齿轮测量基本方法原理(5)

? 齿轮一转范围内，测头在齿槽内与齿高中部双面接触，测头相对于齿轮轴线的最大变动量称齿圈径向跳动。

? △Fr主要反映由于齿坯偏心引起的齿轮径向长周期误差。可用齿圈径向跳动检查仪测量，测头可以用球形或锥形。

图7-6 径向综合误差

（△Fi〞）

? 与理想精确的测量齿轮双面啮合时，在被测齿轮一转内，双啮中心距的最大变动量称为径向综合误差△Fi〞。

? 当被测齿轮的齿廓存在径向误差及一些短周期误差（如齿形误差、基节偏差等）时，若它与测量齿轮保持双面啮合转动，其中心距就会在转动过程中不断改变，因此，径向综合误差主要反映由几何偏心引起的径向误差及一些短周期误差。

? 被测齿轮由于双面啮合综合测量时的啮合情况与切齿时的啮合情况相似，能够反映齿轮坯和刀具安装调整误差，测量所用仪器远比单啮仪简单，操作方便，测量效率高，故在大批量生产中应用很普通。但它只能反映径向误差，且测量状况与齿轮实际工作状况不完全相符。

图7-7 公法线长度变动（△Fw）

? 在被测齿轮一周范围内，实际公法线长度的最大值与最小值之差称为公法线长度变动，△Fw=Wmax—Wmin。

? 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、公法线卡尺等测量。

平稳性的评定指标

? 一齿切向综合误差（Δf i′） ? 一齿径向综合误差（△fi〞） ? 基节偏差（△fpb） ? 齿形误差（△ff） ? 齿距偏差 （△fpt ） 一齿切向综合误差（Δf i′）

? 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，实际转角与公称转角之差的最大幅度值 。

? Δf i′主要反映由刀具和分度蜗杆的安装及制造误差所造成的，齿轮上齿形、齿距等各项短周期综合误差，是综合性指标。其测量仪器与测量ΔF i′相同，如图，切向综合误差曲线上的高频波纹即为Δf i′。

图7-8

图7-9

一齿径向综合误差（△fi〞） ?

? 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。

? △fi〞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。

图7-10

基节偏差（△fpb）

? 基节偏差是指实际基节与公称基节之差 。

? 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。当两齿轮基节相等时，这种啮合过程将平稳地连续进行，若齿轮具有基节偏差，则这种啮合过程将被破坏，使瞬时速比发生变化，产生冲击、振动。

? 基节偏差可用基节仪和万能测齿仪进行测量。

图7-11

齿形误差（△ff）

? 齿形误差是在端截面上，齿形工作部分内（齿顶部分除外），包容实际齿形且距离为最小的两条设计齿形间的法向距离。设计齿形可以根据工作条件对理论渐开线进行修正为凸齿形或修缘齿形。

? 齿形误差会造成齿廓面在啮合过程中使接触点偏离啮合线，引起瞬时传动比的变化，破坏了传动的平稳性。

图7-12 齿

距偏差 （△fpt ） ? 齿距偏差是指在分度圆上，实际齿距与公称齿距之差 。

? 齿距偏差△fpt 也将和基节偏差、齿形误差一样，在每一次转齿和换齿的啮合过程中产生转角误差。 ? 齿距偏差可在测量齿距累积误差时得到，所以比较简单。该项偏差主要由机床误差产生。

图7-13

接触精度的评定指标

? 齿轮工作时，两齿面接触良好，才能保证齿面上载荷分布均匀。在齿高方向上，齿形误差会影响两齿面的接触；在齿宽方向上，齿向误差会影响两齿面的接触。

? 齿向误差（△Fβ）：在分度圆柱面上，齿宽有效部分范围内（端部倒角部分除外），包容实际齿线且距离为最小的两条设计齿向线之间的端面距离为齿向误差 。

? 齿向线是齿面和分度圆柱面的交线。通常直齿轮的齿向线为直线，斜齿轮的齿向线是螺旋线。

图7-14 侧隙的评定指标

? 为使齿轮啮合时有一定的侧隙，应将箱体中心距加大或将轮齿减薄。考虑到箱体加工与齿轮加工的特点，宜采用减薄齿厚的方法获得齿侧间隙（即基中心距制）。齿厚减薄量是通过调整刀具与毛坯的径向位置而获得的，其误差将影响侧隙的大小。此外，几何偏心和运动偏心也会引起齿厚不均匀，使齿轮工作时的侧隙也不均匀。

? 为控制齿厚减薄量，以获得必要的侧隙，可以采用下列评定指标：齿厚偏差（△ES），公法线平均长度偏差（△EWm） 齿厚偏差（△ES）

? 齿厚偏差是指在齿轮分度圆柱面上，齿厚的实际值与公称值之差。对于斜齿轮，指法向齿厚。 ? 为了保证一定的齿侧间隙，齿厚的上偏差（ESS），下偏差（ESi）一般都为负值。

