Метрология, стандартизация и сертификация: методические указания к лабораторной работе №4 Контроль зубчатых колес

МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) Кафедра «Технология конструкционных материалов» Утверждаю Зав. кафедрой проф. _____________ Приходько В.М. « » __________ 2006 г.

Т.М.РАКОВЩИК, И.Д.СЕРГЕЕВ

«Метрология, стандартизация и сертификация» МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторной работе №4 «Контроль зубчатых колес»

МОСКВА 2006

УДК 621.81:006 ББК 34.44 ц

© Московский автомобильно-дорожный институт (государственный технический университет), 2006

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ Для качественной работы зубчатой передачи необходимо обеспечить: -кинематическую точность, т.е. согласованность углов поворотов ведущего и ведомого колес передачи; -плавность работы, т.е. ограничение циклических погрешностей, многократно повторяющихся за один оборот колеса; -контакт зубьев, т.е. такое прилегание зубьев по длине и высоте, при котором нагрузка от одного зуба к другому передается по контактным линиям, максимально использующим всю активную поверхность зуба; - боковой зазор, т.е. такой зазор между неработающими поверхностями

зубьев,

который

необходим

для

устранения

заклинивания зубьев при работе и ограничения мертвых ходов в передаче. Для обеспечения этих требований погрешности изготовления и сборки зубчатых колес должны быть ограничены допусками и предельными отклонениями. Допуски

и

предельные

отклонения

на

эвольвентные

цилиндрические зубчатые колеса с модулем свыше 1 до 56 мм и делительным диаметром до 1250 мм нормированы ГОСТ 1643-81. Он распространяется на передачи внешнего и внутреннего зацепления

с

прямыми,

косыми

и

шевронными

зубчатыми

колесами. Указанный

стандарт

устанавливает

для

цилиндрических

зубчатых колес двенадцать степеней точности от 1-й до 12-й в порядке

их

понижения.

Степени

точности

1,2

(допуски

не

4

установлены) оставлены для будущего развития, когда технология зубонарезания сможет обеспечить такую точность. Для

каждой

степени

точности

установлены

нормы

кинематической точности, плавности работы и контакта зубьев в передаче. Независимо от степени точности зубчатых колес и передач стандартом предусмотрены нормы бокового зазора. Такое разделение сделано в связи с тем, что в зависимости от назначения

и

условий

работы

зубчатых

колес

и

передач

предъявляются различные требования и к нормам точности, и к боковому зазору. Нормы точности и нормы бокового зазора характеризуются различными комплексными,

показателями, поскольку

одни

учитывают

из

которых

влияние

являются

целого

ряда

погрешностей, другие – поэлементными, так как учитывают влияние только одной погрешности. 1.1. НОРМЫ ТОЧНОСТИ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС И ПЕРЕДАЧ Нормы кинематической точности ограничивают кинематическую погрешность передачи и кинематическую погрешность колеса. Кинематической

погрешностью

зубчатого

колеса

называют

разность между действительным и номинальным (расчетным) углами поворота зубчатого колеса на его рабочей оси, ведомого точным (измерительным) колесом. Ее выражают в линейных величинах длиной дуги делительной окружности. Измерительным зубчатым колесом называется зубчатое колесо высокой степени точности, в зацеплении с которым контролируется проверяемое колесо.

5

Кинематическая которые

входят

точность в

состав

важна

для

точных

отсчетных

передач,

кинематических

цепей

измерительных приборов (часов, индикаторов часового типа, рычажно-зубчатых механизмов,

измерительных

следящих

систем,

головок),

счетно-решающих

делительных

механизмов,

приспособлений, станков и т.п. Такие передачи имеют малый модуль и работают при малых нагрузках и скоростях. Показатели,

характеризующие

кинематическую

точность

зубчатых колес и передач, приведены в табл.1. Нормы плавности работы ограничивают такие погрешности параметров зубчатых колес и передач, которые также влияют на кинематическую точность, но проявляются многократно за один оборот

колеса

(резкие

местные

изменения

значений

углов

поворота колеса на каждом угловом шаге). Эти требования имеют наибольшее значение для передач, работающих на больших скоростях (зубчатые передачи коробок скоростей, редукторов турбин, двигателей и т.п.). Передача должна работать бесшумно и без вибраций, что может быть достигнуто при минимальных погрешностях формы и взаимного расположения поверхностей зубьев. Показатели, характеризующие плавность работы зубчатых колес и передач, приведены в табл. 2 для различных значений коэффициента

осевого

перекрытия

ξβ

(табл.4),

который

характеризует число пар зубьев, находящихся одновременно в зацеплении. Для плавной работы зубчатой пары, ее прочности и долговечности необходимо, чтобы коэффициент ξβ был больше единицы, иначе касание одной пары зубьев окончится раньше, чем

6

вступит

в

зацепление

следующая

пара,

что

приведет

к

прерывистому движению ведомого колеса. Таблица 1 Показатели кинематической точности Наименование показателя кинематической точности

Показатель точности или комплекс

Степени точности

Fir′

3…8

Зубчатое колесо Наибольшая кинематическая погрешность колеса Накопленная погрешность шага зубчатого колеса и накопленная погрешность шагов Накопленная погрешность шага зубчатого колеса

