圆柱涡轮蜗杆传动精度设计与标准.docx
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圆柱涡轮蜗杆传动精度设计与标准
圆柱涡轮蜗杆传动精度设计与标准
本标准对蜗杆、蜗轮和蜗杆传动规定12个精度等级;第1级的精度最高,第12级的精度最低。
(1)本标准适用于轴交角Σ为90°,模数m≥1mm的圆柱蜗杆、蜗轮传动。
其蜗杆分度圆直径d1≤400mm,蜗轮分度圆直径d2≤4000mm。
基本蜗杆可为阿基米德蜗杆(ZA蜗杆)、渐开线蜗杆(ZI蜗杆)、法向直廓蜗杆(ZN蜗杆)、锥面包络圆柱蜗杆(ZA蜗杆)和圆弧柱蜗杆(ZC蜗杆)。
(2)精度等级
按照公差的特性对传动性能的主要保证作用,将蜗杆、蜗轮和蜗杆传动的公差(或极限偏差)分成三个公差组。
允许各公差组选用不同的精度等级组合,但在同一公差组中,各项公差与极限偏差应保持相同的精度等级。
蜗杆和配对的精度等级一般取成相同,也允许取成不相同。
对有特殊要求的蜗杆传动,除Fr、Fi″、fi″、fr项目外,其蜗杆、蜗轮左右齿面的精度等级也可取成不相同。
(3)蜗杆、蜗轮的检验与公差
根据蜗杆传动的工作要求和生产规模,在各个公差组中,选定一个检验组来评定和验收蜗杆、蜗轮的精度。
当检验组中有两项或两项以上的误差时,应以检验组中最低的一项精度来评定蜗杆、蜗轮的精度等级。
若制造厂与订货者双方有专门协议时,应按协议的规定进行蜗杆、蜗轮精度的验收、评定。
本标准规定的公差值是以蜗杆、蜗轮的工作轴线为测量的基准轴线。
若实际测量基准不符合本规定,应从测量结果中消除基准不同所带来的影响。
(4)传动的检验与公差
蜗杆传动的精度主要以传动切向综合误差Fic′、传动一齿切向综合误差fic′和传动接触斑点的形状分布位置与面积大小来评定。
(5)蜗杆传动的侧隙规定
本标准按蜗杆传动的最小法向侧隙大小,将侧隙种类分为八种:
a、b、c、d、e、f、g和h。
最小法向侧隙值以a为最大,h为零,其它依次减少(图右所示)。
侧隙种类与精度等级无关。
蜗杆传动的侧隙要求,应根据使用要求用侧隙种类的代号(字母)表示。
各种侧隙的最小法向侧隙jnmin值按“蜗杆、蜗轮各项误差的公差数值表”中规定。
对可调中心距传动或蜗杆、蜗轮不要求互换的传动,允许传动的侧隙规范用最小侧隙jtmin(或jnmin)和最大侧隙jtmax(或jnmax)来规定,具体由设计确定。
传动的最小法向侧隙由蜗杆齿厚的减薄量来保证,即取
蜗杆齿厚上偏差Ess1=(jnmin/cosn+EsD) 齿厚下偏差Esi1=Ess1Ts1
其中EsD为制造误差的补偿部分;
最大法向侧隙由蜗杆、蜗轮齿厚公差Ts1、Ts2确定;
蜗轮齿厚上偏差Ess2=0,下偏差Esi2=Ts2;
各精度等级的Ts1、EsD和Ts2值分别按“蜗杆、蜗轮各项误差的公差数值表”中规定。
各种侧隙种类的侧隙规范数值系蜗杆传动在20℃时的情况,未计入传动发热和传动弹性变形的影响。
传动中心距的极限偏差±fa按“蜗杆、蜗轮各项误差的公差数值表”中规定。
(6)图样标注
在蜗杆、蜗轮工作图上,应分别标注精度等级、齿厚极限偏差或相应的侧隙种类代号和本标准代号。
标注示例:
a)蜗杆的第II、III公差组的精度等级为5级,齿厚极限
偏差为标准值,相配的侧隙种类为f,则标注为:
若蜗杆齿厚极限偏差为非标准值,
如上偏差为-0.27,上偏差为-0.40,
则标注为:
蜗杆5(
)GB10089-88
b)蜗轮的三个公差组的精度同为5级,齿厚极限偏差为
标准值,相配的侧隙种类为f,则标注为:
c)蜗轮的第I公差组的精度为5级,第II、III公差
组的精度为6级,齿厚极限偏差为标准值,相配的侧隙种
类为f,则标注为:
若蜗轮齿厚极限偏差为非标准值,如上
偏差为+0.10,下偏差为-0.10,则标注为:
5-6-6(±0.10)GB10089-88
若蜗轮齿厚无公差要求,则标注为:
