《互换性与测量技术》课程教学资源（教案讲义）实验四 齿轮综合误差测量

齿轮综合误差测量实验六：实验目的1.了解齿轮整体误差测量原理原理和测量方法，学会分析整体误差曲线。2．加深理解齿轮径向综合误差与切向综合误差定义。二。实验内容齿轮的测量方法分为单项测量和综合测量。综合测量能连续地反映整个齿轮啮合点上某些误差，测量效率高，主要用于成批生产中评定已完工齿轮的质量。本实验介绍径向综合误差△F"，和切向综合误差△F的测量方法三、测量仪器及测量原理一）径向综合误差测量仪器及测量原理径向综合误差△F"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，双啮中心距的最大值与最小值之差。径向一齿综合误差AF"是指被测齿轮与理想的测量齿轮双面啮合时，在被测齿轮一周节角内，双啮中心距变动的最大值。双面啮合综合检查仪的外形如图6-1所示。被测齿轮98测量齿它能测量圆柱齿轮、圆锥齿轮和蜗轮副。其测量范围：模数为1~10mm中心距为50~30mm。仪O器的底座1上安放着浮动滑板2和固定滑板3。浮动滑板2与刻度尺4连接，它受压缩弹簧作用使两齿轮紧密啮合（双面啮合），浮动滑板2的位置用凸轮10控制。固定滑板3与游标尺5连接面啮合综合检查96-它用手轮6调整位置。仪器的读数与记录装置由指示表11、记录器12、记录笔13、记录滚14和摩橡盘15组成。理想精确的测量齿轮安装在固定滑板3的心轴上，被测齿轮安装在浮动滑板2上。由于被测齿轮存在各种误差（如基节偏差、调节偏差、齿圈径向跳动和齿形误差等），这两个齿轮转动时，使双齿中心距变动，变动量通过浮动滑板2的移动传递到指示表11读出数值，或者由仪器附带的机械式记录器绘出连续曲线。（一）切向综合误差测量仪器及测量原理齿轮单面啮合综合测量是在单面啮合检查仪上进行的，测量时，被测齿轮与理想精确的测量齿轮在正常中心距下安装好，单面啮合转动。这个测量过程接近于齿轮的实际工作过程，所以测量结果能比较真实地反映出整个齿轮所有啮合点上的误差。仪器结构及使用单面啮合检查仪有机械式、光栅式及磁分度式多种，本实验用CD320G-B型光栅式单啮仪，该仪器主要由主机（机械部分）、齿轮误差分析仪和记录仪三大部分组成。主机部分结构如图6-2，配有两套高精度圆光栅传感器和测量回转驱动装置，是以蜗杆为标准元件，在单啮状态下对齿轮进行动态测

图 6-1 双面啮合综合检查仪 实验六 齿轮综合误差测量 一．实验目的 1．了解齿轮整体误差测量原理原理和测量方法，学会分析整体误差曲线。 2．加深理解齿轮径向综合误差与切向综合误差定义。 二．实验内容 齿轮的测量方法分为单项测量和综合测量。综合测量能连续地反映整个齿轮啮合点上某些误差， 测量效率高，主要用于成批生产中评定已完工齿轮的质量。本实验介绍径向综合误差 ΔF"i 和切向综 合误差 ΔF′i 的测量方法。 三．测量仪器及测量原理 （一）径向综合误差测量仪器及测量原理 径向综合误差 ΔFi'' 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 中心距的最大值与最小值之差。径向一齿综合误差 ΔFi'' 是指被测齿轮与理想的测量齿轮双面啮合 时，在被测齿轮一周节角内，双啮中心距变动的最大值。 双面啮合综合检查仪的外形如图 6-1 所示。 它能测量圆柱齿轮、圆锥齿轮和蜗轮副。其测量 范围：模数为 1~10mm，中心距为 50~30mm。仪 器的底座 1 上安放着浮动滑板 2 和固定滑板 3。 浮动滑板 2 与刻度尺 4 连接，它受压缩弹簧作用， 使两齿轮紧密啮合（双面啮合），浮动滑板 2 的位 置用凸轮 10 控制。固定滑板 3 与游标尺 5 连接， 它用手轮 6 调整位置。仪器的读数与记录装置由指示表 11、记录器 12、记录笔 13、记录滚 14 和摩檫盘 15 组成。理想精确的测量齿轮安装在固定滑板 3 的 心轴上，被测齿轮安装在浮动滑板 2 上。由于被测齿轮存在各种误差（如基节偏差、调节偏差、齿 圈径向跳动和齿形误差等），这两个齿轮转动时，使双齿中心距变动，变动量通过浮动滑板 2 的移动 传递到指示表 11 读出数值，或者由仪器附带的机械式记录器绘出连续曲线。 （一） 切向综合误差测量仪器及测量原理 齿轮单面啮合综合测量是在单面啮合检查仪上进行的，测量时，被测齿轮与理想精确的测量齿 轮在正常中心距下安装好，单面啮合转动。这个测量过程接近于齿轮的实际工作过程，所以测量结 果能比较真实地反映出整个齿轮所有啮合点上的误差。 1． 仪器结构及使用 单面啮合检查仪有机械式、光栅式及磁分度式多种，本实验用 CD320G-B 型光栅式单啮仪，该仪器主 要由主机（机械部分）、齿轮误差分析仪和记录仪三大部分组成。主机部分结构如图 6-2，配有两套 高精度圆光栅传感器和测量回转驱动装置，是以蜗杆为标准元件，在单啮状态下对齿轮进行动态测