3…6

Fpr , Fpkr

Fpr

,

7…8

Погрешность обката и радиальное биение зубчатого венца

Fcr , Frr

3…8

Колебание длины общей нормали и радиальное биение зубчатого венца

Fvwr , Frr

3…8

Fvwr , Fir′′

5…8

Колебание длины общей нормали и измерительного межосевого расстояния за оборот зубчатого колеса Погрешность обката и колебание измерительного межосевого расстояния

Fcr , Fir′′

5…8

Колебание измерительного межосевого расстояния

Fir′′

9…12

Радиальное биение зубчатого венца

Frr

9…12

′ Fior

3…8

Зубчатая передача Наибольшая кинематическая погрешность зубчатой передачи

7

Таблица 2 Показатели плавности работы Наименование показателя плавности работы

Показатель точности или комплекс

Степени точности

Зубчатое колесо передачи с ξβ, меньшим указанного в табл.4 Местная кинематическая погрешность зубчатого колеса Циклическая погрешность зубцовой частоты зубчатого колеса Отклонение шага зацепления и погрешность профиля зуба Отклонение шага зацепления и отклонение зубчатого колеса передачи с любымξβ Колебание измерительного межосевого расстояния на одном зубе Отклонение шага зацепления

fir′

3…8

f zzr

3…8

fpbr , ffr

3…8

fpbr , fptr

3…8

f ir′′ fpbr

fptr

Отклонение шага

9…12 9…12 9…12

Зубчатое колесо передачи с ξβ, большим или равным указанному в табл.4 Циклическая погрешность зубчатого колеса Отклонение шага

fzkr

3…8

fPtr

5…8

Зубчатая передача с ξβ, меньшим указанного в табл.4 Местная кинематическая погрешность

′ fior

3…8

Циклическая погрешность зубцовой частоты в передаче

fzzor

3…8

Зубчатая передача с ξβ, большим или равным указанного в табл.4 Циклическая погрешность передачи

fzkor

3…8

8

Таблица 3 Показатели контакта зубьев Наименование показателя контакта зубьев

Показатель точности или комплекс

Степени точности

Зубчатое колесо передачи с ξβ, меньшим указанного в табл.4 Погрешность направления зуба

Fβ r

3…12

Суммарная погрешность контактной линии

Fkr

3…12

Зубчатое колесо передачи с ξβ, большим или равным указанному в табл.4 Отклонение основных шагов по нормали и суммарная погрешность контактной линии Отклонение основных шагов по нормали и отклонение шага зацепления

FPxnr

,

Fkr

3…9

FPxnr , FPbr

3…9

Зубчатая передача Непараллельность и перекос осей Суммарное пятно контакта Мгновенное пятно контакта

fxr , fyr

3…12

-

3…11 3…11 Таблица 4

Граничные значения коэффициента перекрытия ξβ Степени точности по нормам контакта Граничные значения номинального коэффициента осевого перекрытия ξβ

3

4 1,25

5

6

7

8

1,5

2,0

2,5

3,0

9

Нормы контакта устанавливают требования к таким параметрам колес и передач, которые определяют полноту контакта активных боковых поверхностей зубьев сопрягаемых колес. Требования к контакту имеют важное значение для силовых передач (зубчатые передачи

клетей

прокатных

станов,

подъемно-транспортных

механизмом и др.). Недостаточный контакт вызывает быстрый износ зубьев и нарушение работы механизма. Показатели,

характеризующие

контакт

зубьев

в

зубчатой

передаче, приведены в табл.3 в зависимости от граничных значений коэффициента осевого перекрытия ξβ (табл.4). Нормы бокового зазора устанавливают требования к таким параметрам колес и передач, которые влияют на величину зазора по нерабочим профилям зубьев в зубчатой передаче. Боковой зазор

(рис.1)

jn

есть

зазор

между

зубьями

сопряженных колес в передаче, обеспечивающий свободный поворот

одного

из

колес

(в

пределах

этого

зазора)

при

неподвижном втором колесе. Величина

бокового

зазора

обеспечивается

радиальным

смещением исходного контура рейки (зуборезного инструмента) в направлении к центру заготовки от его номинального положения в тело

зубчатого

колеса.

При

смещении

исходного

контура

происходит уменьшение толщины зуба, что обеспечивает боковой зазор. Боковой

зазор

в

передаче

необходим

для

устранения

возможности заклинивания при нагреве передачи, обеспечения протекания смазки, компенсации погрешностей изготовления и монтажа.

10

Основным

показателем

бокового

зазора

является

гарантированный боковой зазор jn min (наименьший предписанный боковой зазор).

Рис.1. Боковой зазор в зубчатой передаче

Виды сопряжений

A

B

C

D

E

H Допуски на боковые зазоры

Гарантированные боковые зазоры

Tjn

jn min

Нулевая линия

jn min=0

Рис.2. Виды сопряжений и виды допусков на боковой зазор

11

Для

удовлетворения

промышленности

требований

предусмотрено

различных

шесть

видов

отраслей сопряжений,

определяющих различную величину jn min: A, B, C, D, E, H (рис.2), а также установлено 8 видов допуска Tjn на боковой зазор: x, y, z, α, b, c, d, h. Обозначения даны в порядке уменьшения бокового зазора и допуска на него. Видам сопряжений H и E соответствует вид допуска на боковой зазор h, видам сопряжений A, B, C, D соответственно

виды допусков α, b, c, d. Допускается изменять

соответствие между видом сопряжений и видом допуска. Поскольку

колебания

межосевого

расстояния

влияют

на

величину бокового зазора, для цилиндрических зубчатых передач устанавливается

шесть

классов

отклонений

межосевого

расстояния, обозначаемых в порядке убывания точности римскими цифрами I, II, III, IV, V, VI. Видам сопряжений H, E соответствует II класс, видам сопряжений D, C, B, A-соответственно III, IV, V, VI классы

отклонений

межосевого

расстояния.