5-6-6GB10089-88
对传动,应标出相应的精度等级,侧隙
种类代号和本标准代号。
d)传动的三个公差组的精度同为5级,侧隙种类为f,则标注为:
e)传动的I公差组的精度为5级,第II、III公差组
的精度为6级,侧隙种类为f,则标注为:
若侧隙为非标准值时,如jtmin=0.03mm,
jtmax=0.06mm,则标注为:
传动566(
)GB10089-88
若为法向侧隙时,则标注为:
传动566(
)GB10089-88
蜗杆、蜗轮和蜗杆传动公差的分组
公差组
蜗杆
蜗轮
蜗杆传动
Ⅰ
——
Fi′,Fi″,FP,FPk,Fr
Fic′
Ⅱ
fh,fhL,fPx,fPxL,fr
fi′,fi″,fPt
fic′
Ⅲ
ff1
ff2
接触斑点fa,f,fx
蜗杆、蜗轮误差及侧隙的定义和代号
△fhL--蜗杆螺旋线误差
fhL--蜗杆螺旋线公差。
定义:
在蜗杆轮齿的工作齿宽范围(两端不完整齿部分除外)内,蜗杆分度圆柱面上包容实际螺旋线的最近两条公称螺旋线间的方向距离。
△ff1--蜗杆齿形误差
ff1--蜗杆齿形公差。
定义:
在蜗杆轮齿给定截面上的齿形工作部分内,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。
当两条设计齿形线为非等距离的曲线时,应在靠近齿体内的设计齿形线的法线上确定其两者间的法向距离。
△fh--蜗杆一转螺旋线误差;
fh--蜗杆一转螺旋线公差。
定义:
蜗杆轮齿的一转范围内,蜗杆分度圆柱面上包容实际螺旋线的最近两条理论螺旋线间的法向距离。
△fPx--蜗杆轴向齿距偏差
蜗杆轴向齿距极限偏差(上偏差+fPx、下偏差-fPx)。
定义:
在蜗杆轴向截面上实际齿距与公称齿距之差。
△fr--蜗杆齿槽径向跳动
fr--蜗杆齿槽径向跳动公差。
定义:
在蜗杆任意一转范围内,测头在齿槽内与齿高中部的齿面双面接触,其测头相对于蜗杆轴线的径向最大变动量。
△fPxL--蜗杆轴向齿距累积误差
fPxL--蜗杆轴向齿距累积公差。
定义:
在蜗杆轴向截面上的工作齿宽范围(两端不完整齿部分除外)内,任意两个同侧齿面间实际轴向距离与公称轴向距离之差的最大绝对值。
△Es1--蜗杆齿厚偏差
蜗杆齿厚极限偏差(上偏差Ess1、下偏差Esi1)、蜗杆齿厚公差Ts1。
定义:
在蜗杆分度圆柱上,法向齿厚的实际值与公称值之差。
△Fi'--蜗轮切向综合误差
Fi'--蜗轮切向综合公差。
定义:
被测蜗轮与理想精确的测量蜗杆在公称轴线位置上单面啮合时,在被测蜗轮一转范围内实际转角与理论转角之差的总幅度值。
以分度圆弧长计。
△FPK--蜗轮K个齿距累积误差
FPK--蜗轮K个齿距累积公差。
定义:
在蜗轮分度圆上,K个齿距内同侧齿面间的实际弧长与公称弧长之差的最大绝对值。
K为2到小于z2/2的整数。
△fi'--蜗轮一齿切向综合误差;
fi'--蜗轮一齿切向综合公差。
定义:
被测蜗轮与理想精确的测量蜗杆在公称轴线位置上单面啮合时,在被测蜗轮一齿距角范围内实际转角与理论转角之差的最大幅度值。
以分度圆弧长计。
△fi"--蜗轮一齿径向综合误差;
fi"--蜗轮一齿径向综合公差。
定义:
被测蜗轮与理想精确的测量蜗杆双面啮合时,在被测蜗轮一转范围内,双啮中心距的最大变动量。
△Fi"--蜗轮径向综合误差
Fi"--蜗轮径向综合公差。
定义:
被测蜗轮与理想精确的测量蜗杆双面啮合时,在被测蜗轮一转范围内,双啮中心距的最大变动量。
△Fr--蜗轮齿圈径向跳动
Fr--蜗轮齿圈径向跳动公差。
定义为:
在蜗轮一转范围内,测头在靠近中间平面的齿槽内与齿高中部的齿面双面接触,其测头相对于蜗轮轴线径向距离的最大变动量。
△FP--蜗轮齿距累积误差
FP--蜗轮齿距累积公差。
定义:
在蜗轮分度圆上,任意两个同侧齿面间的实际弧长与公称弧长之差的最大绝对值。
△fPt--蜗轮齿距偏差
蜗轮齿距偏差(上偏差+fPt、下偏差-fPt)。
