斜齿圆柱齿轮的设计制作及误差测量Word格式文档下载.docx
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（3）坐标测量法是将被测齿形上若干点的实际坐标与理论坐标进行比较的一种测量方法。
采用这种方法测量必须解决两个问
题：
实际坐标的获取；
理论坐标的计算。
该方法的主要问题是计算繁琐，特别是
测点要求多、测点布置有特殊要求时，数据处理工作量大。
1.1.2齿向误差测量现状
渐开线圆柱齿轮分度圆螺旋角误差的测量方法主要为比较法和坐标法。
比较法一般是在导程检查仪或齿形齿向测量仪上实现。
导程检查仪或齿形齿向测量仪将绕轴线的转动与沿轴线的直线运动有机结合起来，形成标准的螺旋运动，然后将标准螺旋线与被测齿轮的螺旋线进行比较，由指示装置或读数装置直接读出分度圆螺旋角误差的测量结果。
坐标法一般是在万能工具显微镜上实现，它根据螺旋线的形成原理，按比例用长度坐标和角度坐标分别测出测头沿轴向的直线位移和齿轮转角，通过理论计算得出分度圆螺旋角误差的测量结果。
若被测齿轮为盘类齿轮，无论采用比较法还是坐标法，都必须用特制芯轴将被测齿轮安装在测量仪器上。
因此，芯轴的加工制造误差、被测齿轮的安装误差以及仪器本身的误差都会影响分度圆螺旋角误差的测量精度。
1.2本课题的任务
1.设计加工斜齿轮
2.通过三坐标测量机测得齿廓、齿向特征点坐标
3．将测得的数据导入AUTOCAD，借助软件分析、评定齿形、齿向误差
4.分析各误差的来源，指导滚齿机床调整，减小加工误差
1.3可行性分析
参照相关设计资料，设计出齿数Z=36,法面模数n=3,螺旋角=11o的斜齿圆柱齿轮，借助金工车间的车床和Y-3180滚齿机床可以加工出该斜齿轮。
由于三坐标测量机具有柔性定位功能,可以建立工件坐标系,使测量数据的处理大大简化。
将被测齿轮任意放在坐标测量机工作台的工作范围内,以斜齿轮的一个精加工表面一一上端面定义XOY平面（z轴），另2个坐标轴同坐标测量机的x轴和y轴同向即可建立工件坐标系。
借助AutoCAD、Matlab6.5等分析软件的曲线拟合及标注功能，可以完成相关误差的测量。
2.齿轮的设计与制作
2.1齿轮的设计
（1）.确定齿轮精度等级
该齿轮主要应用于一般减速器，属于中层硬齿面，故选择齿轮等级为8级
（2）.齿轮各项几何参数的确定
法向模数mi=3
螺旋角=11o
齿数z=36
压力角=20
齿顶圆直径da=m*（z+2）/=116.13mm
分度圆直径d=m*z/=110.2mm
（3）.为了保证齿轮传递运动的准确性、平稳性，低噪音、弱震动以及载荷分布的均匀性，将齿轮的各项公差和极限偏差分成三组。
根据该齿轮的8级精度，选
择合适的检验项目如下：
公差组
精度等级
检验项目
I
8级
n
、
齿轮副
（表1）
（4）.确定检验项目
由《机械设计课程设计手册》表10-8查得，齿距累计总公差Fw=0.040mm
由《机械设计课程设计手册》表10-6查得，径向跳动公差=0.045mm
由《机械设计课程设计手册》表10-6查得，齿形公差=0.014mm
由《机械设计课程设计手册》表10-7查得，基节极限偏差=0.018mm
由《机械设计课程设计手册》表10-6（3）查得，齿向公差Fb=0.025mm
（5）.分度圆齿厚
由《机械设计课程设计手册》表10-14差得，Esns=-6fpt
ESNI=-10fpt
由《机械设计课程设计手册》表10-7查得，fpt=0.02mm
则ESNS=-6fpt=-0.12mm
ESNI=-10fpt=-0.2mm
S=mm
（6）.齿轮坯精度
1）内孔尺寸偏差：
由表10—14查得公差为IT7，其尺寸为mm
2）以齿顶圆作为测量基准，查《机械设计课程设计手册》表10-15得，齿顶圆公差等级为IT8，由机械设计课程设计手册》表9-1得，标准公差数值为0.054，故齿顶圆的尺寸
3）基准面的形位公差：
由《机械设计课程设计手册》表10—18得，端面圆跳动公差：
t2=0.018
顶圆径向圆跳动公差：
t3=t2=0.018mm
4）齿面表面粗糙度：
由《机械设计课程设计手册》，表10—16查得，
齿顶圆柱面Ra=3.2
基准端面Ra=3.2
中心孔Ra=1.6
齿面Ra=1.6
（图1）
1
2齿轮的加工
2.2.1齿轮坯加工过程
1.通过卧式弓锯床将锻钢锯成所需长度；
2.通过车床将锻钢加工成齿轮坯具体步骤如下：
•用内三角卡盘装夹，粗车外圆；
•反向装夹，粗车外圆，精车外圆，粗车一端面，精车该端面;
*反向装夹，精车另一端面至116.13mm精车该端面；
・中心钻定心，依次用12,25的钻头加工中心孔；
*用内孔车刀将钻成的内孔加工至35；
*反向装夹，将工件外圆精车至116.13mm
222齿轮加工过程
1装齿轮坯装夹到工作台；
