7.6 圆柱齿轮的精度设计在线视频

同学们好

圆柱齿轮的精度设计包括

A选择齿轮的精度等级

B选择齿轮的检验项目

C选择齿坯的尺寸公差

几何公差和表面粗糙度

首先来看 齿轮精度等级的标注

当齿轮所有检测项目的公差等级相同时

可标注齿轮精度等级和标准号

例如七级精度等级国家标准10095.1

八级精度等级国家推荐标准10095.2

九级精度等级国家推荐标准10095.1到.2

当齿轮检测项目的公差等级不同时

图样上可按齿轮传递运动的准确性

齿轮传动的平稳性和

轮齿载荷分布均匀性顺序

分别标注他们的精度等级

即带括号的对应公差

极限偏差符号和标准号

例如八级括号Fp fpt Fα

七级Fβ 国家推荐标准10095.1

那么我们去检测的时候

Fp齿距累积总偏差

fpt单个齿距偏差

Fα齿廓总偏差

是根据八级精度进行检测

对于Fβ螺旋线总偏差

是用七级精度等级进行检测

齿轮精度等级的选择如表所示

齿轮精度等级的应用范围

主要是看产品类型和精度等级

对测量齿轮来说

精度等级应该是最高的

所以精度等级一般是2到4级

对于金属切削机床属于加工仪器

因此精度等级是3到8级

那对内燃机车精度等级是六级到七级

汽车底盘精度等级是五级到八级

而通用减速器是

一般机器精度等级是6到9级

载重汽车也是6到9级

对拖拉机产品

齿轮应用的精度等级也是6到9级

在航空发动机上

用的精度等级是4到8级

轻型汽车用的齿轮精度等级是5到8级

矿用绞车所用的精度等级是8到10级

起重机械是7到10级

农业机械是8到11级

齿轮精度等级的适用范围如图所示

左边一竖行代表齿轮精度等级

该表并没有列全

只列到五级到九级的范围之内

通过计算齿轮的圆周速度

可以确定齿轮的精度等级

有直齿轮和斜齿轮

相关数据如表所示

齿面的终加工

对于五级精度的齿轮

一般采用精密磨齿 精密滚齿

进而挤齿或剃齿的齿轮

对于六级齿轮

加工方式有磨齿或剃齿

对于七级精度齿轮加工方式

用精确刀具加工的不淬火齿轮

对于淬火齿轮必须精加工

八级齿轮加工必要时精整加工

对于九级齿轮齿面的终加工

是无需精整加工的

对于五级齿轮的工作条件来说

精密分度机构中或要求极平稳

且无噪声的高速工作的齿轮传动

精密机构用的齿轮

涡轮机齿轮检测八级和九级齿轮

所用的测量齿轮

对于六级精度等级的齿轮

它的工作条件要求是最高效率

且无噪声的高速下平稳工作的

齿轮传动或分度机构的齿轮传动

特别重要的航空汽车齿轮

读数装置用特别精密传动的齿轮

对于七级精度齿轮

工作条件一般是

增速和减速用的齿轮传动

金属切削机床进给机构用的齿轮

减速器用的齿轮

航空汽车所用的齿轮

读数装置所用的齿轮

对于精度等级八级工作条件

一般机械制造用的齿轮

机床传动齿轮

飞机汽车制造业中的不重要齿轮

起重机够用的齿轮

农业机械中的重要齿轮

通用减速器的齿轮

对于齿轮精度

九级工作条件用于其他齿轮

下面对齿轮精度设计进行示例

已知两斜齿轮齿数Z1

小齿轮的齿数是27

Z2大齿轮的齿数是103

法面模数mn等于2.5毫米

法面压力角αn等于20度

轴承间跨距L等于150毫米

分度圆螺旋角β等于14度42分11秒

分度圆直径小d1

也就是小齿轮的分度圆直径

等于69.784毫米

大齿轮的分度圆直径小d2

等于266.215毫米

尺宽b2也就是大齿轮的齿宽是64毫米

转速n2也就是大齿轮的转速

等于三百七十九r每分钟

也就是每分钟379转

齿轮内孔直径小D等于56毫米

大齿轮齿面硬度为200HBS