定义:
在蜗轮分度圆上,实际齿距与公称齿距之差。
用相对法测量时,公称齿距是指所有实际齿距的平均值。
△ff2--蜗轮齿形误差
ff2--蜗轮齿形公差。
定义:
在蜗轮轮齿给定截面上的
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。
当两条设计齿形线为非等距离曲线时,应在靠近齿体内
的设计齿形线的法线上确定其两者间的法向距离。
△Es2--蜗轮齿厚偏差
蜗轮齿厚极限偏差(上偏差Ess2、下
偏差Esi2)和蜗轮齿厚公差Ts2。
定义:
在蜗轮中间平面上,分度圆齿厚的实
际值与公称值之差。
蜗杆副的接触斑点 蜗轮旋转方向
安装好的蜗杆副中,在轻微力的制动下,蜗杆与蜗轮啮合运转后,在蜗轮齿面上分布的接触痕迹。
接触斑点以接触面积大小、形状和分布位置表示。
接触面积的大小按接触痕迹的百分比计算确定:
沿齿长方向--接触痕迹的长度b"与工作长度b'之比的百分数,即(b"/b')×100%;
沿齿高方向——接触痕迹的平均高度h"与工作高度h'之比的百分数,即(h"/h')×100%。
接触形状以齿面接触痕迹总的几何形状的状态确定。
接触位置以接触痕迹离齿面啮入、啮出端或齿顶、齿根的位置确定。
△F'ic--蜗杆副切向综合误差
F'ic--蜗杆副的切向综合公差。
定为:
安装好的蜗杆副啮合转动时,在蜗轮和蜗杆相对位置变化的一个整周期内,蜗轮的实际转角与理论转角之差的总幅度值。
以蜗轮分度圆弧长计。
△f'ic--蜗杆副的一齿切向综合误差
f'ic--蜗杆副的一齿切向综合公差。
定义:
安装好的蜗杆副啮合转动时,在蜗轮一转范围内多次重复出现的周期性转角误差的最大幅度值。
以蜗轮分度圆弧长计。
△fa--蜗杆副的中心距偏差
蜗杆副的中心距极限偏差(上偏差+fa、-fa下偏差)。
定义:
在安装好的蜗杆副中间平面内,实际中心距与公称中心距之差。
△fx--蜗杆副的中间平面偏移
蜗杆副的中间平面极限偏差(上偏差+fx、-fx下偏差)。
定义:
在安装好的蜗杆副中,蜗轮中间平面与传动中间平面之间的距离。
最小圆周侧隙jtmin、最大圆周侧隙jtmax、最小法向侧隙jnmin、最大法向侧隙jnmax。
定义:
在安装好的蜗杆副中,蜗杆固定不动时,蜗轮从工作齿面接触到非工作齿面接触所转过的分度圆弧长。
在安装好的蜗杆副中,蜗杆和蜗轮的工作齿面接触时,两非工作齿面间的最小距离。
△f--蜗杆副的轴交角偏差
蜗杆副的轴交角极限偏差(上偏差+f、-f下偏差)。
定义:
在安装好的蜗杆副中,实际轴交角与公称轴交角之差。
偏差值按蜗轮齿宽确定,以其线性值计。
注:
①允许在靠近蜗杆分度圆柱的同轴圆柱面上检验。
②允许用配对蜗杆代替测量蜗杆进行检验。
这时也即为蜗杆副的误差。
③允许在靠近中间平面的齿高中部进行测量。
④在确定接触痕迹长度b"时,应扣除超过模数值的断开部分。
传动轴交角极限偏差(±f)的f值m
蜗轮齿宽bzmm
精度等级
6
7
8
9
10
≤30
10
12
17
24
34
>30~50
11
14
19
28
38
>50~80
13
16
22
32
45
>80~120
15
19
24
36
53
>120~180
17
22
28
42
60
>180~250
20
25
32
48
67
>250
22
28
36
53
75
蜗杆、蜗轮齿坯尺寸形状公差
精度等级
6
7
8
9
10
孔
尺寸公差
1T6
1T7
1T8
形状公差
1T5
1T6
1T7
轴
尺寸公差
形状公差
1T4
1T5
1T6
齿顶圆直径公差
1T8
1T9
注:
1.当三个公有效期组的精度等级不同时,按最高精度等级确定公差。
2.当齿顶圆不作测量基准时,尺寸公差按1T11确定,但不得大于0.1mm。
3.1T为标准公差,查“标准公差”。
蜗杆、蜗轮的表面粗糙Ra推荐值
蜗杆
蜗轮
注:
