圓柱齒輪傳動(dòng)的精度設(shè)計(jì)
一、傳動(dòng)齒輪的使用要求
齒輪是機(jī)器和儀器的重要零件，齒輪的精度在一定程度上影響著整臺(tái)機(jī)器或儀器的質(zhì)量。由于齒形比較復(fù)雜，參數(shù)比較多，所以齒輪精度的評(píng)定比較復(fù)雜。
現(xiàn)代工業(yè)對(duì)齒輪傳動(dòng)提出的要求，歸納起來(lái)有下列四項(xiàng)：
1、 要求一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)傳動(dòng)比的變化盡量小，以保證傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確。(運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確)
2、 要求瞬時(shí)傳動(dòng)比的變化盡量小，以保證傳動(dòng)平穩(wěn)，沖擊及振動(dòng)小，噪聲低。(工作平穩(wěn))
3、 要求在受載下工作齒面能夠良好接觸，以保證足夠的承載能力和使用壽命。(接觸精度)
4、 要求齒輪副有適當(dāng)?shù)凝X側(cè)間隙(嚙合輪齒的非工作面間的間隙，以補(bǔ)償熱變形和貯存潤(rùn)滑油。)
不同用途和不同工作條件的齒輪及齒輪付對(duì)上述四項(xiàng)要求的側(cè)重點(diǎn)是不同的。例如，控制系統(tǒng)或隨動(dòng)系統(tǒng)的分度傳動(dòng)的側(cè)重點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)精度，以保證主、從動(dòng)齒輪的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)。汽車和拖拉機(jī)變速齒輪傳動(dòng)的側(cè)重點(diǎn)是工作平穩(wěn)性，以降低噪聲。低速重載齒輪傳動(dòng)(如軋鋼機(jī)的齒輪傳動(dòng))的側(cè)重點(diǎn)是齒面接觸精度，以保證齒面接觸良好。而渦輪機(jī)中的高速重械齒輪傳動(dòng)對(duì)三頂精度的要求都很高，而且要求很大的齒側(cè)間隙，以保證較大流量的潤(rùn)滑油通過(guò)。
二、齒輪誤差的評(píng)定指標(biāo)
為了驗(yàn)收齒輪，對(duì)直齒圓柱齒輪建立了下列評(píng)定指標(biāo)：
1、 運(yùn)動(dòng)精度的評(píng)定指標(biāo)
(1) 切向綜合誤差ΔFiˊ
定義：被測(cè)齒輪與理想精確的測(cè)量齒輪單面嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)相對(duì)于測(cè)量齒輪的轉(zhuǎn)角，在被測(cè)齒輪一轉(zhuǎn)內(nèi)被測(cè)齒輪實(shí)際轉(zhuǎn)角與理論轉(zhuǎn)角的最大差值。
它是一個(gè)綜合性指標(biāo)。
(2) 周節(jié)累積誤差ΔFp，K個(gè)周節(jié)累積誤差ΔFpk。
定義：在被測(cè)齒輪的分度圓上，任意兩個(gè)同側(cè)齒面間的實(shí)際弧長(zhǎng)與公稱弧長(zhǎng)的最大差值。
是一個(gè)綜合性指標(biāo)。
(3) 齒圈徑向跳動(dòng)ΔFr與公法線長(zhǎng)度變動(dòng)ΔFw
A、 齒圈徑向跳動(dòng)ΔFr
定義：在齒輪一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，測(cè)頭在齒槽內(nèi)或輪齒上，于齒高中部雙面接觸，測(cè)頭相對(duì)于齒輪軸線的最大變動(dòng)量。