2.根据所要加工的齿数Z=36查分齿挂轮分别为Za=50,Zb=25,Zc=20,Zd=40（见图2—1）；
3.更换离合,M；
换下M，将差动运动导入传动链（离合器在e轮后面，见图
2—1）；
4.计算差动挂轮，根据计算公式=，其中=11o
算得a2=58b=74,C2=65,d=89（见图2—1）；
5.按要求挂好各挂轮；
6.将右旋滚刀逆时针旋转8o20'
（f=11o-w=11o-2o40'
）其中w为滚刀螺旋角（见图2—2）；
7.装夹完成后，对刀；
8.试切，确保加工出的工件齿数正确；
9.抬升滚刀高于工件，将工作台向滚刀方向进5mm
10.加工完成后，重复上述操作，进给1.75mm
11.加工完后取下工件（加工好的齿轮见图2—3）；
12.在牛头刨床上加工键槽。
图2—2滚齿机滚刀度数调整
图2-3加工好的齿轮
+
分齿挂轮
差动挂轮
图2—1滚齿机滚轮图
3.齿轮特征点坐标的采集
3.1三坐标测量机概述
任何形状都是由空间点组成，所有的几何量测量都可以归结为空间点的测量，因此精确进行空间点坐标的采集，是评定任何几何形状的基础。
坐标测量机的基本原理就是将被测零件放入它允许的测量空间，精确的测出被测零件表面的
点在空间三个坐标位置的数值，将这些点的坐标数值经过计算机数据处理，拟和形成测量元素，如圆、球、圆柱、圆锥、曲面等，经过数学计算的方法得出其形状、位置公差及其他几何量数据，也可以将数据导出，输入到其他软件中进行处理，得出测量结果。
测量机一般由主机、电气系统、软件系统及探测系统所组成。
主机包括了其上附属的装置如光栅、电机等；
电气系统包括电控柜及计算机；
测量软件形式很多，如通用软件、统计分析软件等，由于误差补偿技术的发展以及算法和控制软件的改进，测量机精度在很大程度上依赖于软件；
探测系统是由测头及其附件组成的系统，测头是坐标测量机的关键部件，测头精度的高低很大程度决定了测量机的测量重复性及精度。
本课题所使用的测量机属移动桥式结构，型号为MXCEPFX4-5-4,测座是手动测量机用测座，型号为MIP,测量精度达1卩m。
见图3-1所示,型号为TIPIBY21MM测球理论直径为2伽，见图3—2。
图3—1三坐标测量机
图3—2测量机侧头
图3—2测量机侧头
3.2测量齿轮基本参数
法向模数mn=3
螺旋角=11o
齿数z=36
压力角=20o
齿顶圆直径da=116.13mm
分度圆直径d=110.20mm
3.3测量步骤
3.3.1测量起始圆半径与终止圆半径
1）起始圆半径的确定
根据齿轮副的啮合原理，应以齿轮齿条啮合时的齿条的齿顶线与啮合线点的圆为起始圆，其半径为（见图3—3）：
图3—3测量起始圆半径与中心角的关系
工作圆的半径RA=
Li=—
求得，RA=51.23mm
2）终止圆半径等于齿顶圆半径
R=ra=58.065mm
3.3.2测量步骤和所得数据
1）打开与测量机相连的气压泵和计算机，并启动三坐标测量机。
2）将待测齿轮清洗干净，平放在三坐标测量机的大理石测量台上。
3）选择安装合适的测座TIPIBY21MMW头。
4）启动pc—dmis操作系统，测量机主轴回参。
5）在测量台上安装标准件，分别对45度和90度的测头进行校验。
6）分别建立与a,b角度对应的坐标系，具体做法是，①在上端面采集3-5个点构造平面——面1，②通过采集中心孔的两个不同高度的6个点构造一个圆柱面，进而构造出中心轴线一一线1,进而构造上端面圆心一一点1,③再采集上端面上除圆心外一点一一点2，（最好与圆心连线和机床坐标系的X轴平行），④点1与点2可构造出线2,⑤面1设为XOY平面，并设定垂直向上为正一一ZPLUS⑥设线2为X轴，⑦设点1为原点，即可建成工件坐标系。
7）跟据算得的起测圆半径，采集特征点，即保证在Z坐标不变的情况下
对两个齿的上、中、下三个层的齿廓密集采集特征点，采得的特征点见表3—1,
3—2，
8）齿向数据的采集要保证所采点在分度圆上，即
米得的数据见表3—3，3—4
表3—1齿形齿廓坐标
x,y（mm）
上层齿廓
中层齿廓
下层齿廓
1.748,50.6
3.44,50.381
6.503,48.698
1.724,50.665
3.327,50.489
4.928,50.436
1.688,50.778
3.209,50.667
4.908,50.55
1.62,51.136
3.124,50.847
4.877,50.728
1.621,51.136
3.082,50.996
4.818,51.032
1.582,51.27
3.042,51.189
4.776,51.28
1.567,51.338
3.007,51.318
4.722,51.541
1.512,51.55
2.975,51.43
4.693,51.666
1.488,51.635
2.933,51.595
4.649,51.901
