齿轮测量实验报告

实验 齿 轮 测 量
实验3-1 齿轮径向综合总偏差的测量
一、实验目的
1．熟悉齿轮双面啮合综合检查仪的测量原理和测量方法。

2．加深理解齿轮径向综合总误差与径向一齿综合误差的定义。

二、实验设备
齿轮双面啮合综合检查仪
三、实验原理及实验设备说明
径向综合总偏差"
∆i F 是指被测齿轮与理想精
确的测量齿轮双面啮合时，在被测齿轮一转内，双啮中心距的最大值与最小值之差。

一齿径向综合偏差i f ''∆是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮双面啮合时，被测齿轮对应一个齿距（360°/z ）的双啮中心距变动的最大值。

图3-1-1为双面啮合综合检查仪的外形图。

它能测量圆
柱齿轮、圆锥齿轮和涡轮副。

测量范围：模数1-10mm ，中
心距50-320mm 。

被测齿轮装在可沿底座6滑动的主滑架15之大心轴11上，标准齿轮安装在可沿V 形导轨浮动的测量滑架5之心轴7上，按两齿轮理论中心距固定主滑架。

主滑架用手轮17调整位置，并可用手柄14锁紧；测量滑架5与刻度尺16连接，测量滑架5的位置由手柄4控制，它受压缩弹簧的作用，使两齿轮紧密啮合（双面啮合）。

转动被测齿轮时，由于被测齿轮存在各种误差（如基节偏差、周节偏差、齿圈径向跳动和齿形误差等），这两个齿轮转动时，使双啮中心距变动，变动量通过测量滑架5的移动传递到指示表1读出数值。

四、测量步骤
1．安装百分表
把控制测量滑架的手柄4扳到正上方（即相当于将滑架调整在浮动范围的中间），装上百分表，使其指针压缩1~2圈并对准零位，然后将手柄扳向左边。

2．调节中心距
转动手轮17，观察刻度尺与游标尺的示值，根据计算出的两齿轮理论中心距调整主滑架15位置，并用手柄14紧固。

3．把理想精确的测量齿轮安装在心杆套8上，加垫圈10后用螺帽压紧。

在主滑架15的心轴上安装被测齿轮。

然后将测量滑架的手柄4扳向右边，使测量滑架靠向主滑架，保证两齿轮双面紧密啮合。

4．进行测量
缓慢均匀地转动被测齿轮，由于被测齿轮的加工误差，双啮中心距就产生变动，在转动一周或一齿过程中观察百分表的示值变化，将测量数据记录。

在被测齿轮转一转时，由
指示表读出双啮中心距的最大值与最小值，两读数之差就是齿轮径向综合总偏差"
∆i F ；在被测齿轮转过一个齿距，从指示表读出双啮中心距的最大变动量，即为一齿径向综合偏差i f ''∆。

5．测量完后，将浮动滑板上的控制手柄扳至左边，使测量齿轮和被测齿轮脱开，取下被测齿轮。

图3-1-1 齿轮双面啮合检查仪外形图
6．数据处理
画出以齿序为横坐标、中心距变动量为纵坐标的测量曲线图，从GB/T10095.2-2001中
查出齿轮的径向综合总公差"i F 和一齿径向综合公差"i f ，判断被测齿轮的适用性。

五、实验报告要求
按实验报告中要求的各项内容逐项填写，在“数据记录及处理”中将被测齿轮的参数
（模数、齿数、压力角、精度等）详细记录，根据测量数据画出测量曲线图，判断被测齿轮的适用性。

六、思考题
1. 径向综合总偏差"∆i F 和一齿径向综合偏差"
∆i f 分别反映齿轮的哪些加工误差？
实验3-2 齿轮齿厚偏差测量
一、实验目的
1．了解测量齿轮齿厚和齿厚偏差的方法。

2．加深理解齿轮齿厚偏差的定义。

二、实验设备
1．齿厚游标卡尺
三、实验原理及实验设备说明
齿厚偏差sn E ∆是指在分度圆柱面上，法向齿厚的实际值与公称值之差。

图3-2-1为测量齿厚偏差的齿厚游标卡尺。

它是由两套相互垂直的游标尺组成。

垂直游标尺用于控制测量部位（分度圆至齿顶圆）的弦齿高c h ，水平游标尺用于测量所测部位（分度圆）的弦齿厚（实际）nc S 。

齿厚卡尺的分度值为0.02mm ，其原理和读数方法与普通游标卡尺相同。

R e
h c
h c
垂直游标尺
水平游标尺
s
nc
s
nc
图3-2-1 齿厚游标卡尺 图3-2-2 测量原理图
用齿厚游标卡尺测量齿厚偏差，是以齿顶圆为基准。