量的仪器。标准蜗杆顶于蜗杆光栅头和横架11的尾顶尖之中，通过带动器，标准蜗杆和光栅头主轴轴系同步转动。被测齿轮通过带动器与齿轮光栅头同轴安装，并顶于光栅头和上顶尖9之间。手轮6用以调节滑架8上、下位置。摇动手轮13，横架11可沿左立柱18的导轨上下移动，以适应齿轮的不同安装位置和测量不同的截面，其位置由立刻尺17读出。圆刻尺15用于读出横架的转角。控制板21上装有左右齿面换向开关和指示灯（注意：换向时，必须先停机断电再换向）。手轮20用控制电动机12的转速，2.工作原理单啮仪测量原理图如图6-3，标准蜗杆由电动机带动，它由可控硅整流器供电，并能无级调速。主光栅盘1与标准蜗杆一起旋转。标准蜗杆又带动被测齿轮及主光栅盘IⅡ旋转。利用标准蜗杆和被测齿轮轴端的两套光栅装置产生两个不同频率（f1和f2）的脉冲信号，然后将这两列信号分别输入分频器，就变为两列同频的脉冲信号，其频率为f1/z或f2/k(z为被测齿轮的齿数，k为标准蜗杆的头数)，再将这两列同频信号输入比相计进行比相，如果在被测齿轮一转内，相位差始终保持不变，刺说明被测齿轮没有切向综合误差；否则，通过相位差的变化，使比相计的输出电压也相应变化，这变化就反映了齿轮的切向综合误差和一齿切向综合误差。号发生a面步图6-2光栅式单啮仪机械部分图6-3光栅式单啮仪测量原理图当使用多头蜗杆进行间齿测量时，还可获得齿轮截面整体误差曲线，整体误差即把齿轮所有工作面上的误差视为一体，并按啮合顺序统一在啮合线上，从整体误差曲线不仅可以容易地我出各种单项误差，而且可以直观的，全面的看出各种单项误差之间的相互关系，从而可以分析各种误差对齿轮传动质量的影响以及分析齿轮误差产生的原因。3．误差分析仪及其使用齿轮误差分析仪对传感器输出的信息进行处理和分析。分析仪面板见图6-4。使用时注意：（1）先打开电源开关，使分析仪预热几分钟后再进行测量（测量前要按一下“置零”按钮）。（2）Z1拨码盘在使用单头蜗杆时拨码数01：双头蜗杆拨02：三头蜗杆拨03。（3）Z2拨码盘拨码数为齿轮齿数。如齿数为47，则拨码数为047（4）入拨码盘在齿轮误差愈大时拨码数愈大（入为1~9的正整数)

