影响齿轮工作平稳性的加工误差分析 - 普通齿轮传动
齿轮加工误差和消除方法
闫 振
（ 江苏省徐 州技 师学院，江苏 徐 州 ２ ２ １ ０ ０ ０ ）
摘
齿 向误 差 、周 节 累积 误 差 等 。 了解 了误 差 对 啮 合 精 度 的 影 要 ：影响齿轮啮合精度 的原 因有齿厚误差 、齿 圈径 向跳动 、
响，才能找 出原 因，提 出消除措施 ，提 高齿轮的加工精度。 关键 词 ：齿厚误 差 ；齿 圈径 向跳动 ；齿 向误差 ；周 节累积误差 ； 消除 方 法
是保证 工件的安装 精度 ，安装时严格 控
学普及 出版社 ，１ ９ ８ ３．
０ ４ ４ Ｉ 团圆
转 为周期 的误差 ，它 与齿 圈径 向跳 动和
公法线 节累积误 差主要是 由于 齿 坯的几何偏 心和工作台 回转运动 的误
差造成 的。加 工 机 床分 齿 运 动 传 动链 中 ，由于齿 轮的制造误差 ，特别是 工作 台蜗轮的几 何偏 心会 造成工作 台回转 中 心与工件轴线不一致 ，从 而产生运 动偏
［ １ ］ 张
海，周志兵 ． 航 空发 动机 齿轮材
料及加工 精度 分析 研 究 ［ Ｊ ］ ． 航 天制
造 技 术 ，２ ０ ０ ７（ ０ １ ） ．
的振动 。此外 ，消除机床传动部件 间的 间隙 以及提高机床的刚性也是消 除齿厚
误差的有效方法 。
－ － １
［ ２ ］ 蔡志侯． 齿轮工工艺学 ［ ． 北京 ：科
心 ，这就造成了齿轮在一转 内 ，周 节发
存在误差造成 的。了解 了误差对 啮合精 度 的影响 ，才能找 出原 因，提 出消除措 施 ，提高齿轮 的加工精度 。
一
寸误差较大 ，使配合间隙过大 ，引起 齿 坯中心线与心轴中心线产生偏心 。减 小
齿轮传动轴的传动误差与回转间隙分析
齿轮传动轴的传动误差与回转间隙分析引言齿轮传动是常见的一种机械传动形式，广泛应用于工业机械领域。
在齿轮传动中，传动误差和回转间隙是重要的性能指标，对传动系统的精度和运行稳定性有着重要影响。
本文将针对齿轮传动轴的传动误差与回转间隙进行详细分析，探讨它们的原因以及对传动系统性能的影响。
一、传动误差的定义与分类传动误差是指齿轮传动轴在工作过程中由于齿轮的制造、装配等因素，导致输出轴承载方向的误差。
在齿轮传动中，常见的传动误差主要包括齿形误差、齿隙误差和轴向移位误差。
1. 齿形误差：齿形误差是指齿轮齿廓形状与理想齿廓的差异。
齿形误差可以通过齿轮的制造工艺、加工精度以及齿形检测仪器的性能等因素引起。
齿形误差会导致传动系统的噪声和振动增加，降低传动系统的工作效率。
2. 齿隙误差：齿隙误差是指齿轮齿槽之间的间隙大小不一致。
齿隙误差可以由齿轮的制造工艺、装配过程中的间隙控制等因素引起。
齿隙误差会导致传动系统的动态特性变差，降低传动系统的响应速度和稳定性。
3. 轴向移位误差：轴向移位误差是指齿轮轴在工作过程中由于装配不精确或轴向载荷造成的轴向偏移。
轴向移位误差会导致传动系统的运行不平稳，产生冲击和振动，严重时会导致传动轴的断裂。
二、传动误差的影响因素传动误差的产生与多个因素相关，主要包括齿轮的加工工艺、装配精度、使用环境、负载情况等。
1. 加工工艺：齿轮的加工工艺是影响传动误差的重要因素之一。
制造齿轮时，加工精度越高产生的传动误差就越小。
高精度的加工设备和工艺可以减少齿形误差和齿隙误差的产生。
2. 装配精度：齿轮装配过程中的精度控制也会对传动误差产生重要影响。
装配精度越高，齿轮的传动误差就越小。
装配精度主要包括齿轮齿轮间隙的控制、轴向偏移的控制等。