图7-15

公法线平均长度偏差（△EWm）

? 公法线平均长度偏差△EW是指在齿轮一周内，公法线长度平均值与公称值之差。即 ? △EWm =（W1+W2+…+Wn）/z — W公称

? 齿轮因齿厚减薄使公法线长度也相应减小，所以可用公法线平均长度偏差作为反映侧隙的一项指标。通常是通过跨一定齿数测量公法线长度来检查齿厚偏差的。 齿轮副精度的评定指标

? 齿轮副切向综合误差△Fic′：装配好的齿轮副，在啮合转动足够多的转数内，一个齿轮相对于另一个齿轮的实际转角与公称转角之差的最大幅值 。

? 齿轮副的一齿切向综合误差△fic′：装配好的齿轮副，在啮合转动足够多的转数内，一个齿轮相对于另一个齿轮的一个齿距的实际转角与公称转角之差的最大幅值。

? 齿轮副的接触斑点 ：安装好的齿轮副，在轻微制动下运转后，齿面上分布的接触擦亮痕迹 ? 齿轮副的侧隙 ：齿轮副的侧隙分圆周侧隙和法向侧隙。 渐开线圆柱齿轮传动精度的设计 ? 齿轮精度等级的确定 ? 齿轮误差检验组的选择 ? 齿轮副侧隙的确定 ? 图样标注 齿轮精度等级的确定

? 齿轮及齿轮副共规定有12个精度等级，用1，2，…，12表示。其中1级精度最高，12级精度最低。 ? 齿轮和齿轮副的误差项目都规定了相应的公差或极限偏差，除接触斑点外，其余项目的公差代号均为对应的误差代号去掉△；并将单个齿轮的公差项目分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ公差组，各公差组中的公差项目、代号、所用公差值符号、公差值计算公式及齿轮副的有关公差列于表 。 齿轮精度等级的确定（续）

? 齿轮的精度等级应根据齿轮的用途、使用要求、传递功率及圆周速度及其它技术要求而定，同时考虑切齿工艺及经济性。齿轮3个公差组的精度等级应分别规定，可采用同级，也可以不同级，但同一公差组中的项目必须同级。齿轮副中两齿轮对应公差组的精度采用同级，也允许不同级。

? 一般齿轮传动多按齿轮圆周线速度确定第Ⅱ公差组的精度等级。当对传递运动准确性没有特别要求时，第Ⅰ公差组的精度常比第 Ⅱ公差组低一个等级，当所传递的功率不特别大时，第Ⅲ公差组一般采用和第Ⅱ公差组相同的精度等级。 齿轮误差检验组的选择

? 按照表确定每一公差组的误差检验组时，应综合考虑检测的目的、齿轮的精度等级、生产规模及现有测量器具等因素。

? 检测目的。当齿轮的检测是为了验收产品，判断产品是否合格时，宜选用综合性项目。若测量的目的是为了进行工艺分析，查找误差原因时，宜选择单项检测项目。

? 精度等级。高精度的齿轮用于重要场合，因此应选择反映误差较为全面的综合性项目或较为重要的单项检测项目。对6级以上的齿轮，第Ⅱ公差组采用单项检测项目时，必须检测△ff。而对于中低精度的齿轮可以用△Fr或△Fw进行单项检测。 齿轮误差检验组的选择（续）

? 加工工艺。如第Ⅱ公差组用△ff与△fpt组合，适用于磨齿加工，△ff反映砂轮齿形角误差，△fpt反映机床分度误差。△ff与△fpb组合适合于滚齿和插齿加工，这时△ff反映齿轮齿面形状误差，△fpb反映齿形角误差。

? 生产批量及检测设备。生产批量大时，应选择检测效率高的项目。如汽车、拖拉机行业，第Ⅰ公差组多用△Fi″的△Fw组合，因为△Fi″检测方便迅速，可全数检验，△Fw只需抽检即可。同时应尽量用同一台仪器测量多项误差。如第Ⅰ公差组检验△Fp，第Ⅱ公差组就应当选择△fpt与其它项目组合，因为两者测量方法相同。

齿轮副的最小法向极限侧隙j nmin

? 齿轮副的最小极限侧隙应根据齿轮工作时的温度和润滑条件确定，与齿轮的精度等级无关。高温工作的传动齿轮，为保证正常润滑，避免发热卡死，要求有较大的侧隙；而需正反转或读数机构的齿轮，为避免空程，则要求较小的侧隙。故设计选定的最小法向极限侧隙j nmin。

? j nmin应等于为补偿温升变形而引起的最小侧隙量j n1和为保证齿轮工作面的正常工作润滑所需的最小侧隙 j n2之和。即：

侧隙获得方法和齿厚极限偏差代号

? 获得侧隙的方法有两种，一种是基齿厚制，即固定齿厚的极限偏差，通过改变中心距的基本偏差来获得不同的最小极限侧隙，此方法用于中心距可调的机构。另一种方法是基中心距制，即固定中心距的极限偏差，通过改变齿厚的上偏差来得到不同的最小极限侧隙，国标采用后一种。

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