1 量的仪器。标准蜗杆顶于蜗杆光栅头和横架 11 的尾顶尖之中，通过带动器，标准蜗杆和光栅头主轴 轴系同步转动。被测齿轮通过带动器与齿轮光栅头同轴安装，并顶于光栅头和上顶尖 9 之间。手轮 6 用以调节滑架 8 上、下位置。摇动手轮 13，横架 11 可沿左立柱 18 的导轨上下移动，以适应齿轮 的不同安装位置和测量不同的截面，其位置由立刻尺 17 读出。圆刻尺 15 用于读出横架的转角。控 制板 21 上装有左右齿面换向开关和指示灯（注意：换向时，必须先停机断电再换向）。手轮 20 用于 控制电动机 12 的转速。 2．工作原理 单啮仪测量原理图如图 6-3，标准蜗杆由电动机带动，它由可控硅整流器供电，并能无级调速。 主光栅盘Ⅰ与标准蜗杆一起旋转。标准蜗杆又带动被测齿轮及主光栅盘Ⅱ旋转。利用标准蜗杆和被 测齿轮轴端的两套光栅装置产生两个不同频率（f1 和 f2）的脉冲信号，然后将这两列信号分别输入 分频器，就变为两列同频的脉冲信号，其频率为 f1/z 或 f2/k(z 为被测齿轮的齿数，k 为标准蜗杆 的头数)，再将这两列同频信号输入比相计进行比相，如果在被测齿轮一转内，相位差始终保持不变， 则说明被测齿轮没有切向综合误差；否则，通过相位差的变化，使比相计的输出电压也相应变化， 这变化就反映了齿轮的切向综合误差和一齿切向综合误差。 图 6-2 光栅式单啮仪机械部分 图 6-3 光栅式单啮仪测量原理图 当使用多头蜗杆进行间齿测量时，还可获得齿轮截面整体误差曲线，整体误差即把齿轮所有工 作面上的误差视为一体，并按啮合顺序统一在啮合线上，从整体误差曲线不仅可以容易地找出各种 单项误差，而且可以直观的，全面的看出各种单项误差之间的相互关系，从而可以分析各种误差对 齿轮传动质量的影响以及分析齿轮误差产生的原因。 3．误差分析仪及其使用 齿轮误差分析仪对传感器输出的信息进行处理和分析。分析仪面板见图 6-4。使用时注意： （1）先打开电源开关，使分析仪预热几分钟后再进行测量（测量前要按一下“置零”按钮）。 （2）Z1拨码盘在使用单头蜗杆时拨码数 01；双头蜗杆拨 02；三头蜗杆拨 03 。 （3）Z 2 拨码盘拨码数为齿轮齿数。如齿数为 47，则拨码数为 047 。 （4）λ拨码盘在齿轮误差愈大时拨码数愈大（λ为 1～9 的正整数）

买数选择+Z齿数选择CD320G—B适轮误差分析仪北京量具具军00000oooZ，路十人输入负账分析仪面板图 6-46z24（5)W拨码盘随齿数 z2及入选择的值愈大而愈大(W取1~99的正整数，且大于127）。当6z2入<127W时，拨码为W（6）不断按动位移按钮，观察表头，使测量的整个周期都包络在表头摆动范围内，在两边缘处都不出现大范围的无规则摆动。（7）“测量”“定标”开关在测量时，必须置于“测量”档，定标时，置于“定标”的某一档，记录仪绘出一直线后波段开关置于“定标”的另一档，记录仪又绘出一直线，两直线间的距离L相当于误差计数器输入40个脉冲的误差，记录纸上每单位宽度所代表的齿轮误差值按下式计算：2W角度K=800×*2 × L(秒/mm)m.=W线值在啮合线上K哒=1.62×Lcosa(μm/mm)或（μm/格）m,z,w在分度圆上、K分=1.62×（μm/mm)或（um/格）（8)“灵敏度调整”电位器-般控制在K=1(μm/mm)之下（注意：“定标”与“测量”必须在同灵敏度下进行)。“记录”波段开关一般情况置于“0”位置。4.记录仪的使用记录仪以长圆两种图形的形式，显示齿轮误差，使用圆记录时，打开圆记录开关，关闭长记录开关：使用长记录时，则关闭圆记录开关，打开长记录开关。-般用圆记录仪描绘出整体误差曲线。使用时注意：录的切向综合误差（1）记录量程旋转位置，按出厂时的定档，不2