3. 使用环境：齿轮传动系统的使用环境对传动误差有着重要影响。
高温、高湿、高腐蚀等环境会导致齿轮表面的磨损加剧，进而影响传动误差。
4. 负载情况：齿轮传动系统的负载情况也会对传动误差产生影响。
吉林大学19秋学期《公差与技术测量》在线作业一(1)答案
【奥鹏】吉大19秋学期《公差与技术测量》在线作业一
试卷总分:100 得分:100C 2、ACD 3、ABC D B
一、多选题（共10题，40分）
1、影响齿轮传动平稳性的误差项目有（）
A一齿切向综合误差
B齿圈径向跳动
C基节偏差
D齿距累积误差
[分析上述题目，并完成选择]
参考选择是：AC
2、属于位置公差的有（）
A平行度
B平面度
C端面全跳动
D倾斜度
[分析上述题目，并完成选择]
参考选择是：ACD
3、下列说法正确的有（）
A用于精密机床的分度机构、测量仪器上的读数分度齿轮，一般要求传递运动准确B用于传递动力的齿轮，一般要求载荷分布均匀
C用于高速传动的齿轮，一般要求载荷分布均匀
D低速动力齿轮，对运动的准确性要求高
[分析上述题目，并完成选择]
参考选择是：ABC
4、下列公差带形状相同的有( )
A轴线对轴线的平行度与面对面的平行度
B径向圆跳动与圆度
C同轴度与径向全跳动
D轴线对面的垂直度与轴线对面的倾斜度
[分析上述题目，并完成选择]
参考选择是：BD
5、圆柱度公差可以同时控制（）
A圆度
B素线直线度
C径向全跳动
D同轴度
[分析上述题目，并完成选择]
参考选择是：AB
6、下列测量中属于相对测量的有( )
A用千分尺测外径
B用光学比较仪测外径
C用内径百分表测内径
D用内径千分尺测量内径。
齿轮精度出现偏差的5大原因
齿轮精度出现偏差的5大原因来源：机械论坛（）1.齿圈径向跳动误差(即几何偏心)齿圈径向跳动是指在齿轮一转范围内，测头在齿槽内或轮齿上，与齿高中部双面接触，测头相对于轮齿轴线的最大变动量。
也是轮齿齿圈相对于轴中心线的偏心，这种偏心是由于在安装零件时，零件的两中心孔与工作台的回转中心安装不重合或偏差太大而引起。
或因顶尖和顶尖孔制造不良，使定位面接触不好造成偏心，所以齿圈径跳主要应从以上原因分析解决。
2.公法线长度误差(即运动偏心)滚齿是用展成法原理加工齿轮的，从刀具到齿坯间的分齿传动链要按一定的传动比关系保持运动的精确性。
但是这些传动链是由一系列传动元件组成的。
它们的制造和装配误差在传递运动过程中必然要集中反映到传动链的末端零件上，产生相对运动的不均匀性，影响轮齿的加工精度。
公法线长度变动是反映齿轮牙齿分布不均匀的最大误差，这个误差主要是滚齿机工作台蜗轮副回转精度不均匀造成的，还有滚齿机工作台圆形导轨磨损、分度蜗轮与工作台圆形导轨不同轴造成，再者分齿挂轮齿面有严重磕碰或挂轮时咬合太松或太紧也会影响公法线变动超差。
3.齿形误差分析齿形误差是指在齿形工作部分内，包容实际齿形廓线的两理想齿形(渐开线)廓线间的法向距离。
在实际加工过程中不可能获得完全正确的渐开线齿形，总是存在各种误差，从而影响传动的平稳性。
齿轮的基圆是决定渐开线齿形的惟一参数，如果在滚齿加工时基圆产生误差，齿形势必也会有误差。
基圆半径R=滚刀移动速度／工作台回转角速度x cos ao (ao为滚刀原始齿形角)，在滚齿加工过程中渐开线齿形主要靠滚刀与齿坯之间保持一定速比的分齿来保证，由此可见，齿形误差主要是滚刀齿形误差决定的，滚刀刃磨质量不好很容易出现齿形误差。
同时滚刀在安装中产生的径向跳动、轴向窜动(即安装误差)也对齿形误差有影响。
