前面介绍了齿轮的各个加工误差,包括影响齿轮运动准确性的误差、影响传动平稳性的误差和影响齿轮载荷分布均匀性的误差的误差,本文主要对各误差检验的相关内容进行简单介绍。
一、概述
根据齿轮各项误差对其传动性能的影响,可将齿轮的各项公差分为Ι、Ⅱ、Ⅲ三个公差组:
第Ι公差组,影响传递运动的准确性,主要包括:公法线长度变动量ΔFw、切向综合误差ΔFi′、径向综合误差ΔFi′′、齿圈径向跳动量ΔFr、周节累积误差ΔFP以及K个周节的累积误差ΔFPK。
第Ⅱ公差组,影响传动运动的平稳性,主要包括:基节偏差Δfpb、齿形误差Δff、螺旋线波度误差Δffβ、周节偏差Δfpt、径向一齿综合误差Δfi′′、切向一齿综合误差Δfi′。
第Ⅲ公差组,影响载荷分布的均匀性,主要包括:轴向齿距偏差ΔFpx、接触线误差ΔFb、齿向误差ΔFβ。
在生产中,没有必要对所有的公差项目同时进行检验,而是将同一个公差组内的各项指标分为若干个检验组,根据齿轮副的功能要求和生产批量大小的要求,在各公差组内任选一个检验组来检查齿轮的精度。若不同检验组所得的结果不同,即精度等级不同时,应以最低的结果为准。
二、各公差组的检验
1、第Ι公差组的检验组,主要包括5个方面:
(1)、径向综合误差ΔFi′′和公法线长度变动量ΔFw;
(2)、齿圈径向跳动量ΔFr和公法线长度变动量ΔFw;
(3)、切向综合误差ΔFi′;
(4)、周节累积误差ΔFP和K个周节的累积误差ΔFPK(后者仅在必要时才采用);
(5)、齿圈径向跳动量ΔFr,仅用于10~12级精度的齿轮。
齿圈径向跳动量ΔFr和径向综合误差ΔFi′′是径向误差的评定指标;周节累积误差ΔFP和切向综合误差ΔFi′是综合指标;公法线长度变动量ΔFw是切向误差的评定指标。
当选择公法线长度变动量ΔFw与径向综合误差ΔFi′′组合,或公法线长度变动量ΔFw与齿圈径向跳动量ΔFr组合验收齿轮时,若其中只有一项超差,考虑到切向误差与径向误差相互补偿的可能性,则可以另外再测量周节累积误差ΔFP,以ΔFP的合格与否作为被检测齿轮是否合格的依据。
对于10~12级齿轮,由于加工机床具有足够的精度,因此只需检验齿圈径向跳动量ΔFr,而不必检验公法线长度变动量ΔFw。
2、第Ⅱ公差组的检验组,主要包括6个方面:
(1)、径向一齿综合误差Δfi′′;
(2)、切向一齿综合误差Δfi′,有特殊需要时可以增加检验基节偏差Δfpb;
(3)、基节偏差Δfpb和齿形误差Δff;
(4)、周节偏差Δfpt和齿形误差Δff;
(5)、基节偏差Δfpb和周节偏差Δfpt;
(6)、周节偏差Δfpt,仅用于10~12级精度的齿轮。
对于轴向重合度εβ>1.25、精度等级6级以及高于6级的斜齿轮或人字齿轮,在第(3)、(4)两个检验组中,还推荐增加螺旋线波度误差Δffβ的检验。
切向一齿综合误差Δfi′和径向一齿综合误差Δfi′′为综合指标,批量生产中应优先选用。
第(3)检验组适用于展成法的磨齿工艺。此时,齿形误差Δff主要反映砂轮系统的误差,而周节偏差Δfpt则反映机床的分度误差,两者组合可以表示切向一齿综合误差Δfi′。
第(4)检验组适用于滚齿、磨齿和剃齿工艺。在磨齿中相当于用基节偏差Δfpb代替周节偏差Δfpt;在滚剃齿工艺中,齿形误差Δff反映齿轮的齿形误差,基节偏差Δfpb反映齿形角误差,两者均是反映切向一齿综合误差Δfi′的主要因素。
第(5)检验组适用于多齿数的滚齿工艺。因为周节偏差Δfpt可以反映机床周期误差,而基节偏差Δfpb反映刀具系统的误差,因此两者组合可以反映切向一齿综合误差Δfi′。
3、第Ⅲ公差组的检验组,主要包括3个方面:
(1)、轴向齿距偏差ΔFpx和接触线误差ΔFb。其中,接触线误差ΔFb仅用于轴向重合度εβ>1.25、且齿向线不作修正的斜齿轮;
(2)、齿向误差ΔFβ;
(3)、接触线误差ΔFb。仅用于轴向重合度εβ≤1.25、且齿向线不作修正的斜齿轮。
三、其他内容
主要包括两个方面:检验组和精度的推荐、齿轮副的检验组。
1、检验组和齿轮精度的推荐
选择检验指标时,应考虑齿轮的精度、尺寸、生产批量和本单位的检测设备等因素。不同应用领域齿轮的常用检验组如图1所示,可供选择时参考。
2、齿轮副的检验组
齿轮副的公差项目,主要包括6个方面:
(1)、齿轮副的切向综合误差ΔFic′;
(2)、x方向和y方向的轴线平行度误差Δfx和Δfy;
(3)、齿轮副的切向一齿综合误差Δfic′;
(4)、接触斑点;
(5)、齿轮副的中心距偏差Δfa;
(6)、最小、最大极限侧隙jnmin和jnmax;
各级精度齿轮及齿轮副的公差值可按如下关系式进行计算:
(1)、齿轮的切向综合误差ΔFi′=周节累积误差ΔFP+齿形误差Δff;
(2)、齿轮副的切向一齿综合误差Δfic′等于两个配对齿轮的切向一齿综合误差Δfi′之和;
(3)、齿轮副的切向综合误差ΔFic′等于两个配对齿轮的切向综合误差ΔFi′之和;
(4)、齿轮的螺旋线波度误差Δffβ等于切向一齿综合误差Δfi′乘以cosβ,β为分度圆螺旋角;
(5)、当两个齿轮的齿数之比为大于3的整数时,选配时齿轮副的切向综合误差ΔFic′可以比计算值压缩25%或更多;
(6)、齿轮副轴向齿距偏差ΔFpx=接触线误差ΔFb=齿轮副x方向轴线的平行度误差Δfx=齿向误差ΔFβ;
(7)、齿轮的切向一齿综合误差Δfi′=0.6倍的(周节偏差Δfpt+齿形误差Δff);
(8)、齿轮副y方向轴线的平行度误差Δfy=齿向误差ΔFβ的一半;
上述的周节累积误差ΔFP、齿形误差Δff、周节偏差Δfpt、齿向误差ΔFβ可由公差表查出。
极限偏差以及公差与齿轮几何参数的关系如图2所示。
其中,L为分度圆弧长,m为模数,d为齿轮的分度圆直径,其他几何参数之间的关系如前所述。
当齿形角α不等于20°时,对于径向综合误差ΔFi′′、齿圈径向跳动量ΔFr、径向一齿综合误差Δfi′′,应将表格中查出的公差值再乘以系数sin20°/sinα。
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