Указанное

соответствие можно изменять. Показатели, обеспечивающие гарантированный боковой зазор, представлены в табл.5. 1.2. УСЛОВНОЕ ОБОЗНАЧЕНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К ТОЧНОСТИ И БОКОВОМУ ЗАЗОРУ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС И ПЕРЕДАЧ Точность изготовления зубчатых колес и передач задается степенью точности по нормам кинематической точности, плавности, контакта зубьев, а требования к боковому зазору – видом сопряжения, видом допуска и классом отклонений межосевого расстояния.

Если

вид допуска

на боковой зазор и класс

12

Таблица 5 Показатели, обеспечивающие гарантированный боковой зазор Наименование показателя

Обозначения показателя точности Зубчатое колесо

Наименьшее дополнительное смещение исходного контура для зубчатого колеса с внешними зубьями Верхнее и нижнее предельные отклонения измерительного межосевого расстояния Наименьшее отклонение средней длины общей нормали Наименьшее отклонение толщины зуба

Степени точности

E hr

3…12

E α ′ ′sr , E α ′′ir

3…12

E wmr

3…9

E cr

3…12

Зубчатая передача Гарантированный боковой зазор Предельные отклонения межосевого расстояния

отклонений

межосевого

jn min

± far

расстояния

3…12 3…12

соответствуют

виду

сопряжения, то в условном обозначении зубчатого колеса они не проставляются, в противном случае обязательно указываются после вида сопряжения: прописная буква латинского алфавита – вид допуска на боковой зазор и через дробь римская цифра – класс отклонений межосевого расстояния. Примеры условного обозначения точности зубчатых колес: Условное обозначение цилиндрической зубчатой передачи 8-7-6-Вα ГОСТ 1643-81:

степень точности 8 – по нормам

кинематической точности, 7 – по нормам плавности, 6 – по нормам

13

контакта зубьев; В - вид сопряжения, α- вид допуска на боковой зазор, по умолчанию класс отклонений межосевого расстояния V, т.к. он соответствует виду сопряжения В. Условное обозначение цилиндрической зубчатой передачи 7-Сα/У – 128 ГОСТ 1643-81: степень точности 7 – по всем трем нормам, С-вид сопряжения, класс

отклонений

- вид допуска на боковой зазор, У-

межосевого

расстояния

гарантированном боковом зазоре jn

min

при

наименьшем

= 128 мкм,

который

рассчитывается и обязательно указывается только в случае назначения на межосевое расстояние более грубого класса отклонений. В условном обозначении указаны все требования к боковому зазору, так как нет соответствия вида допуска и класса отклонений межосевого расстояния виду сопряжения на боковой зазор.

1.3. ВЫБОР ТРЕБОВАНИЙ ПО КАЖДОЙ НОРМЕ ТОЧНОСТИ КОНТРОЛЕМ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС И ПЕРЕДАЧ Поскольку между элементами зубчатых колес существует взаимосвязь, то для контроля точности зубчатых колес стандарт устанавливает взаимозаменяемые и равнозначные контрольные комплексы, включающие или комплексный, или поэлементные показатели. Выбор

того

или

иного

комплекса

контроля

зависит

от

назначения, требуемой точности зубчатых колес, их размеров, объема

и

условий

изготовления, наличия факторов.

производства,

принятой

зубоизмерительных

технологии

средств и других

14

В лабораторной работе для проверки годности зубчатого колеса заданной точности выбраны следующие контрольные комплексы. По кинематической точности – комплекс из двух поэлементных показателей:

Fir′

– колебание измерительного межосевого расстояния за

оборот зубчатого колеса, мкм;

Fvwr

– колебание длины общей нормали, мкм.

По плавности работы – один поэлементный показатель:

fir′′ – колебания измерительного межосевого расстояния на одном зубе, мкм. По обеспечению бокового зазора в передаче – комплекс из двух поэлементных показателей:

E α ′′sr

–

верхнее

отклонение

измерительного

межосевого

отклонение

измерительного

межосевого

расстояния, мкм;

E α ′′ir

–

нижнее

расстояния, мкм. 2. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС Измерения выбранного комплекса показателей точности для каждой нормы точности осуществляются: Для определения

E α ′ ′sr , E α ′′ir , Fir′ , fir′′ межцентромером

с

индикаторной головкой (рис.3, стр. 16) или межосемером с индикаторной головкой (рис.4, стр. 18); Для определения

FvWr

нормалемером (рис.5, стр. 20).

15

2.1.ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛЕБАНИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО МЕЖОСЕВОГО РАССТОЯНИЯ При контроле зубчатых колес для определения колебаний измерительного

межосевого

расстояния

применяется

метод

обкатки измеряемого зубчатого колеса с измерительным колесом, точность которого на 2…3 степени выше точности измеряемого. В процессе

плотного

двухпрофильного

обката

зубчатых

колес

выявляется суммарная погрешность взаимодействия двух пар поверхностей

зубьев

сопряженных

колес.

