圆柱齿轮精度的综合检测及数据处理.doc

1、实验七 圆柱齿轮精度的综合检测及数据处理一、 实验意义齿轮是用来传递运动或动力的,从传递运动出发，应保证传递运动准确、平稳；从传递动力出发，则应保证传动可靠（承载能力大）和灵活（不发卡、效率高），因此，其使用要求可以归纳为以下四个方面： 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，速度变化不超过一定的限度，可用齿轮一转过程中产生的最大转角误差来表示。对齿轮的此项精度要求，称为运动精度。 2传动的平稳性 传动的平稳性是指齿轮在转一齿范围内，瞬时传动比变化不超过一定的限度。这一变化将会引起冲击，振动和噪声，它可以用转一齿过程中的最大转角误差表示。对齿轮的此项精度要求称为平稳性精度。

2、3载荷分布的均匀性 载荷分布的均匀性是要求一对齿轮啮合时，工作齿面要保证一定的接触面积，从而避免应力集中，减少齿面磨损，提高齿面强度和寿命，这一项要求可用沿轮齿齿长和齿高方向保证一定的接触区域来表示，对齿轮的此项精度要求称为接触精度。4齿侧间隙的合理性齿侧间隙的合理性是指一对齿轮在啮合时，在非工作齿面间存在的间隙。这是为了使齿轮传动灵活，用以贮存润滑油、补偿齿轮的制造与安装误差以及热变形等所需的侧隙。二、 实验目的“圆柱齿轮精度的综合检测及数据处理实验课”是基于研究生对齿轮精度设计及检测内容在本科学习阶段未涉及到的背景下开设的，系统阐述齿轮精度设计和实验技术，同时加强理论和实践相结合。通过本次

3、实验，提高学生对齿轮精度设计所涉及到的相关理论知识以及齿轮精度检测的基本方法和相关仪器、量具的使用方法，进一步强化对理论知识的理解，提高我们的实际动手能力和分析、解决问题的能力，以适应工程实际的需要。三、 实验仪器、设备及材料1. 齿轮齿距检测仪；2. 双面啮合齿轮综合检测仪；3. 公法线千分尺；4. 齿轮齿厚游标卡尺；5. 齿轮径向跳动检测仪。四、 实验内容1. 掌握齿轮精度设计的相关理论知识及齿轮精度检测的基本方法；2. 掌握齿轮双面啮合综合检测仪的工作原理、调整及测量方法；3. 掌握齿轮齿距检测仪工作原理、调整及测量方法；4. 掌握齿轮齿厚游标卡尺、齿轮公法线千分尺的工作原理、调整及测量

4、方法；5. 掌握齿轮跳动检测仪工作原理、调整及测量方法；6. 学会对齿轮各精度测量数据处理的基本方法。（一）用齿距仪测量齿距偏差及齿距累积总偏差一、 仪器：名称：齿轮齿距检查仪 型号：M2-16 刻度值：0.001mm二、 测量方法将仪器放在被测齿轮上（见下图），用定位量脚在被测齿轮顶圆上定位，令固定量脚和活动量脚在同侧相邻两齿的齿高中部与齿面接触，以该齿轮上任意一个齿距为基准齿距，把仪器指示表指针调整到零位，依次测出其余齿距对基准齿距的偏差，然后通过数据处理，求得齿距偏差和齿距累积总偏差的值。齿轮齿距检查仪1仪器主体；2指示表夹紧螺钉；3活动量脚；4仪器定位点共有两点，测量时与齿轮端面靠紧；

5、5固定量脚，其位置按被测齿轮的模数m进行调节；6量脚的固定螺钉；7仪器支脚，共有三只，测量时应在齿轮顶圆上；8支脚7的固定螺钉；9指示表三、被测齿轮的技术数据和要求模数m= 5 mm； 齿数z=28 精度等级：8级 按标准GB/T10095.122001查出被测齿轮规定值： 齿距累积总公差Fp= 72 um， 齿距极限偏差fpt= 20 um。四、测量数据记录及其处理 齿序齿距相对偏差齿距偏差相对齿距累积总偏差齿序号与平均值乘积绝对齿距累积总偏差10-7.50+7.5-7.52+9+2.5+9+15-630-7.5+9+22.5-13.54+7-0.5+16+30-145+1-6.5+17+3