常见的齿形误差有不对称、齿形角误差(齿顶变肥或变厚)、产生周期误差等。
4.齿向误差分析齿向误差是在分度圆柱面上，全齿宽范围内，包容实际齿向线的两条设计齿向线的端面距离。
齿轮生产工艺流程
齿轮生产工艺流程展成法是应用齿轮啮合的原理来进行加工的，用这种方法加工出来的齿形轮廓是刀具切削刃运动轨迹的包络线。
齿数不同的齿轮，只要模数和齿形角相同，都可以用同一把刀具来加工。
用展成原理加工齿形的方法有：滚齿、插齿、剃齿、珩齿和磨齿等方法。
其中剃齿、珩齿和磨齿属于齿形的精加工方法。
展成法的加工精度和生产率都较高，刀具通用性好，所以在生产中应用十分广泛。
一、滚齿（一）滚齿的原理及工艺特点滚齿是齿形加工方法中生产率较高、应用最广的一种加工方法。
在滚齿机上用齿轮滚刀加工齿轮的原理，相当于一对螺旋齿轮作无侧隙强制性的啮合，见图9-24所示。
滚齿加工的通用性较好,既可加工圆柱齿轮，又能加工蜗轮；既可加工渐开线齿形，又可加工圆弧、摆线等齿形；既可加工大模数齿轮，大直径齿轮。
滚齿可直接加工8~9级精度齿轮，也可用作7 级以上齿轮的粗加工及半精加工。
滚齿可以获得较高的运动精度，但因滚齿时齿面是由滚刀的刀齿包络而成，参加切削的刀齿数有限，因而齿面的表面粗糙度较粗。
为了提高滚齿的加工精度和齿面质量，宜将粗精滚齿分开。
（二）滚齿加工质量分析1.影响传动精度的加工误差分析影响齿轮传动精度的主要原因是在加工中滚刀和被切齿轮的相对位置和相对运动发生了变化。
相对位置的变化(几何偏心)产生齿轮的径向误差；相对运动的变化(运动偏心)产生齿轮的切向误差。
(1)齿轮的径向误差齿轮径向误差是指滚齿时，由于齿坯的实际回转中心与其基准孔中心不重合，使所切齿轮的轮齿发生径向位移而引起的周节累积公差，如图9—4所示。
齿轮的径向误差一般可通过测量齿圈径向跳动△Fr反映出来。
切齿时产生齿轮径向误差的主要原因如下：①调整夹具时，心轴和机床工作台回转中心不重合。
②齿坯基准孔与心轴间有间隙，装夹时偏向一边。
③基准端面定位不好，夹紧后内孔相对工作台回转中心产生偏心。
(2)齿轮的切向误差齿轮的切向误差是指滚齿时，实际齿廓相对理论位置沿圆周方向(切向)发生位移，如图9-5所示。
齿轮误差分析
1.1 齿圈径向跳动误差(即几何偏心)齿圈径向跳动是指在齿轮一转范围内，测头在齿槽内或轮齿上，与齿高中部双面接触，测头相对于轮齿轴线的最大变动量。
也是轮齿齿圈相对于轴中心线的偏心，这种偏心是由于在安装零件时，零件的两中心孔与工作台的回转中心安装不重合或偏差太大而引起。
或因顶尖和顶尖孔制造不良，使定位面接触不好造成偏心，所以齿圈径跳主要应从以上原因分析解决。
1．2公法线长度误差(即运动偏心)滚齿是用展成法原理加工齿轮的，从刀具到齿坯间的分齿传动链要按一定的传动比关系保持运动的精确性。
但是这些传动链是由一系列传动元件组成的。
{HotTag}它们的制造和装配误差在传递运动过程中必然要集中反映到传动链的末端零件上，产生相对运动的不均匀性，影响轮齿的加工精度。
公法线长度变动是反映齿轮牙齿分布不均匀的最大误差，这个误差主要是滚齿机工作台蜗轮副回转精度不均匀造成的，还有滚齿机工作台圆形导轨磨损、分度蜗轮与工作台圆形导轨不同轴造成，再者分齿挂轮齿面有严重磕碰或挂轮时咬合太松或太紧也会影响公法线变动超差。
1．3齿形误差分析齿形误差是指在齿形工作部分内，包容实际齿形廓线的两理想齿形(渐开线)廓线间的法向距离。
在实际加工过程中不可能获得完全正确的渐开线齿形，总是存在各种误差，从而影响传动的平稳性。
