本科课件-互换性与技术测量(全套).ppt
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1、第十章 圆锥的互换性及检测本章要点:1.了解圆锥公差配合的术语及圆锥配合的形成、种类、特点。2.掌握圆锥配合的公差与配合标准中规定的四个公差项目及选用、标注。3.了解圆锥工件的常用测量方法。圆锥有内圆锥(圆锥孔)和外圆锥(圆锥轴)两种,其主要几何参数为圆锥角、圆锥直径、圆锥长度和锥度C等。母线轴线圆锥表面/2LdiDiDexLdedx图2 内、外圆锥图1圆锥表面第第6章章圆锥和角度的公差配合及检测圆锥和角度的公差配合及检测一、圆锥及其配合的主要几何参数1 圆锥公差的基本术语 1)公称圆锥 设计给定的理想形状圆锥称为公称圆锥。圆锥素线a实际圆锥角daAAAA图3 实际圆锥与实际圆锥直径第第5章章
2、 表面粗糙度及测量表面粗糙度及测量二、圆锥公差 2)实际圆锥 实际存在并与周围介质分隔的圆锥称为实际圆锥,实际圆锥上的任一直径称为实际圆锥直径。4.极限圆锥 指与公称圆锥共轴且圆锥角相等,直径分别为上极限尺寸和下极限尺寸)的两个圆锥。极限圆锥是实际圆锥允许变动的界限,合格的实际圆锥必须在两极限圆锥限定的空间区域之内。Dmin圆锥素线的形状公差带实际圆锥极限圆锥L圆锥直径公差区ATD/2AAA圆锥素线的形状公差带TD/2Dmaxdmindmax 图4 极限圆锥与圆锥公差区 3.实际圆锥角a 在实际圆锥的任一轴向截面内,包容圆锥素线且距离为最小的两对平行直线之间的夹角称为实际圆锥角。第第6章章圆锥
3、和角度的公差配合及检测圆锥和角度的公差配合及检测 5.极限圆锥直径 极限圆锥上的任一直径。对任一给定截面的圆锥直径dx,它有dx max和dx min。极限圆锥直径是圆锥直径允许变动的界限值。6.极限圆锥角 允许的上极限或下极限圆锥角。L圆锥角公差区 ATD/2minAT/2max图5 极限圆锥角与圆锥角公差区第第6章章圆锥和角度的公差配合及检测圆锥和角度的公差配合及检测三、圆锥公差项目、公差值和给定方法 1.圆锥公差项目和公差值 为了满足圆锥联结功能和使用要求,圆锥公差国标GB/T113342005规定了圆锥公差项目包括圆锥直径公差、圆锥角公差、圆锥的形状公差和给定截面圆锥直径公差4项。2.
4、圆锥公差的给定方法 对于一个具体的圆锥工件,并不都需要给定教材表6-3中的四项公差,而是根据工件的不同要求来给公差项目。GB/T113342005中规定了两种圆锥公差的给定方法:方法一 给出圆锥的理论正确圆锥角(或锥度C)和圆锥直径公差TD,由TD确定两个极限圆锥,所给出的圆锥直径公差具有综合性。方法二 同时给出给定截面圆锥直径公差TDS和圆锥角公差AT。给出的TDS和AT是独立的,彼此无关,应分别满足这两个公差的要求,两者关系相当于独立原则,该方法是在假定圆锥素线为理想直线的情况下给出的。第第6章章圆锥和角度的公差配合及检测圆锥和角度的公差配合及检测 minmaxDminDmaxTD/2TD
5、/2 6030 55450.0460AT/2dmaxTDS/2AT/2AT/2AT/2AT/2dminAT/2给定截面图9 用圆锥直径误差TD控制圆锥误差图10 圆锥公差给定方法方法二标注 图11 给定截面圆锥直径公差TDS与圆锥角公差AT的关系第第6章章圆锥和角度的公差配合及检测圆锥和角度的公差配合及检测 圆锥配合是指基本圆锥相同的内、外圆锥直径之间,由于结合不同形成的关系。1 圆锥配合的定义 圆锥配合可分为三种,分别是间隙配合、过盈配合、紧密配合(也称过渡配合)。四、圆锥配合2 圆锥配合的种类第第6章章圆锥和角度的公差配合及检测圆锥和角度的公差配合及检测 1)间隙配合 间隙配合是指具有间隙