1.453,51.765
2.889,51.854
4.629,51.994
1.392,51.996
2.823,52.129
4.586,52.17
1.357,52.118
2.759,52.396
4.556,52.314
1.27,52.409
2.694,52.694
4.51,52.525
1.18,52.701
2.647,52.876
4.433,52.841
1.088,52.998
2.59,53.073
4.363,53.147
1.009,53.27
2.525,53.319
4.305,53.406
0.96,53.426
2.43,53.657
4.2,53.708
0.895,53.624
2.355,53.927
4.104,53.973
0.85,53.751
2.232,54.363
3.988,54.269
0.728,54.05
2.105,54.712
3.844,54.636
0.643,54.244
1.891,55.215
3.757,54.874
0.535,54.469
1.666,55.752
3.676,55.07
0.462,54.633
1.369,56.398
3.612,55.222
0.324,54.931
1.205,56.745
3.526,55.431
0.206,55.183
1.003,57.167
3.425,55.686
0.132,55.327
0.805,57.516
3.333,55.897
0.061,55.469
异名齿廓：
-4.396,49.689
3.236,56.117
0.005,55.591
-3.307,50.355
3.192,56.217
-0.039,55.679
-3.155,50.552
3.12,56.388
-0.105,55.818
-2.995,50.933
2.96,56.687
-0.216,56.03
-2.915,51.171
2.702,56.846
-0.307,56.205
-2.861,51.382
-1.447,49.578
-0.368,56.329
-2.842,51.571
1.33,49.706
-0.478,56.546
-2.809,51.854
-1.188,49.875
异名齿廓:
-4.477,49.564
-2.743,52.171
-1.099,50.079
-4.333,49.773
-2.646,52.559
-1.037,50.252
-4.289,49.943
-2.573,52.86
-0.951,50.465
-4.195,50.232
-2.491,53.156
-0.878,50.712
-4.121,50.609
-2.441,53.356
-0.862,50.821
-4.089,50.94
-2.405,53.485
-0.829,51.011
-4.041,51.24
-2.321,53.8
-0.798,51.245
-3.915,51.838
-2.198,54.203
-0.729,51.502
-3.797,52.316
-2.14,54.436
-0.698,51.605
-3.738,52.587
-2.015,54.798
-0.638,51.822
-3.618,53.061
-1.856,55.181
-0.561,52.073
-3.547,53.339
-1.685,55.583
-0.479,52.333
-3.465,53.642
-1.541,55.909
-0.406,52.582
-3.313,54.111
-1.364,56.309
-0.345,52.784
-3.194,54.417
-1.175,56.723
-0.222,53.148
-3.034,54.828
-1.048,56.988
-0.093,53.552
-2.935,55.069
-0.862,57.362
0.009,53.833
-2.865,55.229
0.121,54.141
-2.774,55.444
0.297,54.516
-2.678,55.678
0.475,54.883
-2.544,55.954
0.663,55.274
-2.477,56.133
0.887,55.726
-2.401,56.314
1.145,56.225
-2.339,56.45
-2.011,56.747
表3—2齿形齿廓坐标
第2齿齿形坐标x,y（mm）
一齿面上层
中层
下层
-1.463,-49.567
-3.143,-49.715
-5.968,-50.239
-2.482,-50.12
-3.871,-50.246
-6.056,-50.427
-2.598,-50.232
-4.087,-50.439
-6.158,-50.615