Поскольку

погрешностями измерительного зубчатого колеса пренебрегают, то считают, что погрешности измеряемого зубчатого колеса являются причиной отклонений измерительного межосевого расстояния. 2.1.1. ИЗМЕРЕНИЯ НА МЕЖЦЕНТРОМЕРЕ МЦМ-160 Для

измерения

отклонений

измерительного

межосевого

расстояния (рис. 3) необходимо поместить измерительное 2 и измеряемое 5 зубчатые колеса соответственно на левую и правую оправки. Маховик 10 отвести влево до упора 11. На вращением

колеса

6

установить

межосевое расстояние α′′ по

заданное

межцентромере измерительное

шкале 8 и нониусу 9 вращением

маховика 6 и зафиксировать стопором 7. Поворотом циферблата индикаторной головки 1 указатель установить

на

ноль. Затем

маховик 10 повернуть вправо. Каретка 3 с установленным на ней измерительным колесом 2 под действием пружины 4 будет перемещаться вправо до плотного двухпрофильного зацепления с измеряемым колесом 5. При этом установленное измерительное

16

межосевое

расстояние

уменьшится.

Указатель

индикаторной

головки 1 для находящегося в зацеплении зуба измеряемого зубчатого колеса 5 (его принимают за первый зуб и отмечают мелом) укажет отклонение измерительного межосевого расстояния, которое

заносят

в

соответствующую

таблицу

журнала

лабораторных работ (ЖЛР). Затем последовательно, поворачивая измеряемое зубчатое колесо на один зуб, записывают показания индикаторной

головки.

Отклонение

указателя

индикаторной

головки в направлении от нуля по часовой стрелке означает уменьшение

измерительного

межосевого

расстояния,

его

записывают со знаком минус; отклонение указателя в направлении от

нуля

против

часовой

стрелки

означает

увеличение

измерительного межосевого расстояния, и его записывают в ЖЛР со знаком плюс.

α′′ Ea′′sr 1

2

Ea′′ir

3

4

5

6

7 11

10

9

8

Рис. 3. Принципиальная схема межцентромера МЦМ-160

17

2.1.2. ИЗМЕРЕНИЯ НА МЕЖОСЕМЕРЕ МЦ-160М2 Для

того

чтобы

измерить

отклонения

измерительного

межосевого расстояния (рис. 4), необходимо стопорный винт 3 повернуть против часовой стрелки. Каретку 4 отвести влево маховиком 22 так, чтобы контролируемое зубчатое колесо 17 с оправкой 15 установить в кронштейн 16 между неподвижным центром 18 и подвижным центром 12 и зафиксировать винтом 13. Кулачок 21 перевести в левое положение. Между подвижными центрами 11 и 12 поместить блок концевых мер размером Р.

⎛d d ⎞ P = α′′ − ⎜ 1 + 2 ⎟ , 2⎠ ⎝2 где

α′′ – номинальное измерительное межосевое расстояние,

мм; d1 – диаметр подвижного центра 11, мм; d2 – диаметр подвижного центра 12, мм. Маховиком

22

подвести

каретку

4

вправо

так,

чтобы

измерительное зубчатое колесо 10 вошло в зацепление, при этом стрелка индикаторной головки 20 должна отклониться на 5…10 делений от своего первоначального положения. С помощью указателя

14

обеспечить

совмещение

оси

симметрии

зуба

контролируемого зубчатого колеса 17 с линией, соединяющей оси подвижных центров 11 и 12. Каретку 4 зафиксировать стопорным винтом 3. Индикаторную головку выставить на ноль поворотом ее циферблата. Вывести из зацепления зубчатые колеса, повернув кулачок 21 в правое положение, и убрать блок концевых мер. Вернуть кулачок 21 в левое положение.

Указатель индикаторной

18

головки

покажет

отклонение

расстояния от номинального.

измерительного

межосевого

Находящийся в зацеплении зуб

12

11

13

P

10

14

9 8

15

7

16

6

17

5

18

4

19

3 2

α′′

1 23

20 22

24

25

26

27

21

28

Пуск Стоп

Рис. 4. Принципиальная схема межосемера модели МЦ-160М2

19

контролируемого зубчатого колеса 17 принять за первый зуб и пометить мелом. Подключить измерительный прибор к сети: тумблером 24 включить пульт 28, при этом загорится сигнальная лампа 23. Тумблером 25 установить направление вращения зубчатых колес. Тумблер 5 должен находиться в положении Ι. Кнопкой 27 «пуск» привести во вращение зубчатые колеса. Передача вращения на оправку 9, установленную на нижний неподвижный центр 6, осуществляется с помощью поводка 8, который приводится во вращение электродвигателем 1, находящимся на станине 2. Регулятором скорости 26 выбрать необходимую скорость вращения зубчатых колес. Произвести измерения отклонений измерительного межосевого расстояния на каждом зубе за один полный оборот контролируемого зубчатого колеса. При его вращении, как только ось симметрии очередного зуба совпадет с указателем 14, выключить тумблер 25. Записать показание индикаторной головки, учитывая следующее: отклонение указателя индикаторной головки от ноля по часовой стрелке означает уменьшение измерительного межосевого расстояния, отклонение от ноля против часовой стрелки – его увеличение. Затем тумблером 25 вновь привести во вращение зубчатые колеса. Результаты измерений занести в соответствующую таблицу ЖЛР. 2.2. ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИНЫ ОБЩЕЙ НОРМАЛИ НОРМАЛЕМЕРОМ Длиной общей нормали называется расстояние между двумя параллельными плоскостями, касательными к двум разноименным активным боковым поверхностям зубьев зубчатого колеса (рис.5).