6、的配合。间隙的大小可以在装配时和在使用中通过内、外圆锥的轴向相对位移来调整。间隙配合主要用于有相对转动的机构中,例如精密车床主轴轴颈与圆锥滑动轴承衬套的配合。2)过盈配合 过盈配合是指具有过盈的配合。过盈的大小也可以通过内、外圆锥的轴向相对位移来调整。在承载情况下利用内、外圆锥间的摩擦力自锁,可以传递很大的转矩。例如钻头、铰刀和铣刀等工具锥柄与机床主轴锥孔的配合。3)紧密配合(也称过渡配合)紧密配合是指可能具有间隙,也可能具有过盈的配合。其中,要求内、外圆锥紧密接触,间隙为零或稍有过盈的配合称为紧密配合,此类配合具有良好的密封性,可以防止漏水和漏气。它用于对中定心或密封。为了保证良好的密封,对
7、内、外圆锥的形状精度要求很高,通常将它们配对研磨,这类零件不具有互换性。第第6章章圆锥和角度的公差配合及检测圆锥和角度的公差配合及检测 1.结构型圆锥配合 结构型圆锥配合是指由内、外圆锥本身的结构或基面距确定它们之间最终的轴向相对位置,从而获得指定配合性质的圆锥配合。2位移型圆锥配合 位移型圆锥配合有两种形成方法。终止位置实际初始位置EaPfPa实际初始位置终止位置装配力PaPfEa图14作一定轴向位移确定轴向位置 图15施加一定装配力确定轴向位置3 圆锥配合的形成第第6章章圆锥和角度的公差配合及检测圆锥和角度的公差配合及检测五、未注圆锥公差角度的极限偏差 国家对金属切削加工工件的未注公差角度
8、规定了极限偏差,见表1。以角度的短边长度查取。用于圆锥时,以圆锥素线长度查取。表1 未注公差角度极限偏差 公差等级长 度(mm)10 1050 50120 120400 400 m(中等级)土1 士30 土20 士10 土5 c(粗糙级)土130 士1 土30 土15 土lO v(最粗级)土3 土2 土1 土30 土20第第6章章圆锥和角度的公差配合及检测圆锥和角度的公差配合及检测六、锥度的检测 1量规检验法量规检验法 大批量生产条件下,圆锥的检验多用圆锥量规。圆锥量规用来检验实际内、外圆锥工件的锥度和直径偏差。2间接测量法间接测量法 图17用正弦规测量锥度第第6章章圆锥和角度的公差配合及检测
9、圆锥和角度的公差配合及检测 圆锥的公差配合,具有对中性好,加工精度高的特点。圆锥配合的形成有两种:结构型配合有保证基面距得到圆锥间的间隙或过盈;而位移型配合是由轴向位移量Ea,得到圆锥间的间隙或过盈的。圆锥公差的项目有4个,即圆锥直径公差TD、给定截面圆锥直径公差TDS、圆锥角公差AT和圆锥的形状公差TF。对圆锥工件的测量,批量生产时,多用圆锥量规;单项或精密测量时用正弦规或光学分度头测量。本章小结:第第1111章章 圆柱齿轮传动的互换性及检测圆柱齿轮传动的互换性及检测本节重点内容:本节重点内容:明确齿轮传动的四项基本要求明确齿轮传动的四项基本要求 理解单个齿轮理解单个齿轮1414项偏差及齿厚
10、偏差的代号、含义项偏差及齿厚偏差的代号、含义和对齿轮工作性能的影响和对齿轮工作性能的影响 了解上述偏差常用的检测方法了解上述偏差常用的检测方法11.1 概述概述一、对齿轮传动的使用要求一、对齿轮传动的使用要求1.1.传递运动的准确性传递运动的准确性 要求从动轮和主动轮运动协调,限制齿轮在一转要求从动轮和主动轮运动协调,限制齿轮在一转范围内传动比的变化幅度。范围内传动比的变化幅度。l 举例:读数装置和分度机构的齿轮举例:读数装置和分度机构的齿轮2.2.传递运动的平稳性传递运动的平稳性 要求齿轮在一转范围内多次重复的瞬时传要求齿轮在一转范围内多次重复的瞬时传动比的变化尽量小,以减小齿轮传动中的冲动