齿轮材料为45号钢正火处理

第一步对于齿轮的精度的设计

根据题意应计算出大齿轮圆周速度

那么大齿轮的圆周速度的公式是V2

最后得到的数值是5.28

小于十米每秒

那根据表7-12和表7-13选取齿轮

传递运动的准确性

传动平稳性和载荷分布均匀性的

精度等级都为八级

第二步 选择齿轮精度检测指标

单个齿距偏差的极限偏差小fpt

齿距累积总偏差Fp

齿廓总偏差Fα

螺旋线总偏差Fβ

以及公法线长度的极限偏差Wk Ews Ewi

查齿轮公差附表7-1 附表7-2可得

单个齿距偏差允许值为正负18微米

齿距累积总偏差允许值为70微米

齿廓总偏差允许值为25微米

螺旋线总偏差允许值为29微米

第三步 计算齿厚极限偏差

根据齿厚的公式

算出的数值等于-0.124毫米

因此通过该公式可以计算出

齿厚的上偏差为-0.124毫米

齿厚的另一极限偏差应该等于

齿厚的上极限偏差

减去公差值为-0.250毫米

第四步 公法线长度计算

公称长度为Wk

公称长度等于96.219毫米

下面进行齿坯的精度设计

对于齿坯的精度设计

首先考虑尺寸公差设计

可以相应查表7-9

测量公法线检验侧隙

齿顶圆不作为测量基准

取尺寸公差代号为φ271.215h11

经过查表计算可以得到的公差值

要比0.1乘以法向模数得到的值要大

因此我们考虑公差值是按照0.1

乘以法向模数计算出来的值去进行书写

故选择φ271.215

上偏差是零下偏差是-0.25

齿轮内孔为安装基准面

取为φ56大H7

平键槽按平键联接公差标准设计

取正常连接轮毂键槽宽度为16JS9

键槽为60.3

上偏差是正的0.20 下偏差为零

设计完尺寸公差之后

再进行几何公差的设计

内孔圆柱度的公差应取0.1

乘以齿距累积总偏差计算的值

与0.04括号L除以小b

再乘以大Fβ值去进行比较

两个数值比较

找到两者之中小的值去进行标注

因此通过计算

0.1乘以齿距累积总偏差

计算得到七微米

0.04乘以括号L除以b再乘以螺旋线

总偏差得到的值是三微米

因此我们取三微米为圆柱度的公差值

齿轮两端面为轴向定位基准

标注轴向圆跳动

轴向圆跳动的计算公式为

0.2乘以大D小d比上

小b再乘以螺旋线总偏差允许值

等于23.559微米

圆整后取为22微米

键宽中心面按平键连接公差标准

标注对称度公差以键宽为主

参数查附表3-4取八级或九级

本例题取九级为40微米

对尺寸公差设计完 几何公差设计完

最后进行表面粗糙度设计

因齿面硬度小于350HBS

考虑为软齿面

齿面取为Ra等于6.3微米

齿顶圆按附表7-6选取

Ra为6.3微米

表面粗糙度内孔安装定位

需磨削去选取 按照附表7-6

选择Ra为1.6微米

齿轮轴向两个定位的端面取Ra值为3.2微米

键宽侧面取常用值Ra为3.2微米

键槽底面取常用值Ra为6.3微米

表面粗糙度其余取Ra为12.5微米

经过以上设计

最终可以在图纸上进行标注

对于法向模数齿数法面压力角

法面齿顶高系数分度圆螺旋角

螺旋方向径向变位系数

齿轮精度等级

齿轮副中心距及其极限偏差

单个齿距极限偏差

齿距累积总偏差

齿廓总偏差

螺旋线总偏差

所跨K个齿数还有公法线 极限偏差

需要在图纸上右上角去进行列表

把计算出来的内容填在表中

尺寸公差 几何公差以及表面粗糙度

需要在图纸上进行标注 如图所示

之后我们在对齿轮轴精度设计

对于齿轮轴呢我们也进行一个举例

例题已知两直齿轮

Z1等于32 Z2等于89

也就是小齿轮的齿数是32

大齿轮的指数是89