6、7.5-20.56+12+3.5+29+45-167+1-6.5+30+52.5-22.58+2-5.5+32+60-289+12+4.5+44+67.5-23.510-1-8.5+43+75-3211+5-2.5+48+82.5-34.512+19+11.5+67+90-2313+11+3.5+78+97.5-19.514+7-0.5+85+105-2015+23+15.5+108+112.5-4.5160-7.5+108+120-1217+6-1.5+114+127.5-13.518+7-0.5+121+135-1419+13-5.5+134+142.5-8.520+3-4.5+137+1

7、50-1321+10+2.5+147+157.5-10.522+16+8.5+163+165-223+13+5.5+176+172.5+4.524+15+7.5+191+180+1125+14+6.5+205+187.5+1826+6-1.5+211+195+1627-7-14.5+204+202.5+2.528+6-1.5+210+2100 齿距偏差 齿距累积总偏差 1 计算法 按k值的计算方法及公式，计算出k值 =210/28=7.5 结果：齿距偏差fpt = +15.5 um 齿距累积总偏差Fp= 52.5 um。 2作图法 根据以上计算数据，以横坐标代表齿序，纵坐标代表相对齿距累积总偏

8、差 绘出如图所示折线，连接曲线首尾两点，过曲线的最高点与最低点，作两条直线与该连线平行，两平行线沿纵坐标方向的距离即代表齿距累积总偏差值。 结果： 由图可看出齿距累积总偏差。五、结论： 查标准GB/T10095.122001，齿距极限偏差为。实测，所以单个齿距极限偏差没超过标准，该齿轮齿距极限偏差合格。根据标准GB/T10095.122001，齿距累积总公差Fp=72 um。实测Fp= 所以该齿轮齿距累积总偏差合格。六、用计算机语言编制数据处理程序 利用MATLAB软件编制的计算工程程序如下：clearclc A= 0 9 0 7 1 12 1 2 12 -1 5 19 11 7 23 0 6

9、 7 13 3 10 16 13 15 14 6 -7 14;n=numel(A);C=zeros(1,n);temp=0;for i=1:n C(1,i)=temp+A(1,i); temp=C(1,i);endK=C(1,n)/n;D=zeros(1,n)for i=1:n D(1,i)=K*i;endB=zeros(1,n);for i=1:n B(1,i)=A(1,i)-K;endE=C-D;fid=fopen(data.txt,wt);fprintf(fid,%5.1ft,A);fprintf(fid,n);fprintf(fid,%5.1ft,B);fprintf(fid,n);f

10、printf(fid,%5.1ft,C);fprintf(fid,n);fprintf(fid,%5.1ft,D);fprintf(fid,n);fprintf(fid,%5.1ft,E);（二）齿轮公法线长度变动Fw的测量 一、量具名称：公法线干分尺；规格：2550mm；刻度值：0.01mm二、测量原理公法线长度L是指跨过n个齿的异侧齿形间的两平行平面间的距离，如图中L所示。公法线长度变动量Fw，是指同一齿轮上公法线的最大长度与最小长度之差，这个指标可以反映齿轮的运动偏心，它是控制运动精度中切向误差的质量指标。三、被测齿轮的技术数据和要求 m=1.5 mm z=68 。=20 精度等级：8F

11、G GB/T10095.122001四、按齿轮标准查出被测齿轮公法线长度变动公差： Fw=37um五、计算L、n、d公法线长度公称尺寸L=m(2.952(n-0.5)+0.014z)测量齿数（跨齿数）n=0.111z+0.5齿轮直径（分度园）=mz n=0.11168+0.5=8.048， 取n=8 L=1.5(2.952(8-0.5)+0.01468)=34.638mm d=mz=1.568=102mm六、测量数据记录（单位mm）测量顺序读数值134.942mm234.938mm335.144mm435.254mm535.052mm635.011mm735.010mm834.952mm934

12、.962mm结果： Fw=35.254-34.938=0.316mm Fw=316um七、结论：FwFw 不合格（三）齿轮齿厚偏差Esn的测量一、量具名称：齿厚游标卡尺，刻度值：0.02mm二、测量原理对于直齿圆柱齿轮，齿厚偏差Esn是指在分度圆柱面上，齿厚的实际值与公称（理论）值之差。用齿厚卡尺测齿厚时，首先将齿厚卡尺的齿高卡尺调至相应于分度圆弦齿高位置，然后用宽度游标卡尺测出分度圆弦齿厚（实际）值。由于分度圆弦齿厚偏差近似等于分度圆齿厚偏差，所以分度圆齿厚偏差为：分度圆齿厚偏差=分度圆实际弦齿厚-分度圆公称弦齿厚分度圆弦齿高和弦齿厚计算分式为： 分度圆齿厚偏差合格条件 EsniEsnEsn