11、比的变化尽量小,以减小齿轮传动中的冲击、振动和噪声,保证传动平稳。击、振动和噪声,保证传动平稳。l 举例:汽车和拖拉机变速齿轮、机床变速举例:汽车和拖拉机变速齿轮、机床变速箱中的齿轮箱中的齿轮一、对齿轮传动的使用要求一、对齿轮传动的使用要求3.3.载荷分布的均匀性载荷分布的均匀性 要求传动时工作齿面接触良好,在全齿宽要求传动时工作齿面接触良好,在全齿宽上承载均匀,避免载荷集中于局部区域引起上承载均匀,避免载荷集中于局部区域引起过早磨损,以提高齿轮的使用寿命。过早磨损,以提高齿轮的使用寿命。l 举例:低速重载齿轮,如起重机械、重型举例:低速重载齿轮,如起重机械、重型机械机械一、对齿轮传动的使用要
12、求一、对齿轮传动的使用要求4.4.合理的齿侧间隙合理的齿侧间隙 要求齿轮副的非工作齿面要有一定的侧隙要求齿轮副的非工作齿面要有一定的侧隙,用以补偿齿轮的制造误差、安装误差和热,用以补偿齿轮的制造误差、安装误差和热变形,从而防止齿轮传动发生卡死现象;还变形,从而防止齿轮传动发生卡死现象;还可用于存储润滑油,以保证良好的润滑。可用于存储润滑油,以保证良好的润滑。l 举例:高速重载下工作的齿轮,如汽轮机举例:高速重载下工作的齿轮,如汽轮机减速器齿轮减速器齿轮一、对齿轮传动的使用要求一、对齿轮传动的使用要求渐开线的形成:渐开线的形成:当一直线当一直线n-n沿一个圆沿一个圆的圆周作纯滚动时,直的圆周作纯
13、滚动时,直线上任一点线上任一点K的轨迹的轨迹基圆渐开线AK展角发生线渐开线的形成渐开线的形成齿轮的加工方法齿轮的加工方法成形法成形法展成法展成法二、齿轮的主要加工误差二、齿轮的主要加工误差 分度蜗轮 o2 o 蜗杆 齿轮坯 滚刀 ed o1 o2 ek o o1 e e 滚齿机加工齿轮滚齿机加工齿轮l 几何偏心误差几何偏心误差l 运动偏心误差运动偏心误差l 机床传动链周期误差。机床传动链周期误差。分度蜗杆有安装偏心和轴向窜动两种,使分度蜗杆有安装偏心和轴向窜动两种,使蜗轮(齿坯)转速不均匀,加工出的齿轮有齿蜗轮(齿坯)转速不均匀,加工出的齿轮有齿距偏差和齿形误差两种。距偏差和齿形误差两种。l
14、滚刀的制造误差和安装误差滚刀的制造误差和安装误差 l 齿坯本身的误差齿坯本身的误差二、齿轮的主要加工误差二、齿轮的主要加工误差1.产生误差的原因:产生误差的原因:2.齿轮加工误差分类:齿轮加工误差分类:l 长周期误差和短周期误差长周期误差和短周期误差 齿轮回转一周出现一次的周期误差称为长周期误差。齿轮回转一周出现一次的周期误差称为长周期误差。长周期误差主要由几何偏心和运动偏心产生。长周期误差主要由几何偏心和运动偏心产生。长周期误长周期误差主要影响齿轮传动的准确性,当转速较高时,也影响差主要影响齿轮传动的准确性,当转速较高时,也影响齿轮传动的平稳性。齿轮传动的平稳性。齿轮转动一个齿距中出现一次或
15、多次的周期性误差齿轮转动一个齿距中出现一次或多次的周期性误差称为短周期误差称为短周期误差。短周期误差主要由机床传动链和滚刀短周期误差主要由机床传动链和滚刀制造误差与安装误差产生的,短周期误差主要影响齿轮制造误差与安装误差产生的,短周期误差主要影响齿轮传动的平稳性。传动的平稳性。2.齿轮加工误差分类:齿轮加工误差分类:l 径向误差、切向误差、轴向误差径向误差、切向误差、轴向误差误差方向误差方向 具有径向误差具有径向误差的齿轮的齿轮 具有切向误差具有切向误差的齿轮的齿轮 第第9章章 渐开线圆柱齿轮传动的互换性渐开线圆柱齿轮传动的互换性 一、影响齿轮传动准确性的主要误差及检测一、影响齿轮传动准确性的
