齿轮结合精度设计.ppt
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1、课题三、典型结合精度设计 齿轮结合精度设计 基本要求 w 了解渐开线圆柱齿轮传动的精度要求。 w 了解齿轮误差产生的原因及误差特性。 w 了解圆柱齿轮传动精度的评定指标。 w 掌握渐开线圆柱齿轮传动精度的设计的基 本方法。 渐开线圆柱齿轮传动精度要求 w 运动精度:是指传递运动的准确性。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 。 w 运动平稳性精度: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 。 w 接触精度: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。 w 齿侧间隙:在
2、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。 不同圆柱齿轮的传动精度要求 w 上述4项要求,对于不同用途、不同工作条件的齿轮其 侧重点也应有所不同。 w 如:对于分度机构,仪器仪表中读数机构的齿轮,齿轮 一转中的转角误差不超过12,甚至是几秒,此时, 传递运动准确性是主要的; w 对于高速、大功率传动装置中用的齿轮,如汽轮机减速 器上的齿轮,圆周速度高,传递功率大,其运动精度、 工作平稳性精度及接触精度要求都很高,特别是瞬时传 动比的变化要求小,以减少振动和噪声; w 对于轧钢机、起重机、运输机、透平机等低速重载机械 ,传递动力大,
3、但圆周速度不高,故齿轮接触精度要求 较高,齿侧间隙也应足够大,而对其运动精度则要求不 高。 HOME 渐开线圆柱齿轮的制造误差 w 影响上述4项要求的误差因素,主要包括齿轮的加工误 差和齿轮副的安装误差。 w 为了便于分析齿轮的各种制造误差对齿轮传动质量的影 响,按误差相对于齿轮的方向特征,可分为径向误差、 切向误差和轴向误差; w 齿轮为圆周分度零件,其误差具有周期性,按误差在齿 轮一转中是否多次出现,即在齿轮一转中出现的周期或 频率,可分为以齿轮一转为周期的长周期误差,或低频 误差,它主要影响传递运动的准确性;以齿轮一齿为周 期短周期误差,或高频误差,它主要影响工作平稳性。 几何偏心误差
4、w 以滚切直齿圆柱齿轮为例,分析在切齿过程中所产 生的主要加工误差 。 w 齿坯孔与机床心轴的安装偏心(e),也称几何偏心 ,是齿坯在机床上安装时,齿坯基准轴线O1O1与工 作台回转轴线OO不重合形成的偏心e。加工时,滚 刀轴线与工作台回转轴线OO距离保持不变,但与齿 坯基准轴线O1O1的距离不断变化(最大变化量为2 e )。滚切成如图所示的齿轮,使齿面位置相对于齿 轮基准中心在径向发生了变化,故称为径向误差。 工作时产生以一转为周期的转角误差,使传动比不 断改变。 运动偏心误差 w 分度蜗轮轴线与工作台中心线的安装偏心(eK ) 。O2O2为机床分度蜗轮的轴线,它与机床心 轴的轴线OO不重合
5、,形成安装偏心eK。这时尽 管螺杆匀速旋转,蜗杆与蜗轮啮合节点的线速 度相同,但由于蜗轮上的半径不断改变,从而 使蜗轮和齿坯产生不均匀回转,角速度在( +)和(-)之间,以一转为周期变化。 运动偏心并不产生径向误差,而往齿轮产生切 向误差。 w 以上两项误差均以齿坯一转为周期,是长周期 误差。 短周期误差 机床分度蜗轮的安装偏心(ew)和轴向窜动。此误差使 蜗轮(齿坯)转速不均匀,加工出的齿轮有齿距偏差和 齿形偏差,如蜗杆为单头,蜗轮为n牙,则在蜗轮(齿 坯)一转中产生n次误差。 滚刀偏心(ed)、轴线倾斜及轴向窜动。此误差使加工出 的齿轮径向和轴向都产生误差,如滚刀单头,齿轮z牙 ,则在齿坯
6、一转中产生z次误差。 滚刀本身的基节、齿形等制造误差。此误差会复映到被 加工齿轮的每一齿上,使之产生基节偏差和齿形误差。 以上三项误差在齿坯一转中多次重复出现,为短周期误差 。 HOME 圆柱齿轮传动精度的评定指标 w 根据齿轮精度要求,把齿轮的误差分成影响运 动准确性误差、影响运动平稳性误差、影响载 荷分布均匀性误差和影响侧隙的误差。并相应 提出精度评定指标。 w 运动精度的评定指标 w 平稳性的评定指标 w 接触精度的评定指标 w 侧隙的评定指标 w 齿轮副精度的评定指标 HOME 运动精度的评定指标 w 切向综合误差(F i) w 齿距累积误差(Fp)及K个齿距累积误差 (Fpk) w
7、齿圈径向跳动(Fr) w 径向综合误差(Fi) w 公法线长度变动(Fw) 切向综合误差(F i) w 切向综合误差(F i)指被测齿轮与理想精确 的测量齿轮单面啮合时,在被测齿轮一转内, 实际转角与公称转角之差的总幅度值。它以分 度圆弧长计值。 w Fi是指在齿轮单面啮合情况下测得的齿轮一转 内转角误差的总幅度值,该误差是几何偏心、 运动偏心加工误差的综合反映,因而是评定齿 轮传递运动准确性的最佳综合评定指标。 w 但因切向综合误差是在单面啮合综合检查仪( 简称单啮仪)上进行测量的,单啮仪结构复杂 ,价格昂贵,在生产车间很少使用。 齿距累积误差(Fp)及K个 齿距累积误差(Fpk) w 在分
8、度圆上,任意两个同侧齿面间的实际弧长与公称弧 长之差的最大绝对值为齿距累积误差。K个齿距累积误 差是指在分度圆上,K个齿距间的实际弧长与公称弧长 之差的最大绝对值,K为2到小于Z2的整数 w 规定Fpk是为了限制齿距累积误差集中在局部圆周上 。 w 齿距累积误差反映了一转内任意个齿距的最大变化,它 直接反映齿轮的转角误差,是几何偏心和运动偏心的综 合结果。因而可以较为全面地反映齿轮的传递运动准确 性,是一项综合性的评定项目。但因为只在分度圆上测 量,故不如切向综合误差反映的全面。 齿圈径向跳动(Fr) w 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
9、圈径向跳动。 w 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。 径向综合误差(Fi) w 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。 w 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。 w 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
10、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。 公法线长度变动(Fw) w 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=WmaxWmin。 w 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。HOME 平稳性的评定指标 w 一齿切向综合误差(f i) w 一齿径向综合误差(fi) w 基节偏差(fpb) w 齿形误
11、差(ff) w 齿距偏差 (fpt ) 一齿切向综合误差(f i) w 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 。 w f 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F i相同,如图,切向综合误差曲 线上的高频波纹即为f i。 一齿径向综合误差(fi) w 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。 w 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
12、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。 基节偏差(fpb) w 基节偏差是指实际基节与公称基节之差 。 w 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。 w 基节偏差可用基节仪和万能测齿仪进行测量。 齿形误差(ff) w 齿形误差是在端截面上,齿形工作部分内(
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