本表不属GB10089-88。
仅供参考
精度等级
7
8
9
精度等级
7
8
9
Ra
齿面
0.8
1.6
3.2
Ra
齿面
0.8
1.6
3.2
顶圆
16
1.6
3.2
顶圆
3.2
3.2
6.3
传动的最小法向侧隙jnmin值m
传动中心距amm
侧隙种类
h
g
f
e
d
c
b
a
≤30
0
9
13
21
33
52
84
130
>30~50
0
11
16
25
39
62
100
160
>50~80
0
13
19
30
46
74
120
190
>80~120
0
15
22
35
54
87
140
220
>120~180
0
18
25
40
63
100
160
250
>180~250
0
20
29
46
72
115
185
290
>250~315
0
23
32
52
81
130
210
320
>315~400
0
25
36
57
89
140
230
360
>400~500
0
27
40
63
97
155
250
400
>500~630
0
30
44
70
110
175
280
440
>630~800
0
35
50
80
125
200
320
500
>800~1000
0
40
56
90
140
230
360
560
>1000~1250
0
46
66
105
165
260
420
660
>1250~1600
0
54
78
125
195
310
500
780
注:
传动的最小圆周侧隙jtmin=jnmin/cosr'·cosn。
式中:
r'为蜗杆节圆柱导程角,n为蜗杆法向齿形角。
传动接触斑点的要求
精度
等级
接触面积的百分比(%)
接触形状
接触位置
沿齿高
不小于
沿齿长
不小于
5和6
65
60
接触斑点在齿高方
向无断缺,不允许成带
状条纹。
接触斑点痕迹的分布位置趋近齿面中
部,允许略偏于啮入端。
在齿顶和啮入,
啮出端的棱边处不允许接触
7和8
55
50
不作要求。
接触斑点痕迹应偏于啮出端,但不允
许在齿顶和啮入、啮出端的棱边接触。
9和10
45
40
注:
采用修形齿面的蜗杆传动,接触斑点的要求可不受本标准规定的限制。
蜗杆齿槽径向跳动公差fr值m
分度圆直径d1
mm
模数m
mm
精度等级
6
7
8
9
10
≤10
1~3.5
11
14
20
28
40
>10~18
1~3.5
12
15
21
29
41
>18~31.5
1~6.3
12
16
22
30
42
>31.5~50
1~10
13
17
23
32
45
>50~80
1~16
14
18
25
36
48
>80~125
1~16
16
20
28
40
56
>125~180
1~25
18
25
32
45
63
>180~250
1~25
22
28
40
53
75
>250~315
1~25
25
32
45
63
90
>315~400
1~25
28
36
53
71
100
注:
当基准蜗杆齿形角不等于20°时,本标准规定的公差值乘以一个系数,其系数值为sin20°/sin。
蜗轮齿厚公差Ts2、蜗杆齿厚公差Ts1值m
Ts2
Ts1
分度圆直径
d2mm
模数m
mm
精度等级
模数m
mm
精度等级
6
7
8
9
10
6
7
8
9
10
≤125
1~3.5
71
90
110
130
160
1~3.5
36
45
53
67
95
>3.5~6.3
85
110
130
160
190
>6.3~10
90
120
140
170
210
>3.5~6.3
45
56
71
90
130
>125~400
1~3.5
80
100
120
140
170
>6.3~10
60
71
90
110
160
>3.5~6.3
90
120
140
170
210
>6.3~10
100
130
160
190
230
>10~16
