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第11 章 圆柱齿轮公差与检测 教学提示：齿轮传动是机械传动中的一个重要组成部分，它起着传递动力和运动的作 用。由于其传动的可靠性好、承载能力强、制造工艺成熟等优点，该传动齿轮广泛应用于 机器、仪器制造业 。 教学要求：本章要求学生通过学习，明确齿轮传动的应用要求，熟悉与应用要求相对 应的评定指标的含义及表示代号，掌握齿轮精度等级的表达方法、评定指标的检验方法、 传动精度的设计方法。 11.1 齿轮的应用要求及加工误差分类 齿轮传动机构是指组成这种运动装置的齿轮副、轴、轴承、箱体等零部件的总和。 齿轮传动的质量不仅取决于运动装置的齿轮副、轴、轴承、箱体等零件的制造和安装精度， 还与齿轮本身的制造精度及齿轮副的安装精度密切相关。 随着现代生产和科技的发展，要求机械产品在降低自身重量的前提下，所传递的功率 越来越大，转速也越来越高，有些机械对工作精度的要求越来越高，从而对齿轮传动精度 提出了更高的要求。因此，研究齿轮误差对齿轮使用性能的影响，研究齿轮互换性原理、 精度标准以及检测技术等，对提高齿轮加工质量有着十分重要的意义。 11.1.1 齿轮传动的应用要求 由于齿轮传动的类型很多，应用又极为广泛，对不同工况、不同用途的齿轮传动，其 应用要求也是多方面的。归纳起来，应用要求可分为传动精度和齿侧间隙两个方面。而传 动精度要求按齿轮传动的作用特点，又可以分为传递运动的准确性、传递运动的平稳性和 载荷分布的均匀性三个方面。因此，一般情况下，齿轮传动的应用要求可分为以下四个方 面。 1. 传递运动的准确性 传递运动的准确性是指齿轮在一转范围内，产生的最大转角误差要限制在一定的范围 内，使齿轮副传动比变化小，以保证传递运动的准确性。 齿轮作为传动的主要元件，要求它能准确地传递运动，即保证主动轮转过一定转角时， 从动轮按传动比转过一个相应的转角。从理论上讲，传动比应保持恒定不变。但由于齿轮 加工误差和齿轮副的安装误差，使从动轮的实际转角不同于理论转角，发生了转角误差 Δϕ ，导致两轮之间的传动比以一转为周期变化。可见，齿轮转过一转的范围内，从动轮 产生的最大转角误差反映齿轮副传动比变动量，即反映齿轮传动的准确性。 ·190 · 互换性与测量技术基础 2．传动的平稳住 传动的平稳性是指齿轮在转过一个齿距角的范围内，其最大转角误差应限制在一定范 围内，使齿轮副瞬时传动比变化小，以保证传递运动的平稳性。 齿轮在传递运动过程中，由于受齿廓误差、齿距误差等影响，从一对轮齿过渡到另一 对轮齿的齿距角的范围内，也存在着较小的转角误差，并且在齿轮一转中多次重复出现， 导致一个齿距角内瞬时传动比也在变化。一个齿距角内瞬时传动比如果过大，将引起冲击、 噪声和振动，严重时会损坏齿轮。可见，为保证齿轮传动的平稳性，应限制齿轮副瞬时传 动比的变动量，也就是要限制齿轮转过一个齿距角内转角误差的最大值。 3．载荷分布的均匀性 载荷分布的均匀性是指在轮齿啮合过程中，工作齿面沿全齿高和全齿长上保持均匀接 触，并且接触面积尽可能的大。 齿轮在传递运动中，由于受各种误差的影响，齿轮的工作齿面不可能全部均匀接触。 如载荷集中于局部齿面，将使齿面磨损加剧，甚至轮齿折断，严重影响齿轮使用寿命。可 见，为保证载荷分布的均匀性，齿轮工作面应有足够的精度，使啮合能沿全齿面(齿高、齿 长)均匀接触。 4. 齿轮副侧隙的合理性 齿轮副侧隙的合理性是指一对齿轮啮合时，在非工作齿面间应留有合理的间隙，否则 会出现卡死或烧伤现象 。 齿轮副侧隙(见图 11.1)对储藏润滑油 ，补偿齿轮传动受力后的弹性变形和热变形，以 及补偿齿轮及其传动装置的加工误差和安装误差都是必要的。但对于需要反转的齿轮传动 装置，侧隙又不能太大，否则回程误差及冲击都较大。为保证齿轮副侧隙的合理性，可在 几何要素方面，对齿厚和齿轮箱体 中心距偏差加以控制。 图 11.1 齿轮副侧隙 齿轮在不同的工作条件下，对上述 四个方面的要求有所不同。例如，机床 、减速器、 汽车等一般动力齿轮，通常对传动的平稳性和载荷分布횱均匀性有所要求；矿山机械、轧 钢机上的动力齿轮，主要对载荷分布的均匀性和齿轮副侧隙有严格要求；汽轮机上的齿轮， ·190 ·