傳遞運動準確。 這要求齒輪在一轉范圍內傳動比變化盡量小，以保證主、從動齒輪的運動協(xié)調。 在齒輪轉動一周過程中，它的轉角誤差的最大值（絕對值）不得超過一定的限度。 齒輪轉角誤差曲線形狀的變化一般呈正弦變化規(guī)律，即齒輪一轉中最大的轉角誤差只出現(xiàn)一次，且出現(xiàn)轉角誤差正、負極值的兩個輪齒相隔約180度。,2.齒輪傳動平穩(wěn)性（工作平穩(wěn)性） 傳遞運動的平穩(wěn)性（工作平穩(wěn)性）：要求齒輪一齒距或瞬時內傳動比的變化限制在一定范圍內，以減少齒輪傳動中的沖擊、振動和噪聲。 齒輪傳遞運動的平穩(wěn)性是指要求齒輪在回轉過程中瞬時傳動比變化盡量小，也就是要求齒輪在一個較小角度范圍內（如一個齒距角范圍內）轉角誤差的變化不得超過一定限度。 齒輪回轉過程中，特別是高速傳動的齒輪，瞬時傳動比頻繁變化，產生撞擊、振動和噪聲，因而影響其傳動平穩(wěn)性。 引起傳遞運動不準確的傳動比最大變化量以齒輪一轉為周期，且波幅大；而瞬時傳動比的變化是由齒輪每個齒距角范圍內的單齒誤差引起的，在齒輪一轉內單齒誤差頻繁出現(xiàn)，且波幅小，影響齒輪傳動平穩(wěn)性。一般情況下，兩者同時存在。,3.齒輪載荷分布的均勻性（接觸精度）：             。齒輪載荷分布的均勻性要求齒輪嚙合時，工作齒面接觸良好，載荷分布均勻，避免載荷集中于局部齒面造成齒面磨損或折斷，以保證齒輪傳動有較大的承載能力和較長的使用壽命。,4. 側隙 側隙即齒側間隙，是指兩個相互嚙合齒輪工作齒面接觸時，相鄰兩個非工作齒面之間形成的間隙。 側隙是在齒輪、軸、軸承、箱體和其他零部件裝配成減速器、變速箱或其他傳動裝置后自然形成的。          齒輪副有適當間隙，用來儲存潤滑油、補償熱變形和彈性變形，防止齒輪在工作中發(fā)生齒面燒蝕或卡死，以保證齒輪副正常工作。,,小      結,前三項使用要求是對齒輪的精度要求。 不同用途、不同工作條件的齒輪其側重點也應有所不同。 側隙是獨立與前三項精度要求外的另一類要求。 重載、高速齒輪傳動，由于受力、受熱變形大，側隙應大些，以補償大的變形和保證潤滑通暢。 經常正轉、逆轉的齒輪，為減少回程誤差，側隙應小些。,齒輪傳動的使用要求舉例,對于分度機構，儀器儀表中讀數(shù)機構的齒輪，齒輪一轉中的轉角誤差不超過1′～2′，甚至是幾秒，此時，傳遞運動準確性是主要的； 機床，汽車變速箱，要求傳動平穩(wěn)性和載荷分布均勻性，降低振動和噪音，保證承載能力。 對于軋鋼機、起重機、運輸機、透平機等低速重載機械，傳遞動力大，但圓周速度不高，主要考慮載荷分布均勻性，保證承載能力。 對于高速、大功率傳動裝置中用的齒輪，如汽輪機減速器上的齒輪，圓周速度高，傳遞功率大，其運動精度、工作平穩(wěn)性精度及接觸精度要求都很高，特別是瞬時傳動比的變化要求小，以減少振動和噪聲。,二 漸開線圓柱齒輪偏差,單個齒輪偏差,徑向偏差,徑向跳動,Ⅰ.單個齒輪偏差包括,1. 齒距偏差   ①單個齒距偏差（fpt） ；                     ②齒距累積偏差（Fpk）；                     ③齒距累積總偏差（Fp）；                     ④基圓齒距偏差*（fpb）。 基圓齒距偏差與單個齒距偏差之間有如下關系： 齒距偏差反映了一個齒距和一轉內任意個齒距的最大變化，它直接反映 齒輪的轉角誤差，是幾何偏心和運動偏心的綜合結果。,Ⅰ.單個齒輪偏差包括,2. 齒廓偏差①齒廓總偏差（F?）；                  ②齒廓形狀偏差（ff?）；                  ③齒廓傾斜偏差（fH?）。           3.切向綜合偏差 ①一齒切向綜合偏差（f′i）；                         ②切向綜合總偏差（F′i）； 4.螺旋線偏差 ①螺旋線總偏差（Fβ）                     ②螺旋線形狀偏差（ffβ）                     ③螺旋線傾斜偏差（fHβ）,徑向偏差與徑向跳動,Ⅱ. 徑向偏差①徑向綜合總偏差（F''i ）                   ②一齒徑向綜合偏差（f ''i）             Ⅲ. 徑向跳動（Fr）,3 .漸開線圓柱齒輪精度標準,,1．輪齒同側齒面偏差規(guī)定了0、1～12共13個精度等級，其中0級最高，13級最低。標準適用范圍為：分度圓直徑為5～10000mm，法向模數(shù)為0.5～70mm，齒寬為4～1000mm的漸開線圓柱齒輪。 