20

Колебанием длины общей нормали

FvWr

называется разность

между наибольшей и наименьшей действительными длинами общей нормали зубчатого колеса (рис.5):

FvWr = W max r − W min r , где

W max r – наибольшая действительная длина общей нормали, W min r

– наименьшая действительная длина общей нормали.

Рис.5. Колебание длины общей нормали Измерения

длины

общей

нормали

осуществляются

нормалемером (рис.6), который охватывает определенное число зубьев Zn, размещающихся в пределах длины общей нормали. Число зубьев Zn подсчитывается по формуле Zn = 0,111 Z + 0,6 и округляется до целого числа в большую сторону (Z – число зубьев измеряемого колеса). Далее нормалемер необходимо настроить непосредственно по числу зубьев Zn измеряемого колеса. Для этого число зубьев Zn помещают между губками 1 и 2 нормалемера (рис.6). При касании губок с поверхностями зубьев указатель индикатора 3 должен сделать от 0,5 до 1 оборота. Затем поворотом циферблата индикатора его указатель совмещают с нолем. Это

21

будет первое показание индикатора. При нажатии на кнопку 4 губка 2 отодвинется влево, и измеряемое зубчатое колесо перемещают на один зуб таким образом, чтобы губки нормалемера охватили следующую группу зубьев числом Zn. Таким образом, вращая колесо последовательно, записывают показания индикатора 3 в таблицу журнала лабораторных работ; помещают каждую группу зубьев из Zn между губками нормалемера и снимают показания индикатора с соответствующим знаком. При измерении зубчатое колесо

необходимо

профилям

зубьев,

слегка и

покачивать,

записывать

обкатывая

наименьшее

губки

по

показание

индикатора.

3 4

1 2

W Рис.6. Схема нормалемера 3. ЗАДАНИЕ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

Измерить

показатели

точности

эвольвентного

цилиндрического зубчатого колеса с заданными требованиями по точности изготовления и к боковому зазору; дать заключение о его годности по нормам кинематической точности, плавности работы и бокового зазора.

22

4.МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ Межцентромер МЦМ-160: цена деления 0,02 мм; диапазон измерений 200 мм; пределы измерений 50…250 мм. Межосемер МЦ-160 МГ: диапазон измерений 10…170 мм. Индикаторная

головка:

цена

деления

0,01

мм;

диапазон

измерений 10 мм; пределы измерений 0…10 мм. Нормалемер: цена деления: 0,005 мм. Набор концевых мер №1: класс точности 1. 5. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ 5.1 Определить количество зубьев z измеряемого зубчатого колеса и рассчитать диаметр его делительной окружности по формуле d = m·z, где m – заданный модуль, мм. 5.2. По ГОСТ 1643 – 81 в зависимости от степени точности по соответствующей норме точности, модуля и диаметра делительной окружности измеряемого зубчатого колеса определить:

Fi′′ – допуск на колебание измерительного межосевого расстояния за оборот зубчатого колеса, мкм;

FvW – допуск на колебание длины общей нормали, мкм;

Fr – допуск на радиальное биение зубчатого венца, мкм;

fi′′

–

допуск

на

колебание

измерительного

межосевого

расстояния на одном зубе, мкм. 5.3. По ГОСТ 1643 – 81 в зависимости от допуска на радиальное биение Fr и заданного вида сопряжения на боковой зазор определить предельные отклонения измерительного межосевого расстояния:

23

Eα′′sr

– верхнее отклонение, мкм;

E α ′′ir

– нижнее отклонение, мкм.

Полученные данные записать в соответствующую таблицу ЖЛР. 5.4.Изучить методику измерения отклонений измерительного межосевого

расстояния

межцентромером

(п.2.1;

2.1.1)

или

межосемером (п.2.1; 2.1.2). 5.5.

Измерить

отклонения

измерительного

межосевого

расстояния, записать результаты измерений и по ним построить график

отклонений

измерительного

межосевого

расстояния,

откладывая по оси абсцисс номера зубьев, по оси ординат – соответствующие

показания

индикаторной

головки.

Масштаб

выбирается студентом. Пример записи результатов измерений показан в табл.6, пример построения графика – на (рис.7, стр. 24). 5.6.

Определить

и

записать

действительные

значения

показателей с их наименованиями в соответствующую таблицу ЖЛР и указать их на построенном графике.

Eα′′sr –

наибольшее отклонение измерительного межосевого

расстояния от

Eα′′ir

– наименьшее отклонение измерительного межосевого

расстояния от

Fir′′

α′′ ; α′′ ;

– колебание измерительного межосевого расстояния

оборот разность

зубчатого между

колеса,

определяется

предельными

межосевого расстояния, т.е.

за

как

алгебраическая

отклонениями

измерительного

Fir′′ = E α ′′sr − E α ′′ir

;

24

Таблица 6 Результаты измерений на межцетромере, мкм № зуба

1

2

3

4

5

6

7

8

-10

0

-10

+10

+15

+25

+35

+30

9

10

11

12

13

14

15

16

+10

0

-20

-25

-35

-15

-10

-5

Показание индикаторно й головки № зуба Показание индикаторно й головки

Показания инд. головки, мкм.