13、s三、被测齿轮的技术数据和要求 m= 5mm z= 28 。=20精度等级四、计算，分度圆弦齿高 分度圆弦齿厚 =5mm =7.85mm五、测量简图六、测量结果齿序实际（mm）公称（mm）Esns（um）17.70mm7.85mm-0.1527.90mm+0.0537.80mm-0.0547.80mm-0.0557.68mm-0.1767.78mm-0.0777.70mm-0.1587.60mm-0.2597.68mm-0.17七、结论 实测齿厚偏差最大值 Esns= +0.05 um 实测齿厚偏差最小值 Esni= -0.25um（四）用双面啮合综合检查仪测量径向综合偏差一、仪器型号 310

14、1 仪器名称 双面啮合综合检查仪 刻度值 0.001mm 二、测量原理径向综合偏差是指模数相同的被测齿轮与理想精确的测量齿轮双面啮合时，在被测齿轮一周内，双啮中心距的最大变动量。径向一齿综合偏差是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮，（比被测齿轮精度高23级）在被测齿轮一个周节角时，双啮中心距的最大变动量。双啮综合测量的被测参数是中心距的变化量。浮动拖板5在弹簧力作用下，使分别安装在浮动拖板与固定拖板心轴上的被测齿轮与标准齿轮无侧隙的啮合，转动被测齿轮，若被测齿轮有误差，则在被测齿轮一周中，双啮中心距的变化将使浮动滑座产生位移，通过指示表将位移量读数读出来或由自动记录装置绘出误差曲线。双啮中心距的变

15、化，不仅反映了齿轮的径向偏差，同时也间接地反映了齿轮的基节齿形齿距等偏差。但这种双面啮合与齿轮实际传动啮合不符，所以不如单面啮合检查那样理想。三、被测齿轮的技术数据和要求： 模数m= 5 mm; 齿数Z= 28 ； 精度等级 8级 径向综合总公差 102 m一齿径向综合公差 44 m四、测量数据记录及其作图处理 1测量数据记录齿序Z读数：m齿序Z读数：m齿序Z读数：m齿序Z读数：m齿序Z读数：m齿序Z读数：m最大最小最大最小最大最小最大最小最大最小最大最小1006+34+2711+32+1516+8-421+15+626+2-162+8-27+39+812+24+1017+4-622+1403

16、+18+38+43+3513+23+918+8-223+9-74+22+119+49+3214+12+219+8-324-1-135+30+310+36+2915+12+120+14-125+3-81 制作误差曲线进行数据处理2 结果： 一齿径向综合偏差27m 径向综合偏差65m五、结论做出合格性结论 ，故 （五）用齿轮跳动检查仪测量径向跳动偏差一、 仪器 名称：齿轮跳动检查仪； 型号：3101； 刻度值：0.001mm二、 测量原理齿圈径向跳动Fr是指齿轮的固定弦至齿轮的回转中心线距离的不均匀性。以40 锥形量头放入齿间（或在齿厚上放入V型量头）逐步测出径向的相对值，在齿轮一圈中指示表读数最

17、大变动量，即齿圈径向跳动偏差Fr。可用坐标表示，此时Fr为曲线最高点与最低点沿坐标的距离。三、 被测齿轮的技术数据和要求 m=2mm z= 60 。=20 精度等级：8级四、按齿轮标准查出被测齿轮径向跳动公差： Fr = 42m五、 测量数据记录 齿序读数齿序读数齿序读数齿序读数1016-0.02831-0.04546-0.0112-0.00417-0.03132-0.04147-0.0033-0.00218-0.03033-0.0384804-0.00319-0.03134-0.03549+0.00350.00520-0.02935-0.02950+0.00260.01521-0.03236

18、-0.02851+0.00470.01822-0.03437-0.03252+0.00680.00723-0.03638-0.02853+0.0069024-0.04139-0.02954+0.01010-0.00825-0.04240-0.02455+0.01611-0.01426-0.04541-0.02456+0.02412-0.01527-0.04542-0.01857+0.02013-0.01828-0.04443-0.02258+0.00814-0.02529-0.04244-0.01659+0.00215-0.02630-0.04345-0.01660-0.003六、画测量曲线图