16、主要误差及检测11.2 圆柱齿轮的误差评定参数及检测圆柱齿轮的误差评定参数及检测1 1切向综合误差切向综合误差2 2齿距累积误差、齿距累积误差、k k个齿距累积误差个齿距累积误差3 3齿圈径向跳动齿圈径向跳动4 4切向综合误差切向综合误差5 5公法线长度变动公法线长度变动1切向综合误差切向综合误差iF 360 fi 0 转角误差 Fi 被测齿轮与理想精确的测量齿轮单面啮合检验时,在被测齿轮一转内,实际转角与公称转角之差的总幅度值,以分度圆弧长计值。切向综合误差的检测切向综合误差的检测 单啮仪的原理图单啮仪的原理图 1-被测齿轮;2-测量齿轮;3、4-摩擦圆盘第第9章章 渐开线圆柱齿轮传动的互换
17、性渐开线圆柱齿轮传动的互换性 2齿距累积误差齿距累积误差 、K个齿距累积误差个齿距累积误差(1)单个齿距偏差 设计齿廓 实际齿廓 在此比例中,FPKFP3 fp10 单个齿距偏差和累积偏差pFpkF 1 2 3 4 5 6 7 8 7 6 5 i 4 实际齿廓 1 2 3 公称齿廓 Fpn Fpn FP FP FPK 齿序 齿距累积误差FP2齿距累积误差齿距累积误差FP、K个齿距累积误差个齿距累积误差pFpkF用齿距仪测量齿距累积总偏差1、3-定位量脚 2-指示表 4-活动量脚 5-固定量脚齿距累积总偏差的检测齿距累积总偏差的检测3.齿圈径向跳动 齿圈径向跳动齿圈径向跳动 rF 指在齿轮一转范
18、围内,测头在齿槽内于齿高中部双面接触,测头相对于齿轮轴线的最大变动量 第第9章章 渐开线圆柱齿轮传动的互换性渐开线圆柱齿轮传动的互换性 4.径向综合误差 iF 径向综合误差是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮径向综合误差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,双啮中心距的最大变双面啮合时,在被测齿轮一转内,双啮中心距的最大变动量。动量。齿轮径向综合总偏差的检测齿轮径向综合总偏差的检测 第第9章章 渐开线圆柱齿轮传动的互换性渐开线圆柱齿轮传动的互换性 5.公法线长度变动 公法线长度变动 wF 公法线长度变动是指在齿轮一周范围内,实际公公法线长度变动是指在齿轮一周范围内,实际公法
19、线长度的最大值与最小值之差。法线长度的最大值与最小值之差。minmaxWWFw公法线长度的测量 公法线千分尺公法线千分尺 第第9章章 渐开线圆柱齿轮传动的互换性渐开线圆柱齿轮传动的互换性 1 1一齿切向综合误差一齿切向综合误差2 2一齿径向综合误差一齿径向综合误差3 3齿形误差齿形误差4 4基节偏差基节偏差5 5齿距偏差齿距偏差6 6螺旋线波度误差螺旋线波度误差二、影响传动平稳性的主要误差项目及检测二、影响传动平稳性的主要误差项目及检测1一齿切向综合误差一齿切向综合误差if单啮仪的原理图1-被测齿轮;2-测量齿轮;3、4-摩擦圆盘切向综合误曲线 指被测齿轮与理想精确的测量齿轮单面啮合时,在被测
20、齿轮一齿距角内,实际转角与公称转角之差的最大幅度值。2一齿径向综合误差一齿径向综合误差 if 指被测齿轮与理想精确的测量齿轮双面啮合时,在被测齿轮一齿距角内,双啮中心距的最大变动量。齿轮径向综合总偏差的检测齿轮径向综合总偏差的检测 3齿形误差齿形误差ff 指在端截面上,齿形工作部分内,包容实际齿形且距离为最小的两条设计齿形间的法向距离 齿形误差 设计齿形 4基节偏差基节偏差pbf 实际基节与公称基节之差称为基节偏差;实际基节是指基圆柱切平面所截两相邻同侧齿面的交线之间的法向距离。基节偏差 基节仪的工作原理图 1-支持爪 2-固定测头 3-指示表 4-杠杆 5-片弹簧 6-活动测头5齿距偏差齿距