Номер зуба

α′′

Рис.7. График отклонений измерительного межосевого расстояния

25

fir′′ –

колебание измерительного межосевого расстояния на

одном зубе, определяется как алгебраическая разность между двумя

соседними

отклонениями

измерительного

межосевого

расстояния. По полученному графику определяют наибольшее значение

fir′′ .

5.7. Изучить методику измерений длины общей нормали нормалемером (п.2.2). 5.8. Измерить отклонения длины общей нормали, записать результаты измерений в соответствующую таблицу ЖЛР и по ним построить график отклонений длины общей нормали, откладывая по

оси

абсцисс

номер

измерения,

по

оси

ординат

–

соответствующее показание нормалемера. Масштаб выбирается студентом. Пример записи результатов измерений показан в табл.7, пример построения графика – на (рис.8, стр. 26). 5.9. Определить колебание длины общей нормали

Fvwr как

алгебраическую разность наибольшего и наименьшего показаний нормалемера и указать на графике. 5.10. Сделать заключение о годности измеряемого зубчатого колеса на основании сравнения измеренных показателей точности (они имеют индекс r)

E α ′′sr , E d′′ir

допустимыми значениями E α ′′s ,

,

Fir′′

, fir′′ ,

E α ′′i , Fi′′ , fi′′ , Fvw

Fvwr

с их

по ГОСТ 1643

– 81 для заданных степеней точности и бокового зазора

Fi′′ .

26

Таблица 7 Результаты измерений нормалемером, мкм № измерения

1

2

3

4

5

6

7

8

0

+10

+15

+25

+35

+35

+30

+15

9

10

11

12

13

14

15

16

+5

-15

-20

-35

-30

-30

-10

-5

Показание нормалемера № измерения Показание нормалемера

Показания нормалемера, мкм

N измер.

Рис.8. График отклонений длины общей нормали Измеренное зубчатое колесо считается годным, если соблюдаются следующие условия: по нормам кинематической точности:

Fir′ ′ ≤ Fi′ , Fvwr ≤ Fvw ; по нормам плавности:

fir′′ ≤ fi′′ ;

27

по нормам бокового зазора:

E α ′′sr ≤ E α ′′s

;.

E α ′′ir ≥ E α ′′i .

Вопросы для самоконтроля 1. Сколько степеней точности установлено для зубчатых колес? 2. Какие нормы точности установлены для зубчатых колес? 3. Что называется боковым зазором и как он нормируется? 4. Что называется длиной общей нормали? 5. По каким нормам точности производится контроль зубчатого колеса? 6. Какими измерительными средствами производится контроль зубчатого колеса и каковы их метрологические характеристики? 7. На что влияет каждая из норм точности при работе зубчатой передачи? 8. Что называется кинематической погрешностью зубчатого колеса? 9. Как условно обозначаются требования к точности и боковому зазору зубчатого колеса?

28 Приложение (ГОСТ1643-81)

1

6

От 1 до 16

Fr

От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6,3»10 »10»16 От 1 до 16

25 28 32 16

36 40 45 50 28

45 50 56 63 45

50 56 63 71 70

От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6,3»10 »10»16 От 1 до 16

36 40 45 16

50 56 63 71 28

63 71 80 90 45

71 80 90 100 70

Fi′

Fr Fvw Fc Fi′′

6

Св.800

Fi′

Fc 7

до 800

3

Fi′′

5

Св. 400

2

Fvw

4

до 400

До 125

Св.125

Нормы кинематической точности (показатели F ir′ , Frr , Fvwr , Fir′′ , Fcr ) Степень Обознач Модуль m, Делительный диаметр d, мм точности ение мм

до 1600

Таблица 1

7

Fp + f f

Fp + f f

От 1 до 25 От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6,3»10 »10»16 »16»25 От 1 до 25

36 40 45 22

50 56 63 71 80 40

63 71 80 90 100 60

71 80 90 100 112 100

От 1 до 25

22

40

60

100

От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6,3»10 »10»16

50 56 63 -

71 80 90 100

90 100 112 125

100 112 125 140

29 Продолжение табл.1 1 8

2

3

Fi′

От 1 до 25

Fr

От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6,3»10 »10»16 »16»25 »25»40 От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6,3»10 »10»16 От 1 до 40

45 50 56 63 71 80 28

63 71 80 90 100 90 100 112 125 50

80 90 100 112 125 140 112 125 140 160 80

90 100 112 125 140 160 125 140 160 180 120

1 до 40

28

50

80

120

От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6,3»10 »10»16 »16»25 »25»40 »40»55 От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6,3»10 »10»16 От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6,3»10 »10»16 »16»25 »25»40 »40»55

71 80 90 90 112 125 100 125 140 -

80 100 112 125 160 112 140 160 180 112 140 160 180 224 -

100 112 125 160 200 250 315 140 160 180 224 125 140 160 200 250 315 400

112 125 140 160 200 250 315 160 180 200 224 140 160 180 200 250 315 400

От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6,3»10

140 180 200 -

160 200 224 250

180 200 224 280

200 224 250 280

Fi′′

Fvw Fc 9

Fr

Fi′′ 10

Fr

Fi′′

»10»16

4

5

6

7

Fp + f f

30 Продолжение табл. 1 1

2

3

4

5

6

7

11

Fr

От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6,3»10 »10»16 »16»25 »25»40 »40»55 От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6,3»10

125 160 180 180 224 250 160 200 224 224 280 315 -

140 180 200 224 280 200 250 280 315 180 224 250 280 355 250 315 355 400

160 180 200 250 315 400 500 224 250 280 355 200 224 250 315 400 500 630 280 315 355 450

180 200 224 250 315 400 500 250 280 315 355 224 250 280 315 400 500 630 315 355 400 450

Fi′′

»10»16

12

Fr

Fi′′

От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6,3»10 »10»16 »16»25 »25»40 »40»55 От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6,3»10 »10»16

Примечание: Принятые обозначения:

Fi′ – допуск на кинематическую погрешность зубчатого колеса; Fr – допуск на радиальное биение зубчатого колеса; Fc – допуск на погрешность обката; Fi′′ – допуск на колебания измерительного межосевого расстояния

за оборот зубчатого колеса;

Fvw – допуск на колебания длины общей нормали. Fp – допуск на накопительную погрешность шага по зубчатому колесу.