2．徑向綜合偏差規(guī)定了4、5～12共9個精度等級，其中4級最高，12級最低。標準適用范圍為：分度圓直徑為5～1000mm，法向模數(shù)為0.2～10mm的漸開線圓柱齒輪。 3．徑向跳動  GB/ T10095.2—2001在附錄B中推薦了0、1～12共13個精度等級，其中0級最高，13級最低。適用于分度圓直徑為5～10000mm，法向模數(shù)為0.5～70mm，齒寬為4～1000mm的漸開線圓柱齒輪。,齒輪精度等級的確定,,設計時，徑向綜合偏差和徑向跳動不一定與GB/T 10095.1中的要素偏差（如齒距、齒廓、螺旋線等）選用相同的等級。當文件需敘述齒輪精度要求時，應注明GB/T 10095.1或GB/T 10095.2。,可以用計算法或經驗法(表格法)確定齒輪的精度等級。,齒輪精度等級的選擇,0－2級要求非常高，有待發(fā)展 3－5級為高精度 6－9級為中等精度 10－12級為低進度,齒輪精度等級的選擇,最小法向側隙和齒厚極限偏差的確定,(1)經驗法      參考國內外同類產品中齒輪副的側隙值來確定最小側隙,(2)計算法      根據(jù)齒輪副的工作條件，如工作速度、溫度、負載、潤滑等條件來設計計算齒輪副最小側隙j bnmin側隙。 jbnmin1=1000a(?1 Δt1   -?2 Δt2 )2sin?n溫度需要， jbnmin2: 潤滑需要。 jbnmin= jbnmin1+ jbnmin2   實際應用時用下面的公式（出處）《機械設計手冊》第3卷  14-120,注意：a必須是一個絕對值。,齒厚偏差與基中心距制 (H)。,齒輪傳動同孔、軸配合一樣，也有基準制問題，即基齒厚制(h) 和基中心距制 (H)。標準規(guī)定采用后者，即改變齒厚達到所需側隙。 齒厚上偏差取決于分度圓直徑和允許差，其選擇與齒輪精度無關。 齒厚上偏差Esns與實際法向最小側隙Jbn的關系是 Jbn=|（ Esns1+Esns2 ）|cosαn 計算齒厚下偏Esni       Esni = Esns+Tsn      Tsn = Tstcosβ ① Esns的計算,②  Esni  的計算,br —為切齒徑向進刀公差（表10.7）。,齒輪副中心距極限偏差和軸線平行度公差,齒輪副中心距極限偏差 －fa≤△ fa ≤ ＋ fa,軸線平行度公差,公法線長度極限偏差的確定,軸線平行度偏差允許值為：,① 軸線平面上的平行度最大推薦值 見式（10.10）,② 垂直平面上的平行度最大推薦值 見式（10.11）,式中         b   —  齒寬，L  — 箱體上的軸承跨距， Fβ  —  螺旋線總公差。,標注示例,例：7 GB/T10095.1    表示齒輪的精度分別同為7級 如果三個公差組的精度等級相同，則只需標注的一個數(shù)字： 例：7 FＬＧＢ10095—88 表示齒輪的精度同為7級，齒厚上、下偏差代號分別為F、L。 例：４（        ）ＧＢ10095—88 表示齒輪的精度同為4級，齒厚上、下偏差值分別為-０.330mm、-0.495mm。 8（Fp、Fpt、Fa）7（FB） GB/T10095.1    或    8  8  7  GB/T10095.2001,-0.330,-0.495,國標規(guī)定了14種齒厚極限偏差的數(shù)值，并用14個大寫的英文字母表示。分別是C、D、E、F、G、H、J、K、L、M、N、P、R、S級，C級間隙最大，S級間隙最小。共14級。每一種代號代表的齒厚極限偏差的數(shù)值均是齒距極限偏差（fpt）的倍數(shù)。,齒厚偏差等級,齒坯精度,(1) 孔和頂圓； (2) 徑向Sr基準面； （3）軸向Si基準面。,圖10.13 帶孔齒輪的齒坯公差,齒輪軸的齒坯精度,,,,(1) 軸頸和頂圓； (2) 徑向Sr基準面（3）軸向Si基準面。,齒坯技術要求,1.內孔尺寸偏差 2.齒頂圓直徑偏差±Tda/2=±0.05mn 3.基準面的形位公差 4.內孔圓柱度公差 5.小齒輪端面圓跳動公差 6.大齒輪端面、徑向圓跳動公差 7.齒坯表面粗糙度：齒面、內孔、端面、頂圓，其余。,小齒輪工作圖及標注,表4-13,表4-13,表7-7,表7-7,0.3Fp,,,,公差組的檢驗組及其選擇,按照表確定每一公差組的誤差檢驗組時，應綜合考慮檢測的目的、齒輪的精度等級、生產規(guī)模及現(xiàn)有測量器具等因素。,,,齒輪公差組的檢驗組* 選擇時應考慮到齒輪的精度等級、尺寸大小和生產 批量,并且盡量用同一儀器測量較多的評定指標。,,*,,,,,,,,,