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摘要

我國機械工業(yè)迅速發(fā)展的今天，每年所生產的齒輪數以千萬計，而加工時由于機床，刀具及工件系統(tǒng)的影響，被切齒輪的齒形會產生一定的誤差。這個誤差如果不能控制在一定范圍內，將會影響齒輪傳動的平穩(wěn)性，并引起噪音和振動。因此對齒形誤差進行測量是評定齒輪質量的一個重要方面。同時還能從中分析出產生誤差的原因，并研究出提高質量的措施。

隨著科學技術和制造業(yè)的發(fā)展，許多機器和設備所需的動力速度愈來愈大，因而對齒輪的精度要求也將越來越高。一些老式的齒輪測量儀已經跟不上時代的步伐，但在其基礎上，通過某些方面的改進，可使之重新煥發(fā)青春，以免過早淘汰。

本次設計的目的是對一臺單盤式漸開線檢查儀進行改裝，以改善其功能。

原來的單盤式漸開線檢查儀，存在著諸多不足，在設計過程中，我著重考慮了以下三個方面的不足：

一、定位裝置采用圓錐定位，限制了儀器只能測量帶孔齒輪，而對帶軸齒無能為力。

二、每次測量均要以繁瑣的中調零過程來保證測量的準確性。

三、采用百分表讀數，精度太低。

針對這幾個不足，我作如下進：

一、定位裝置采用頂尖定位，使儀器可測帶軸齒輪，擴大了儀器使用范圍。

二、在儀器中增設了對中調零裝置，使這一過程得到簡化。

三、用傳感器代替百分表讀數，效率和精度大大提高。

由此可見，通過定位裝置，對中裝置，記錄裝置三方面的改進，儀器在通用性，高效性準確性等到方面有了很大改善，達到了設計任務的要求。

關鍵詞：定位裝置，對中裝置，記錄裝置，通用性，準確性

1設計任務

要求：一、改進定位裝置；

二、改進對中調零裝置；

三、改進記錄裝置；

四、進行精度分析，須能夠測量分度圓直徑100左右，6-9級精度的齒輪法向模數目3.5~6.3。

目的：對實驗室的單盤式漸開線檢查儀進行改裝，以改善其功能。

齒輪傳動的基本要求

瞬時傳動比基本不變，否則傳動將不平穩(wěn)，不準確。齒輪傳動中反映瞬時傳動比變化的因素很多，如周節(jié)、基節(jié)、公法線變動，齒形等。齒輪傳動裝置由齒輪副、軸、軸承及機座組成，其運動質量與互換性主要取決于齒輪的加工和安裝精度。同于齒輪廣泛地用于傳遞運動和動力。因此，各種機器和儀器的工作性能，與齒輪傳動的質量密切相關，對于齒輪傳動，主要由以下四個方面的要求：

一、傳遞運動的準確性

在齒輪副中，從動輪齒數Z2和主動輪齒數Z1的比值叫傳動比，即。傳動比是根據傳動的需要設計的，對于精密機械傳動應保持瞬時傳動比基本不變，否則傳動將不平穩(wěn)，不準確。齒輪傳動中反映瞬時傳動比變化的因素很多，如周節(jié)、基節(jié)、公法線變動，齒形等。

二、傳動的平穩(wěn)性

用于準確傳遞運動和分度的齒輪，如傳動不平穩(wěn)，也無法保證準確和傳遞運動和分度。對于高速旋轉的動力齒輪，它對工作平穩(wěn)性無更高的要求，希望噪音小，沖擊和振動小，這樣不僅可保證工作精度，而且還可以延長壽命。由于加工誤差使得齒輪轉動不可避免地產生瞬時傳動比的變化。轉速時快時慢，從而產生噪音，沖擊

和振動，因此要對它加以限制，即要求齒輪在每一轉中多次重復出現的轉角誤差（高頻誤差）要小。

三、載荷分布的均勻性

對于低速動力齒輪，要求其在嚙合時其齒面的實際接觸面積要

大，而且接觸要密合，這樣齒面載荷分布得均勻，不易磨損，可延長使用壽命，但是由于加工和安裝中有誤差，實際上不可能在全齒寬上接觸，因此要對接觸精度提出要求。

四、齒側間隙

為了潤滑齒面和防止齒輪傳動時因熱膨脹變形引起尺寸的變化甚至卡死，故要求齒輪不接觸的非工作齒面之間有一定的齒側間隙，間隙過大，對需要正反轉的齒輪會引起換向沖擊，對分度用的齒輪則會有較大的空程誤差。

2.2齒輪傳動的公差標準

為了保證齒輪的傳動質量和互換性，要用齒輪傳動公差標準來對齒輪的加工精度提各種不同的要求。

GB10095-88《漸開線圓柱齒輪精度》對圓柱齒輪規(guī)定了幾個精度等級，其中一級最高，以后名級依次降低。對于3~12級精度大致分為三類：

3~5級為高精度級

6~8級為中等精度級

9~12級為低精度級

按齒輪各項誤差的特性和對使用性能的主要影響，將其各項公差或使用偏差分為三個公差組，以滿足各方面精度要求的選擇。

表2.1齒輪公差組

公差組公差與極限偏差項目誤差特性對傳動性能主要影響

Ⅰ

一轉周期誤差傳遞運動的準確性

Ⅱ

一齒誤差、傳動的平穩(wěn)性

Ⅲ

齒向誤差載荷分布均勻性

一般情況下，一個齒輪的三個公差組應選用相同的精度等級，當使用時對齒輪有某個方面的特殊要求時，也可選用不同的精度等級。

2.2.1漸開線圓柱齒輪誤差分析

（一）傳遞運動準確性的誤差

（二）影響傳動平穩(wěn)性的誤差

齒輪傳動是通過齒輪副的嚙合來進行的，所以要使齒輪傳動平穩(wěn)，必須保證齒輪正確連續(xù)嚙合的條件，所謂連續(xù)嚙合是指前一對齒脫離接觸前，后面一對齒進入嚙合，否則如不正確嚙合，傳動將不平穩(wěn)而產生誤差。