31

Таблица 2 Нормы плавности работы (показатели fir′ , fptr , fpbr ,

f fr , fir′′ )

6

fi′

От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6,3»10 »10»16 От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6,3»10 »10»16 От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6,3»10 »10»16 От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6,3»10 »10»16 От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6,3»10 »10»16

18 22 28 ±10 ±13 ±14 ±9,5 ±12 ±13 8 10 12 14 18 20 -

20 25 30 36 ±11 ±14 ±16 ±18 ±10 ±13 ±15 ±17 9 11 13 16 16 20 22 25

fpt fpb ff fi′′

мкм 6 25 28 32 40 ±13 ±14 ±18 ±20 ±12 ±13 ±17 ±19 12 14 16 18 18 20 22 28

до 1600

5

Св.800

4

до 800

3

Св. 400

2

мм

до 400

Св.125

1

Модуль m, До 125

Степень точности

Обозначение

Делительный диаметр d, мм

7 32 36 40 45 ±14 ±16 ±18 ±20 ±13 ±15 ±17 ±19 17 18 20 22 20 22 25 28

32 Продолжение табл.2 1

7

2

fi

fpt

fpb

ff

fi′′

8

fi′

fpt

fpb

3

4

5

6

7

От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6,3»10 »10»16 »16»25 От 1 до 3.5 Св.3.5»6.3 »6.3»10 »10»16 »16»25 От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6,3»10 »10»16 »16»25 От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6,3»10 »10»16 »16»25 От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6.3»10 »10»16 От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6,3»10 »10»16 »16»25 От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6,3»10 »10»16 »16»25 »25»40 От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6,3»10 »10»16 »16»25 »25»40

25 32 36 ±14 ±18 ±20 ±13 ±17 ±19 11 14 17 20 25 28 36 45 50 ±20 ±25 ±28 ±19 ±24 ±26 -

30 36 40 50 63 ±16 ±20 ±22 ±25 ±32 ±15 ±19 ±21 ±24 ±30 13 16 19 22 30 22 28 32 36 40 50 60 71 90 ±22 ±28 ±32 ±36 ±45 ±21 ±26 ±30 ±34 ±42 -

36 40 50 56 71 ±18 ±20 ±25 ±28 ±36 ±17 ±19 ±24 ±26 ±34 17 20 24 26 36 25 28 32 40 50 56 71 80 100 ±25 ±28 ±36 ±40 ±50 ±63 ±24 ±26 ±34 ±38 ±48 ±60

45 50 56 63 80 ±20 ±22 ±25 ±28 ±36 ±19 ±21 ±24 ±26 ±34 24 28 30 34 42 28 32 36 40 63 71 80 90 112 ±28 ±32 ±36 ±40 ±50 ±63 ±26 ±30 ±34 ±38 ±48 ±60

33 Продолжение табл.2 1 8

2

3

4

5

6

7

ff

От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6,3»10 »10»16 »16»25 От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6.3»10 »10»16 От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6,3»10 »10»16 »16»25 »25»40 »40»55 От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6,3»10 »10»16 »16»25 »25»40 »40»55 От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6,3»10 »10»16 От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6,3»10 »10»16 »16»25 »25»40 »40»55 От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6,3»10 »10»16 »16»25 »25»40 »40»55 От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6,3»10 »10»16

14 20 22 28 36 40 ±28 ±36 ±40 ±26 ±34 ±38 36 45 50 ±40 ±50 ±56 ±38 ±48 ±53 45 56 63 -

18 22 28 32 45 32 40 45 50 ±32 ±40 ±45 ±50 ±63 ±30 ±38 ±42 ±48 ±60 40 50 56 63 ±45 ±56 ±63 ±71 ±90 ±42 ±53 ±60 ±67 ±85 50 63 71 80

25 28 36 40 56 36 40 45 56 ±36 ±40 ±50 ±56 ±71 ±90 ±112 ±34 ±38 ±45 ±53 ±67 ±85 ±106 45 50 56 71 ±50 ±56 ±71 ±80 ±100 ±125 ±160 ±48 ±53 ±67 ±75 ±95 ±118 ±150 56 63 71 90