当齿顶圆直径为公称值时，直齿圆柱齿轮分度圆处的弦齿高c h 和弦齿厚nc S 由图3-2-2可得：
X h h c +'=
⎥⎦⎤⎢⎣
⎡︒-+
=Z Zm m n n 90cos 12
Z
Zm S n nc ︒=90sin
式中，n m 为被测齿轮模数（mm ）；Z 为被测齿轮齿数。

当齿轮为变位齿轮且齿顶圆直径有误差时，分度圆处的弦齿高c h 和弦齿厚nc S 应按下式计算：
)()1802tan 4cos(12
e e n n
n c R R Z x Zm m h -'
+⎥⎦
⎤⎢⎣⎡⋅+-+=παπ )tan 22
(
x m S n n nc ⋅+=απ
式中， x 为被测齿轮的变位系数；n α为压力角； e R 为齿顶圆半径的公称值（m x h Zm R a e )(2
*++=
，其中齿顶高系数1*=a h ）；'e R 为齿顶圆半径的实际值。

四、测量步骤
1．用外径千分尺测量齿顶圆的实际直径。

2．计算分度圆处弦齿高c h 和弦齿厚理论值nc S 。

3．按c h 值调整齿厚卡尺的垂直游标尺。

4．将齿厚卡尺置于被测轮齿上，使垂直游标尺的高度尺与齿顶相接触。

然后，移动水平游标尺的卡脚，使卡脚靠紧齿廓。

从水平游标尺上读出弦齿厚的实际尺寸（用透光法判断接触情况）。

5．分别在圆周上间隔相同的几个轮齿上进行测量。

6．按齿轮图样标注的齿厚上偏差sns E 和下偏差sni E ，判断被测齿轮齿厚的适用性。

五、实验报告要求
按实验报告中要求的各项内容逐项填写，在“数据记录及处理”中将被测齿轮的参数（模数、齿数、压力角、精度）详细记录，并将测量及计算结果填入表3-2-1中。

齿厚极限偏差 sns E = sni E =
序号(均布测量) 1 2 3 4 5 齿厚实际值 实际齿厚偏差
sn E ∆
齿轮的适用性
实验3-3 齿轮公法线长度偏差测量
一、实验目的
1．掌握测量齿轮公法线长度的方法。

2．加深理解齿轮公法线长度偏差的定义。

二、实验设备
公法线千分尺
三、实验原理及实验设备说明
公法线长度偏差bn E ∆是指在齿轮一
周范围内，公法线实际长度与公称值之差。

公法线的长度可用公法线指示卡规、公法线千分尺（图3-3-1）或万能测齿仪测量。

公法线千分尺的基本结构、原理及读数方法与外径千分尺一致，只是测座为盘形。

四、测量步骤
1. 按公式计算直齿圆柱齿轮公法线公称长度
W
k
式中，
m
n
为被测齿轮的法向模数（mm ）；n α为被测齿轮分度圆处的压力角；z 为被测齿
轮齿数；x 为被测齿轮变位系数；n inv α为—压力角n α的函数（n n n inv ααα-=tan ，n α︒=20时，=n inv α0 .014904）
；k 为跨齿数（圆整到最近的整数） n
n
x
Z k απαtan 25.0180
+
+=
2．根据计算出的被测齿轮跨齿数k 和齿轮公法线公称长度
W
k
，选择合适量程的公法线千
图3-3-1 公法线千分尺
分尺并校对零位，用公法线千分尺沿齿轮一周均匀测量，将实际测得的公法线长度填入表3-3-1中。

3．将所有读数取平均值，它们的平均值即为公法线实际长度W
ka
，而
W
ka
与公法线公称
长度
W
k
之差即为公法线长度偏差E
bn
∆。

4．根据GB/Z18620.2-2008规定，公法线长度上偏差bns E 和下偏差bni E 的值为：
()()n sn bn E s i
s i
E αcos =
式中，
()s
i
sn E 为齿厚允许的上下偏差。

五、实验报告要求
按实验报告中要求的各项内容逐项填写，在“数据记录及处理”中将被测齿轮的参数（模数、齿数、压力角、精度等）详细记录，并将测量结果填入表3-3-1中，数据处理过程填入表3-3-2中。

表3-3-1 单位：mm
表3-3-2 单位：mm。