齿轮的基圆是决定渐开线齿形的惟一参数，如果在滚齿加工时基圆产生误差，齿形势必也会有误差。
基圆半径R= 滚刀移动速度／工作台回转角速度x cos ao (ao为滚刀原始齿形角)，在滚齿加工过程中渐开线齿形主要靠滚刀与齿坯之间保持一定速比的分齿来保证，由此可见，齿形误差主要是滚刀齿形误差决定的，滚刀刃磨质量不好很容易出现齿形误差。
同时滚刀在安装中产生的径向跳动、轴向窜动(即安装误差)也对齿形误差有影响。
常见的齿形误差有不对称、齿形角误差(齿顶变肥或变厚)、产生周期误差等。
1．4齿向误差分析齿向误差是在分度圆柱面上，全齿宽范围内，包容实际齿向线的两条设计齿向线的端面距离。
轴类零件的材料与热处理
轴类零件的材料与热处理一般轴类零件常用中碳钢，如45钢，经正火、调质及部分表面淬火等热处理，得到所要求的强度、韧性和硬度。
对中等精度而转速较高的轴类零件，一般选用合金钢（如40Cr等），经过调质和表面淬火处理，使其具有较高的综合力学性能。
对在高转速、重载荷等条件下工作的轴类零件，可选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢，经渗碳淬火处理后，具有很高的表面硬度，心部则获得较高的强度和韧性。
对高精度和高转速的轴，可选用38CrMoAl 钢，其热处理变形较小，经调质和表面渗氮处理，达到很高的心部强度和表面硬度，从而获得优良的耐磨性和耐疲劳性。
附：钢的淬火与回火是热处理工艺中很重要的、应用非常广泛的工序。
淬火能显著提高·钢的强度和硬度。
如果再配以不同温度的回火，即可消除（或减轻）淬火内应力，又能得到强度、硬度和韧性的配合，满足不同的要求。
所以，淬火和回火是密不可分的两道热处理工艺。
车床主轴加工工艺过程分析⑴ 主轴毛坯的制造方法锻件，还可获得较高的抗拉、抗弯和抗扭强度。
⑵ 主轴的材料和热处理45钢，普通机床主轴的常用材料，淬透性比合金钢差，淬火后变形较大，加工后尺寸稳定性也较差，要求较高的主轴则采用合金钢材料为宜。
①毛坯热处理采用正火，消除锻造应力，细化晶粒，并使金属组织均匀。
②预备热处理粗加工之后半精加工之前，安排调质处理，提高其综合力学性能③最终热处理主轴的某些重要表面需经高频淬火。
最终热处理一般安排在半精加工之后，精加工之前，局部淬火产生的变形在最终精加工时得以纠正。
加工阶段的划分①粗加工阶段用大的切削用量切除大部分余量，及时发现锻件裂纹等缺陷。
②半精加工阶段为精加工作好准备③精加工阶段把各表面都加工到图样规定的要求。
粗加工、半精加工、精加工阶段的划分大体以热处理为界。
工序顺序的安排毛坯制造——正火——车端面钻中心孔——粗车——调质——半精车表面淬火——粗、精磨外圆——粗、精磨圆锥面——磨锥孔。
齿轮的误差及其分析
齿轮误差及其分析第一节：渐开线圆柱齿轮精度和检测对于齿轮精度，主要建立了下列几个方面的评定指标：一．运动精度：评定齿轮的运动精度，可采用下列指标：1．切向综合总偏差F i′：定义：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，（实际转角与公称转角之差的总幅度值）被测齿轮的实际转角与理论转角的最大差值。
切向综合总偏差F i′。
（它反映了齿轮的几何偏心、运动偏心和基节偏差、齿形误差等综合结果。
）ΔF i2．齿距累积总偏差F p，齿距累积偏差F pk。
定义：齿轮同侧齿面任意弧段（k=1或k=z）的最大齿距累积偏差。
它表现为齿距累积偏差曲线的总幅值。
——齿距累积总偏差。