2 图 6-5 圆记录纸记录的切向综合误差 （5）W 拨码盘随齿数 z 2 及 λ选择的值愈大而愈大（W 取 1～99 的正整数，且大于 127 6z2 λ ）。当 6z 2 λ＜127W 时，拨码为 W 。 （6）不断按动位移按钮，观察表头，使测量的整个周期都包络在表头摆动范围内，在两边缘处都 不出现大范围的无规则摆动。 （7）“测量”“定标”开关在测量时，必须置于“测量”档，定标时，置于“定标”的某一档，记 录仪绘出一直线后波段开关置于“定标”的另一档，记录仪又绘出一直线，两直线间的距离 L 相当 于误差计数器输入 40 个脉冲的误差，记录纸上每单位宽度所代表的齿轮误差值按下式计算： 角度 K=800× 2 1 z z × L W (秒/mm) 线值 在啮合线上 K 啮 = 1.62 π × L mn z1 W cosα (μm/mm)或（μm/格） 在分度圆上 K 分 = 1.62 π × L mtz1 W (μm/mm)或（μm/格） （8）“灵敏度调整”电位器一般控制在 K=1(μ m/mm)之下（注意：“定标”与“测量”必须在 同灵敏度下进行）。“记录”波段开关一般情况 置于“0”位置。 4.记录仪的使用 记录仪以长圆两种图形的形式，显示齿轮 误差，使用圆记录时，打开圆记录开关，关闭 长记录开关；使用长记录时，则关闭圆记录开 关，打开长记录开关。一般用圆记录仪描绘出 整体误差曲线。使用时注意： （1）记录量程旋转位置，按出厂时的定档，不 图 6-4 分析仪面板

要变动。（2）应在啮合前先打开记录仪电源开关和圆记录开关，以避免齿轮和蜗杆的剧烈往返撞击，而损坏仪器的轴系及同步系统的精度。（3）在作“位移”调整时，记录仪信号输入开关关闭，记录笔抬起。位移合适后再打开信号输入开关，落笔记录。图6-5为圆记录纸记录的切向综合误差曲线四。 测量步骤（一）测量径向综合误差△F"1.旋转凸轮10，将浮动滑板2大约调整在浮动范围的中间。2.在浮动滑板2和固定滑板3的心轴上分别装上被测齿轮和理想精确的测量齿轮。旋转手轮6，使两齿轮双面啮合。然后，锁紧固定滑板3。3.调节指示表11的位置，使指针压缩1~2圈并对准零位。4.在记录滚轮14上包扎坐标纸。5．调整记录笔的位置，将记录笔尖调到记录纸的中间，并使笔尖与记录纸接触。6：放松凸轮10，由弹簧力作用使两个齿轮双面啮合。7进行测量。缓慢转动测量齿轮，由于被测齿轮的加工误差，双啮中心距就产生变动，其变动情况从指示表或记录曲线图中反映出来。在被测齿轮转一转时，由指示表读出双啮中心距的最大值与最小值，两读数之差就是齿轮径向综合误差△F"i。在被测齿轮转一周节角时，从指示表读出双啮中心距的最大变动量，即为径向一齿综合误差A"1。8.处理测量数据。从GB10095~96—98查出齿轮的径向综合公差F"，和径向一齿综合公差F"1，将测量结果与其比较，判断被测齿轮的适用性。（二）切向综合误差△F’测量步骤1.预热。接通电源，在测量前打开主机、分析仪和记录仪的电源开关进行预热。当采用圆记录时，应注意在蜗杆还未和被测齿轮啮合前先打开记录仪的圆记录开关。2.安装被测齿轮。将洗刷干净的被测齿轮装在心轴上，将心轴顶于齿轮光栅头和上顶尖之间并紧固。1.安装标准蜗杆。当测量直齿圆柱齿轮时，标准蜗杆中心线应倾斜入角度（入为标准蜗杆分度圆螺旋升角）。当测量斜齿轮时，应倾斜入土β角（β为斜齿轮的分度圆螺旋升角，式中正号用于二者旋向不同，负号用于二者旋向相同）。再摇动左立柱上的手轮13（见图5-9），将蜗杆中心平面调整在被测齿轮的待测截面上并紧固。再转动左立柱下的手轮19，使标准蜗杆上精度最高的一段啮合线参加工作（一般取中间位置）。4.中心距的调整、分析仪，安装记录纸。5．开启主机总电源旋纽，顺时针转动主箱上的手轮20，使标准蜗杆带动被测齿轮旋转，转速应由慢逐渐加快，然后停止在某一位置上，转速（即测量速度）与齿轮误差大小、齿数及检测的误3