1、傳動平穩(wěn)性的誤差因素

影響傳動平穩(wěn)性和引起噪音振動的誤差因素主要是齒輪在一轉過程多

次反復出現的短周期誤差。對高速齒輪副，長周期誤碼差也影響平穩(wěn)性。

由前面漸開線齒輪嚙合原理和條件可知，保證齒輪副瞬間傳動比不變

和正確嚙合的主要條件，是兩齒輪漸開線齒形一致過程中多次反復的轉角誤差，是影響平穩(wěn)性的基本參數。從每個輪齒的嚙合過程也可看出，基節(jié)偏差

將產生撞擊或頂刃嚙合，而輪齒正常進入嚙合到脫離嚙合之前傳動是否平穩(wěn)，則主要取決于齒形誤差。

周節(jié)偏差是反映傳動平穩(wěn)性的另一指標，周節(jié)與基節(jié)有如下幾何關系：

式中分度周壓力角α為20°

上式微分后的近似有：

由上式可以看出，如果周節(jié)存在誤差則必將影響基節(jié)偏差，從而影響齒輪的傳動平穩(wěn)性，但當齒形角的誤碼差存在時，控制周節(jié)偏差并不等同于控制基節(jié)偏差

2.2.2誤差來源

齒形誤差主要來源于齒輪加工機床的周期誤差，刀具誤差以及加工中的振動。機床周期誤差主要是分度蝸桿本身的制造和安裝誤差引起的。有誤差的蝸桿在分度蝸輪的嚙合傳動中，將使蝸輪的轉動呈現以蝸桿每轉一轉為周期的周期性不均勻，其不均勻性取決于蝸桿的頭數。一般機床分度蝸桿多采用單頭所以這種誤碼差在被加工齒輪每轉中的頻率就是分度蝸輪的齒數，它使?jié)u開線齒形上產生波度誤差。

刀具的制造和安裝誤差（徑向跳動和軸向竄動）經常是齒形差的主要來源。就滾齒來說，幾乎滾刀上所有誤差參數都有影響被加工齒輪的齒形誤差。生產實踐表明，齒數少的小齒輪，刀具誤差對齒形誤差的影響尤為突出。但對齒數較多的大齒輪，則機床誤差的影響往往占主導地位。

加工的振動也將引起齒形誤差。特別是對高精度齒輪的加工不可忽視。

由于以上三者的影響。會使切出的輪齒形狀發(fā)生誤差即實際得到的漸

開線齒形如圖2.1中的黑線所示（而其中的Δ是齒頂倒角部分）所謂漸形開線齒形誤差是指在齒輪的端截面上，齒形的工作部分（h）范圍內（齒頂倒

棱部分除外），包容實際齒形距離為最小的兩條設計齒形（B、C）間的法向距離。設計齒形可以是修正的理論漸開線包括修緣齒形，突齒形等。工作齒形不是正確的漸開線時，則其嚙合點的運動理論上已不符合齒輪基本定律，即這時的瞬時傳動比將發(fā)生變化，所以齒形誤差會影響傳動的工作平穩(wěn)性。

目錄

1設計任務…………………………………….....……………1

2緒論……………………………………………….………….1

2．1齒輪傳動的基本要求………….……………………….…....1

2．2齒輪傳動的公差標準……….…………………….…………2

2．2．1漸開線圓柱齒輪誤差分析……………………...3

2．2．2誤差來源…………………………………………4

3漸開線及其特點.………………………………...…………..5

3．1漸開線定義及特點……………………………………..……..5

3．2漸開線理論在齒檢儀上的應用………………………..….….8

4原單盤式漸開線檢查儀簡介……………………….…….....9

5齒形測量儀器參考…………………………………..………12

5．1漸開線齒形的測量…………………………………………..12

5．2漸開線儀器及其測量原理…………………………………..12

5．2．1漸開線比較測量儀…………………………..……12

5．2．2漸開線絕對測量儀……………………………..…25

5．2．3電子范成式漸開線檢查儀………………..………27

6方案選擇………………….………….………..…..….……..30

6．1方案選擇1：關于定位裝置………………………………30

6．2方案選擇2：關于對中調零裝置…………………………32

6．2．1原單盤式漸開線檢查儀存在的不足…………..…32

6．2．2改進思路………………………………….……..…33

6．2．3采用什么樣的限位裝置………………………..…33

6．3方案選擇3：關于記錄裝置………………………………34

6．3．1單盤式漸開線檢查儀存在的不足……………..…34

6．3．2改進思路………………………………………..…35

6．3．3采用什么類型的傳感器…………………….……35

7單盤式漸開線檢查儀精度分析……………..……………....37

7．1誤差分析概述……………………..………….……………37

7．2精度分析…………………………..…………………….…38

7．2．1上下頂尖同軸度誤差……………………………38

7．2．2主軸回轉跳動誤差………………………………40

7．2．3儀器總誤差…………………..…………..………45

7．2．4判斷精度達以要求否………………..…..………45

8結束語…………………………………….………………....46

9參考文獻……………………………….…………...……….47

10致謝……………………………………..…………...……..49