在分度圆上，k个齿距的实际弧长与公称弧长之差的最大绝对值，称k个齿距累积误差ΔF pk。
k为2到小于Z/2的正数。
这两个误差定义虽然都是在分度圆上，但实际测量可在齿高中部进行。
这项指标主要反映齿轮的几何偏心、运动偏心。
用ΔF p 评定不如ΔF i′全面。
因为ΔF i是在连续切向综合误差曲线上取得的，而ΔF p不是连续的，它是折线。
ΔF i′= ΔF p+ Δf f测量方法：一般用相对法，在齿轮测量机上测量。
3．齿圈径向跳动ΔF r与公法线长度变动ΔF w：ΔF r定义：在齿轮一转围，测头在齿槽，于齿高中部双面接触，测头相对于齿轮轴线的最大变动量。
它只反映齿轮的几何偏心，不能反映其运动偏心。
（用径跳仪测量检测。
）由于齿圈径跳ΔF r 只反映齿轮的几何偏心，不能反映其运动偏心。
因此要增加另一项指标。
公法线长度变动ΔF w。
ΔF w定义：在齿轮一周围，实际公法线长度最大值与最小值之差。
ΔF w=W max-W min测量公法线长度实际是测量基圆弧长，它反映齿轮的运动偏心。
测量方法：用公法线千分尺测量。
4．径向综合误差ΔF i″和公法线长度变动ΔF w：齿轮的几何偏心还可以用径向综合误差这一指标来评定。
ΔF i″定义：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，双啮中心距的最大变动量。
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影响齿轮工作平稳性的加工误差分析
影响齿轮传动工作平稳性的主要因素是齿轮的齿形误差△ff和基节偏差△fpb。
齿形误差会引起每对齿轮啮合过程中传动比的瞬时变化；基节偏差会引起一对齿过渡到另一对齿啮合时传动比的突变。
齿轮传动由于传动比瞬时变化和突变而产生噪声和振动，从而影响工作平稳性精度。
滚齿时，产生齿轮的基节偏差较小，而齿形误差通常较大。
下面分别进行讨论。
(1)齿形误差
齿形误差主要是由于齿轮滚刀的制造刃磨误差及滚刀的安装误差等原因造成的，因此在滚刀的每一转中都会反映到齿面上。
常见的齿形误差有如图9-6所示的各种形式。
图a为齿面出棱、图b为齿形不对称、图c为齿形角误差、图d为齿面上的周期性误差、图e为齿轮根切。
由于齿轮的齿面偏离了正确的渐开线，使齿轮传动中瞬时传动比不稳定，影响齿轮的工作平稳性。
(2)基节极限偏差滚齿时，齿轮的基节极限偏差主要受滚刀基节偏差的影响。
滚刀基节的计算式为：
pb0=pn0cosα0=pt0cosλ0cosα0≈pt0cosα0
式中：pb0――滚刀基节；
pn0――滚刀法向齿距；
pt0――滚刀轴向齿距；
α0――滚刀法向齿形角；
λ0――滚刀分度圆螺旋升角，一般很小，因此cosλ0≈1。
由上式可见，为减少基节偏差，滚刀制造时应严格控制轴向齿距及齿形角误差，同时对影响齿形角误差和轴向齿距误差的刀齿前刀面的非径向性误差也要加以控制。
影响齿轮接触精度的加工误差分析
齿轮齿面的接触状况直接影响齿轮传动中载荷分布的均匀性。
滚齿时，影响齿高方向的接触精度的主要原因是齿形公差△ff和基节极限偏差△fpb。
影响齿宽方向的接触精度的主要原因是齿向公差△Fβ。
产生齿向公差的主要原因：
（1）滚齿机刀架导轨相对于工作台回转轴线存在平行度误差。
（2）齿坯装夹歪斜由于心轴、齿坯基准端面跳动及垫圈两端面不平行等引起的齿坯安装歪斜，会产生齿向误差。
（3）滚切斜齿轮时，除上述影响因素外，机床差动挂轮计算的误差，也会影响齿轮的齿向误差。