3 要变动。 （2）应在啮合前先打开记录仪电源开关和圆记录开关，以避免齿轮和蜗杆的剧烈往返撞击，而损 坏仪器的轴系及同步系统的精度。 （3）在作“位移”调整时，记录仪信号输入开关关闭，记录笔抬起。位移合适后再打开信号输入 开关，落笔记录。图 6-5 为圆记录纸记录的切向综合误差曲线。 四．测量步骤 （一）测量径向综合误差 ΔF"i 1．旋转凸轮 10，将浮动滑板 2 大约调整在浮动范围的中间。 2．在浮动滑板 2 和固定滑板 3 的心轴上分别装上被测齿轮和理想精确的测量齿轮。旋转手轮 6， 使两齿轮双面啮合。然后，锁紧固定滑板 3。 3．调节指示表 11 的位置，使指针压缩 1~2 圈并对准零位。 4．在记录滚轮 14 上包扎坐标纸。 5．调整记录笔的位置，将记录笔尖调到记录纸的中间，并使笔尖与记录纸接触。 6．放松凸轮 10，由弹簧力作用使两个齿轮双面啮合。 7．进行测量。缓慢转动测量齿轮，由于被测齿轮的加工误差，双啮中心距就产生变动，其变动 情况从指示表或记录曲线图中反映出来。 在被测齿轮转一转时，由指示表读出双啮中心距的最大值与最小值，两读数之差就是齿轮径向综合 误差 ΔF"i 。 在被测齿轮转一周节角时，从指示表读出双啮中心距的最大变动量，即为径向一齿综合误差 Δf "i 。 8．处理测量数据。从 GB10095~96—98 查出齿轮的径向综合公差 F"i 和径向一齿综合公差 f "i ， 将测量结果与其比较，判断被测齿轮的适用性。 （二）切向综合误差 ΔF′i 测量步骤 1．预热。接通电源，在测量前打开主机、分析仪和记录仪的电源开关进行预热。当采用圆记录 时，应注意在蜗杆还未和被测齿轮啮合前先打开记录仪的圆记录开关。 2．安装被测齿轮。将洗刷干净的被测齿轮装在心轴上，将心轴顶于齿轮光栅头和上顶尖之间并 紧固。 1．安装标准蜗杆。当测量直齿圆柱齿轮时，标准蜗杆中心线应倾斜λ角度（λ为标准蜗杆分度 圆螺旋升角）。当测量斜齿轮时，应倾斜λ±β角（β为斜齿轮的分度圆螺旋升角，式中正号用于二 者旋向不同，负号用于二者旋向相同）。再摇动左立柱上的手轮 13（见图 5-9），将蜗杆中心平面调 整在被测齿轮的待测截面上并紧固。再转动左立柱下的手轮 19，使标准蜗杆上精度最高的一段啮合 线参加工作（一般取中间位置）。 4．中心距的调整、分析仪，安装记录纸。 5． 开启主机总电源旋纽，顺时针转动主箱上的手轮 20，使标准蜗杆带动被测齿轮旋转，转速 应由慢逐渐加快，然后停止在某一位置上，转速（即测量速度）与齿轮误差大小、齿数及检测的误

差项目等性能有关，应适当选择。6．打开记录仪的输出开关，并选择记录笔在纸上的位置，落笔记录。测完一侧齿面后，拾起记录笔，关闭输入开关，逆时针旋转手轮20，停止标准蜗杆的转动。7.旋转测量换向旋纽21，测量被测齿轮的另一侧齿面。8.由记录曲线分析齿轮的切向综合总偏差△F及一齿切向综合偏差△f",。五、思考题1．双啮中心距与安装中心距的区别何在？2．测量径向综合误差△F"与径向一齿综合误差AF"i的目的是什么？3.若无理想精确的测量齿轮，能否进行双面啮合测量？为什么？

4 差项目等性能有关，应适当选择。 6．打开记录仪的输出开关，并选择记录笔在纸上的位置，落笔记录。测完一侧齿面后，抬起记 录笔，关闭输入开关，逆时针旋转手轮 20，停止标准蜗杆的转动。 7．旋转测量换向旋纽 21，测量被测齿轮的另一侧齿面。 8．由记录曲线分析齿轮的切向综合总偏差 ΔF′i 及一齿切向综合偏差 f i Δ ′ 。 五．思考题 1．双啮中心距与安装中心距的区别何在？ 2．测量径向综合误差 ΔF"i 与径向一齿综合误差 Δf "i 的目的是什么？ 3．若无理想精确的测量齿轮，能否进行双面啮合测量？为什么？