36 40 45 50 63 40 45 50 56 ±40 ±45 ±50 ±56 ±71 ±90 ±125 ±38 ±42 ±48 ±53 ±67 ±85 ±118 50 56 63 71 ±56 ±63 ±71 ±80 ±100 ±125 ±160 ±53 ±60 ±67 ±75 ±95 ±118 ±150 63 71 80 90

fi′′

9

fpt

fpb

fi′′

fpt 10

fpb

fi′′

34 Продолжение табл.2 1

2

3

11

fpt

От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6,3»10 »10»16 »16»25 »25»40 »40»55 От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6,3»10 »10»16 »16»25 »25»40 »40»55 От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6,3»10 »10»16 От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6,3»10 »10»16 »16»25 »25»40 »40»55 От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6,3»10 »10»16 »16»25 »25»40 »40»55 От 1 до 3.5 Св.3,5»6,3 »6.3»10 »10»16

fpb

fi′′

12

fpt

fpb

fi′′

4

5

6

7

±56 ±71 ±80 ±53 ±67 ±75 56 71 80 ±80 ±100 ±112 ±75 ±95 ±106 71 90 100 -

±63 ±80 ±90 ±100 ±125 ±60 ±75 ±85 ±95 ±118 63 80 90 100 ±90 ±112 ±125 ±140 ±180 ±85 ±106 ±118 ±132 ±170 80 100 112 125

±71 ±80 ±100 ±112 ±140 ±180 ±224 ±67 ±75 ±95 ±105 ±132 ±170 ±212 71 80 90 112 ±100 ±112 ±140 ±160 ±200 ±250 ±315 ±95 ±106 ±132 ±150 ±190 ±236 ±300 90 100 112 140

±80 ±90 ±100 ±112 ±140 ±180 ±250 ±75 ±85 ±95 ±105 ±132 ±170 ±236 80 90 100 112 ±112 ±125 ±140 ±160 ±200 ±250 ±355 ±106 ±118 ±132 ±150 ±190 ±236 ±335 100 112 125 140

Примечание:

fi′ – допуск на местную кинематическую погрешность зубчатого колеса; ± fpb – предельные отклонения шага зацепления;

± fpt – предельные отклонения шага;

35

ff – допуск на погрешность профиля зуба; fi′′ – допуск на колебание измерительного межосевого расстояния на одном зубе.

Таблица 3

Св. 12 До 16

Св. 16 До 20

Св. 20 До 25

Св. 25 До 32

Св. 32 До 40

Св. 40 До 50

Св. 50 До 60

Св. 60 До 80

Св. 80 До 100

Св. 100 До 125

30 40 50 60 80 100 120 160

35 40 55 70 80 100 140 160

40 45 60 70 90 110 140 180

40 55 70 80 100 120 160 200

45 60 80 90 110 140 180 220

55 70 90 100 140 160 200 250

60 80 100 120 160 180 250 300

70 90 120 140 180 220 280 350

80 100 140 180 200 250 350 400

110 140 180 200 250 300 400 500

120 160 200 250 300 350 500 600

160 200 250 300 350 450 600 700

200 250 250 300 300 400 400 500 450 550 550 700 700 900 900 1100

*Вид допуска на боковой зазор используется при изменении соответствия между видом сопряжения и видом допуска. Примечание. Величина точности по табл.1

Fr

устанавливается в соответствии с нормой кинематической

Таблица 4 Нормы бокового зазора (показатели

E α ′′s E α ′′i

E α ′′s

Для зубчатых колес с внешними зубьями равно + fi Для зубчатых колес с внешними зубьями равно -

и

″

Tн

E α ′′i ) по табл.2. по табл 3.

Св. 160 До 200

Св. 10 До 12

28 35 45 55 70 90 110 140

Св. 125 До 160

Св. 8 До 10

Fr

До 8

h d c b a z y x

Допуск на радиальное биение зубчатого венца

36

H,E D C B A -

Вид допуска*

Вид сопряжения

Нормы бокового зазора ( Tн – допуск на смещение исходного контура)

Литература 1. Якушев

А.И.,

Воронцов

Взаимозаменяемость,

Л.Н.,

стандартизация

Федотов и

Н.М.

технические

измерения. – М.: Машиностроение, 1987. – 352 с. 2. ГОСТ 1643 – 81. Передачи зубчатые цилиндрические. Допуски. – М.: Издательство стандартов, 1985. – 70 с. 3. Марков Н.Н. Взаимозаменяемость и технические измерения. – М.: Издательство стандартов, 1983. – 165 с. 4. Допуски и посадки. Справочник. В 2-х ч. Ч.2/Под ред. В.Д.Мягкова. Л.: Машиностроение, 1983-448с. 5. Тайц Б.А. Точность и контроль зубчатых колес. – М.: Машиностроение, 1972. – 368 с. 6. Борисов В.А. Зотова С.М. Методическое руководство к лабораторным стандартизация

работам и

по

курсу

технические

“Взаимозаменяемость,

измерения

зубчатых колес. Москва 1989 г., МАДИ, 20 стр.

“.

Контроль

4

Оглавление: 1. Общие сведения к лабораторной работе………………………. 3 2. Измерительные средства для контроля зубчатых колес…….14 3. Задание по лабораторной работе………………………………..21 4. Метрологические характеристики средств измерений, используемых в лабораторной работе………………………….22 5. Методика выполнения лабораторной работы…………………22 6. Приложение………………………………………………………….28

Татьяна Михайловна Раковщик Игорь Дмитриевич Сергеев

Редактор Солопова В.В. Техн. редактор Евстратова Е.К.

Подписано в печать 20.09.2006 г. 60х84/16 Печать офсетная Усл. печ. л. 2,3 Тираж 500 экз. Заказ

Формат Уч. – изд. л. 1,9 Цена 15 руб.

Ротапринт МАДИ (ГТУ). 125319, Москва, Ленинградский просп., 64