是一個(gè)單向性指標(biāo)。(徑向方向)
B、公法線長(zhǎng)度變動(dòng)ΔFw
定義：在齒輪一周范圍內(nèi)，實(shí)際公法線長(zhǎng)度最大值與最小值之差。
是一個(gè)切向性質(zhì)的單向性指標(biāo)。
(4)徑向綜合誤差ΔFi″
徑向綜合誤差ΔFi″：被測(cè)齒輪與理想精確的測(cè)量齒輪雙面嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在被測(cè)齒輪一轉(zhuǎn)內(nèi)，雙嚙中心距的最大變動(dòng)量。
它是一個(gè)徑向性質(zhì)的單項(xiàng)性指標(biāo)。
綜上所述：對(duì)于齒輪，影響傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性的誤差可用一個(gè)綜合性的指標(biāo)或兩個(gè)單項(xiàng)性指標(biāo)不評(píng)定。徑向性質(zhì)，切向性質(zhì)指標(biāo)各取一個(gè)才能全面反映各性質(zhì)加工因素對(duì)運(yùn)動(dòng)精度影響。
2、 工作平穩(wěn)性的評(píng)定指標(biāo)
(1) 切向一齒綜合誤差Δfiˊ
定義：在切向綜合誤差記錄曲線上，小波紋的最大幅度值。
它是一個(gè)綜合性指標(biāo)。
(2) 徑向一齒綜合誤差Δfi″
定義：徑向綜合誤差記錄曲線上小波紋的最大幅度值。
在成批生產(chǎn)中，Δfi″為Δfiˊ的代用指標(biāo)(也為綜合性指標(biāo))。
(3)齒形誤差Δff 與基節(jié)偏差Δfpb
A、齒形誤差Δff：在齒端面上，齒形工作部分內(nèi)，齒頂?shù)估獠糠殖獍ò輰?shí)際齒形的兩條最近的設(shè)計(jì)齒形間的法向距離。
是一個(gè)單向性的指標(biāo)。
B、 基節(jié)偏差Δfpb：被測(cè)齒輪的實(shí)際基節(jié)與公稱基節(jié)之差。
是一個(gè)單向性指標(biāo)。
(4)齒形誤差Δff 與周節(jié)偏差Δfpt
周節(jié)偏差Δfpt：分度圓上，實(shí)際周節(jié)與公稱周節(jié)之差。
是一個(gè)單向性指標(biāo)。
(5)周節(jié)偏差Δfpt與基節(jié)偏差Δfpb
綜上所述：Δfiˊ是評(píng)定齒輪工作平穩(wěn)性的綜合指標(biāo)。對(duì)于直齒輪Δfiˊ是由基節(jié)偏差和齒形誤差引起 的。當(dāng)用單項(xiàng)性指標(biāo)評(píng)定直齒輪的精度時(shí)，不論對(duì)于哪種切齒方法，原則上均可采用Δff與Δfpb這組指標(biāo)；對(duì)于仿形法磨齒或范成法單齒分度磨齒Δff 與Δfpt有關(guān)，這時(shí)可采用這組指標(biāo)；對(duì)于直徑較大的或低于7級(jí)精度的齒輪，因漸開線檢查儀的測(cè)量范圍有限，價(jià)格較貴，故應(yīng)選用Δfpt與Δfpb這組指標(biāo)。
3、接觸精度的評(píng)定指標(biāo)
齒輪工作時(shí)，兩齒面接觸良好，才能保證齒面上載荷分布均勻。在齒高方向上，齒形誤差會(huì)影響兩齒面的接觸；在齒寬方向上，齒向誤差會(huì)影響兩齒面的接觸。
齒向誤差是在加工齒輪時(shí)，刀具進(jìn)給方向與齒輪基準(zhǔn)軸線方向不平行造成的。如刀架導(dǎo)軌沿齒坯徑向和切向的傾斜、齒坯定位端面對(duì)基準(zhǔn)軸線的跳動(dòng)等。此外，機(jī)床傳動(dòng)鏈的調(diào)整誤差也是產(chǎn)生齒向誤差的主要原因。