m也就是模数等于3毫米

分度圆压力角α等于20度

轴承间跨距L等于130毫米

尺宽b1也就是小齿轮的齿宽b1等于80毫米

转速n1等于325r每分钟

小齿轮齿面硬度为235HBS

齿轮材料为45号钢

调质处理为大批量生产

解题步骤一

依然是对小齿轮进行圆周速度计算

去确定小齿轮的精度

根据公式

我们可以得到V1等于1.63小于两米每秒

那根据表7-12和表7-13选取齿轮

传递运动准确性

传动平稳性和载荷分布均匀性

精度等级都为九级

选择齿轮精度检测指标

考虑用一齿径向综合偏差fi＂

齿轮径向综合总偏差Fi＂

齿面接触斑点

公法线长度极限偏差Wk Ews Ewi

查齿轮公差附表7-3可得

一齿径向偏差fi＂为41微米

径向综合总偏差Fi＂为102毫米

查齿轮公差可得到bc1大于等于25%

bc2大于等于25%

hc1大于等于50%

hc2大于等于30%

计算齿厚极限偏差

Esns也就是齿厚的上偏差等于-0.138毫米

齿厚的下偏差Esni等于-0.249毫米

计算公法线长度

首先计算公称长度Wk等于41.198毫米

公法线的上偏差Ews等于-0.130毫米

公法线的下偏差Ewi等于-0.234毫米

由于小齿轮齿顶圆直径小于160毫米

所以齿轮采用整体式结构

按中心孔为基准的齿轮设计

小齿轮的精度设计首先考虑尺寸公差的设计

测量公法线 检验侧隙

齿顶圆不作为测量基准

取尺寸公差代号为φ103.2

上偏差是零 下偏差是-0.22毫米

开平键槽段轴径采用φ30m6

平键槽按平键联接公差标准设计

取正常连接

轴键槽宽度为8N9

上偏差是零下偏差是-0.036

键槽深度为26

上偏差是零下偏差是-0.2

装轴承内圈的两段直径

根据轴承公差标准设计采用φ40k6

其他采用未注尺寸公差

根据国家推荐标准1804-M进行加工

尺寸公差设计完之后

再进行几何公差的设计

内孔圆柱度公差也是取0.1

乘以齿距累积总偏差允许值和0.04

括号L除以b乘以螺旋线总偏差允许值

两个公式的最小者

那经过计算可以得到三微米

圆柱度公差值取三微米

齿轮两端面为轴向定位基准

标注轴向圆跳动公差

0.2括号大D小d除以小b再乘以螺旋线

总偏差允许值

通过圆整最后取得是22微米

键宽中心面按平键连接公差标准

标注对称度公差以键宽为主

参数查附表3-4取八级或九级

本例题中取八级为15微米

对于尺寸功差几何公差设计完之后

进行表面粗糙度的设计

因齿面硬度小于350HBS

所以考虑为软齿面

齿面取为Ra等于6.3微米

齿顶圆按附表7-6选取Ra为6.3微米

安装轴承内圈的两段直径取为Ra为0.8微米

轴承两个轴向定位的轴肩取Ra为3.2微米

键宽侧面取常用值Ra为3.2微米

键槽底面取常用值Ra为6.3微米

表面粗糙度其余取Ra为12.5微米

本次课我们已经讲完了

下面对于本次课我们进行总结

第一个我们介绍了齿轮精度的概述

第二个根据使用性能

对齿轮传动的四项要求

主要包括传递运动的准确性 传动的平稳性

载荷分布的均匀性适当的齿轮侧隙

三 我们也学了圆柱齿轮

同侧齿面的精度指标

包括单个齿距偏差 齿距类几种偏差

齿廓总偏差 螺旋线总偏差

四 我们学了圆柱齿轮径向偏差的精度指标

包括径向综合偏差 一尺径向综合偏差

齿圈径向跳动

第五点 我们学了齿厚的评价指标

公法线长度偏差 轮齿的接触斑点

第六点 我们学了齿轮坯精度

齿轮中心距精度 齿轮轴线平行度公差

齿轮表面粗糙度的确定

第七点 我们对圆柱齿轮精度设计进行举例

好 这节课就学习到这里

同学们再见