-2.775,-50.416
-4.252,-50.65
-6.309,-50.975
-2.903,-50.661
-4.446,-51.021
-6.71,-51.942
-3.06,-50.978
-4.594,-51.393
-6.829,-52.2
-3.168,-51.389
-4.685,-51.736
-6.888,-52.332
-3.25,-51.675
-4.827,-52.14
-6.941,-52.435
-3.335,-51.961
-4.93,-52.384
-7.074,-52.705
-3.393,-52.111
-5.121,-52.824
-7.195,-52.969
-3.472,-52.327
-5.309,-53.284
-7.27,-53.1
-3.563,-52.561
-5.479,-53.647
-7.383,-53.318
-3.696,-52.88
-5.637,-53.989
-7.44,-53.426
-3.805,-53.176
-5.856,-54.443
-7.513,-53.576
-3.971,-53.567
-6.027,-54.76
-7.585,-53.719
-4.057,-53.762
-6.23,-55.083
-7.707,-53.957
-4.178,-54.023
-6.461,-55.457
-7.876,-54.198
-4.351,-54.418
-6.841,-56.037
-8.013,-54.404
-4.428,-54.567
-7.153,-56.522
-8.121,-54.559
-4.541,-54.769
异名齿面
-8.283,-54.798
-4.766,-55.16
-10.857,-49.116
-8.459,-55.041
-4.961,-55.487
-10.332,-49.73
-9.086,-55.935
-5.096,-55.73
-10.283,-50.192
-9.142,-56.014
-5.326,-56.089
-10.253,-50.592
-9.32,-56.247
-5.531,-56.437
-10.238,-50.941
-9.512,-56.458
-5.863,-56.813
-10.233,-51.265
-9.832,-56.56
异名齿面-9.206,-49.228
-10.198,-51.65
异名齿廓-12.129,-48.643
-9.065,-49.409
-10.15,-52.167
-12.026,-48.917
-8.917,-49.79
-10.092,-52.496
-11.98,-49.128
-8.887,-50.07
-10.063,-52.799
-11.968,-49.414
-8.879,-50.341
-10.035,-53.027
-11.962,-49.595
-8.811,-50.616
-9.988,-53.349
-11.961,-49.752
-8.801,-50.997
-9.934,-53.629
-11.947,-50.057
-8.777,-51.249
-9.834,-54.041
-11.931,-50.329
-8.75,-51.473
-9.767,-54.294
-11.919,-50.583
-8.721,-51.75
-9.672,-54.678
-11.899,-50.91
-8.636,-52.352
-9.554,-55.088
-11.889,-51.121
-8.608,-52.523
-9.441,-55.498
-11.876,-51.325
-8.588,-52.706
-9.3,-55.978
-11.857,-51.53
-8.534,-53.045
-9.264,-56.088
-11.848,-51.66
-8.467,-53.424
-9.17,-56.314
-11.832,-51.854
-8.354,-53.968
-11.814,-52.084
-8.264,-54.259
-11.798,-52.269
-8.138,-54.691
-11.737,-52.65
-7.983,-55.185
-11.701,-52.831
-7.845,-55.659
-11.642,-53.085
-7.66,-56.195
-11.599,-53.27
-11.54,-53.552
-11.479,-53.82
-11.433,-54
-11.37,-54.279
-11.297,-54.567
-11.231,-54.84
-11.154,-55.1
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