齒面接觸精度的評(píng)定指標(biāo)有：
�、� 齒向誤差(△Fβ)
在分度圓柱面上，齒寬有效部分范圍內(nèi)(端部倒角部分除外)，包容實(shí)際齒線且距離為最小的兩條設(shè)計(jì)齒向線之間的端面距離為齒向誤差。
齒向線是齒面和分度圓柱面的交線。通常直齒輪的齒向線為直線，斜齒輪的齒向線是螺旋線。設(shè)計(jì)齒向線可以是修正的，如對(duì)高速重載齒輪，為補(bǔ)償輪齒在受載下的變形量，提高輪齒的承載能力，設(shè)計(jì)時(shí)就常修正成鼓形齒或?qū)⑤嘄X的兩端修緣。
齒向誤差允許在齒高中部測(cè)量，一般用專門的齒向檢查儀進(jìn)行測(cè)量。
�、� 接觸線誤差(△Fb)
一對(duì)斜齒輪嚙合時(shí)，在嚙合平面內(nèi)應(yīng)是沿一條直線接觸的，這就是接觸線。接觸線誤差也見就是在基圓柱的切平面內(nèi)，平行于公稱接觸線并包容實(shí)際接觸線的兩條直線間的法向距離。它影響齒面接觸斑點(diǎn)的大小。接觸線誤差全面反映了齒形誤差和齒向誤差，是評(píng)定斜齒輪載荷分布均勻性的一項(xiàng)主要指標(biāo)。
�、� 軸向齒距偏差(△FPX)
對(duì)寬斜齒輪，在與齒輪基準(zhǔn)軸線平行而大約通過(guò)齒高中部的一條直線上，任意兩個(gè)同側(cè)齒面間的實(shí)際距離與公稱距離之差稱為軸向齒距偏差△FPX。該偏差沿齒面法線方向計(jì)值，它直接影響寬斜齒輪接觸斑點(diǎn)的大小。
4、側(cè)隙的評(píng)定指標(biāo)
為使齒輪嚙合時(shí)有一定的側(cè)隙，應(yīng)將箱體中心距加大或?qū)⑤嘄X減薄�？紤]到箱體加工與齒輪加工的特點(diǎn)，宜采用減薄齒厚的方法獲得齒側(cè)間隙(即基中心距制)。齒厚減薄量是通過(guò)調(diào)整刀具與毛坯的徑向位置而獲得的，其誤差將影響側(cè)隙的大小。此外，幾何偏心和運(yùn)動(dòng)偏心也會(huì)引起齒厚不均勻，使齒輪工作時(shí)的側(cè)隙也不均勻。
為控制齒厚減薄量，以獲得必要的側(cè)隙，可以采用下列評(píng)定指標(biāo)：
① 齒厚偏差(△ES)
齒厚偏差是指在齒輪分度圓柱面上，齒厚的實(shí)際值與公稱值之差(如圖3－62)。對(duì)于斜齒輪，指法向齒厚。
為了保證一定的齒側(cè)間隙，齒厚的上偏差(ESS)，下偏差(ESi)一般都為負(fù)值。
齒厚偏差可用齒輪游標(biāo)卡尺在齒高的中部測(cè)量(如圖3－63)以齒頂圓作為測(cè)量基準(zhǔn)，在離齒頂為弦齒高 處，測(cè)分度圓上的弦齒厚 。
�、诠ň�平均長(zhǎng)度偏差(△EWm)
公法線平均長(zhǎng)度偏差△EW是指在齒輪一周內(nèi)，公法線長(zhǎng)度平均值與公稱值之差。即
△EWm =(W1+W2+…+W3)/z — W公稱
式中z —— 齒輪齒數(shù)
公法線的平均長(zhǎng)度是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)誤差切向分量使齒輪一周內(nèi)的公法線長(zhǎng)度有變動(dòng)，為消除運(yùn)動(dòng)誤差的影響，故取其平均值。齒輪因齒厚減薄使公法線長(zhǎng)度也相應(yīng)減小，所以可用公法線平均長(zhǎng)度偏差作為反映側(cè)隙的一項(xiàng)指標(biāo)。通常是通過(guò)跨一定齒數(shù)測(cè)量公法線長(zhǎng)度來(lái)檢查齒厚偏差的。
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