21、偏差ptf在端平面上,在接近齿高中部的一个与齿轮轴线同心的圆上,实际齿距与理论齿距的代数差。齿距偏差 在滚齿中,齿距在滚齿中,齿距偏差是由机床传动链偏差是由机床传动链(主要是分度蜗杆跳(主要是分度蜗杆跳动)引起的。所以齿动)引起的。所以齿距偏差可以用来反映距偏差可以用来反映传动链的短周期误差传动链的短周期误差或加工中的分度误差。或加工中的分度误差。6螺旋线波度误差螺旋线波度误差ff指宽斜齿轮齿高中部实际齿线波纹的最大波幅,沿齿面法线方向计值。螺旋线波度误差 螺旋线波度误差螺旋线波度误差主要是由机床分度蜗主要是由机床分度蜗杆副和进给丝杠的周杆副和进给丝杠的周期误差引起的,使齿期误差引起的,使齿侧
22、面螺旋线上产生波侧面螺旋线上产生波浪形误差,是影响齿浪形误差,是影响齿轮传动平稳性的主要轮传动平稳性的主要因素。因素。第第9章章 渐开线圆柱齿轮传动的互换性渐开线圆柱齿轮传动的互换性 1 1齿向误差齿向误差2 2轴向齿距偏差轴向齿距偏差3 3接触线误差接触线误差三、影响载荷分布均匀性的误差项目及检测三、影响载荷分布均匀性的误差项目及检测1齿向误差齿向误差 在分度圆柱面上,尺宽有效部分范围内(端部倒角部分除外),包容实际齿线且距离为最小的两条设计齿线之间的端面距离。齿向误差 齿向误差主要是由齿向误差主要是由机床刀架导轨倾斜和齿机床刀架导轨倾斜和齿坯端面跳动产生的。它坯端面跳动产生的。它是影响齿轮
23、传动承载均是影响齿轮传动承载均匀性的重要指标之一,匀性的重要指标之一,此项误差大时,将使齿此项误差大时,将使齿面单位面积承受的负载面单位面积承受的负载增大,大大降低齿轮使增大,大大降低齿轮使用寿命。用寿命。2接触线误差接触线误差bF 指在基圆柱的切平面内,平行于公称接触线并包容实际接触线的两条最近的直线间的法向距离。接触线及其误差 3轴向齿距偏差误差轴向齿距偏差误差 指在与齿轮基准轴线平行而大约通过齿高中部的一条直线上,任意两个同侧齿面间的实际距离与公称距离之差。轴向齿距偏差 轴向齿距误差影响齿轮齿长方向的接触长度,并使宽斜齿轮有效接触齿数减少,从而影响齿轮承载能力,是齿轮在齿长方向的载荷分布
24、均匀性的评定参数。第第9章章 渐开线圆柱齿轮传动的互换性渐开线圆柱齿轮传动的互换性 四、影响侧隙的评定指标及检测四、影响侧隙的评定指标及检测 侧隙是两个相啮合齿轮的工作齿面相接触侧隙是两个相啮合齿轮的工作齿面相接触时,在两个非工作齿面之间所形成的间隙。时,在两个非工作齿面之间所形成的间隙。侧隙通常用减薄齿厚的方法来获取。侧隙不侧隙通常用减薄齿厚的方法来获取。侧隙不是一个固定值,受到齿轮加工误差及工作状是一个固定值,受到齿轮加工误差及工作状态等因素的影响,在不同的轮齿位置上是变态等因素的影响,在不同的轮齿位置上是变动的。动的。影响侧隙大小和不均匀的主要因素是齿厚。影响侧隙大小和不均匀的主要因素是
25、齿厚。评定侧隙的参数有评定侧隙的参数有齿厚偏差齿厚偏差和和公法线平均长公法线平均长度偏差。度偏差。1齿厚偏差齿厚偏差SE 指分度圆柱面上,齿厚实际值与公称值之差。为了保证最小侧隙,必须规定齿厚的最小减薄量,即齿厚上偏差;为了限制侧隙使之不致过大,必须规定齿厚公差。齿厚极限偏差 分度圆弦齿厚的测量 2公法线平均长度偏差公法线平均长度偏差wmE 公法线平均长度偏差是指齿轮一周范围内,公法线长度平均值与公称值之差。齿轮齿厚的变化必然引起公法线长度的变化,齿轮齿厚减薄时,公法线长度也相应减小,反之亦然。因此可用测量公法线长度来代替测量齿厚。思思 考考 题题 1.1.齿轮的主要参数有哪些?齿轮的主要参数
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