80
95
120
150
210
>10~16
110
140
170
210
260
>16~25
110
130
160
200
280
>16~25
130
170
210
260
320
>400~800
1~3.5
85
110
130
160
190
注:
1、精度等级分别按蜗轮、蜗杆第II公
差组确定。
2、在最小法向侧隙能保证的条件下,
Ts2公差带允许采用对称分布。
3、对传动最大法向侧隙jnmax无要求
时,允许蜗杆齿厚公有效期Ts1增
大,最大不超过两倍。
>3.5~6.3
90
120
140
170
210
>6.3~10
100
130
160
190
230
>10~16
120
160
190
230
290
>16~25
140
190
230
290
350
>800~1600
1~3.5
90
120
140
170
210
>3.5~6.3
100
130
160
190
230
>6.3~10
110
140
170
210
260
>10~16
120
160
190
230
290
>16~25
140
190
230
290
350
蜗杆齿距极限偏差(±fPt)的fPt值m
分度圆直径d2
mm
模数m
mm
精度等级
6
7
8
9
10
≤125
1~3.5
10
14
20
28
40
>3.5~6.3
13
18
25
36
50
>6.3~10
14
20
28
40
56
>125~400
1~3.5
11
16
22
32
45
>3.5~6.3
14
20
28
40
56
>6.3~10
16
22
32
45
63
>10~16
18
25
36
50
71
>400~800
1~3.5
13
18
25
36
50
>3.5~6.3
14
20
28
40
56
>6.3~10
18
25
36
50
71
>10~16
20
28
40
56
80
>16~25
25
36
50
71
100
>800~1600
1~3.5
14
20
28
40
56
>3.5~6.3
16
22
32
45
63
>6.3~10
18
25
36
50
71
>10~16
20
28
40
56
80
>16~25
25
36
50
71
100
蜗杆齿形公差ff2值m
分度圆直径d2
mm
模数m
mm
精度等级
6
7
8
9
10
≤125
1~3.5
8
11
14
22
36
>3.5~6.3
10
14
20
32
50
>6.3~10
12
17
22
36
56
>125~400
1~3.5
9
13
18
28
45
>3.5~6.3
11
16
22
36
56
>6.3~10
13
19
28
45
71
>10~16
16
22
32
50
80
>400~800
1~3.5
12
17
25
40
63
>3.5~6.3
14
20
28
45
71
>6.3~10
16
24
36
56
90
>10~16
18
26
40
63
100
>16~25
24
36
56
90
140
>800~1600
1~3.5
17
24
36
56
90
>3.5~6.3
18
28
40
63
100
>6.3~10
20
30
45
71
112
>10~16
22
34
50
80
125
>16~25
28
42
63
100
160
蜗杆、蜗轮齿还坯基准面径向和端面跳动公差
基准面直径dmm
精度等级
6
7~8
9~10
≤31.5
4
7
10
>31.5~63
6
10
16
>63~125
8.5
14
22
>125~400
11
18
28
>400~800
14
22
36
>800~1600
20
32
50
>1600~2500
28
45
71
>2500~4000
40
63
100
注:
1.当三个公差组的精度等级不同时,按最高精度等级确定公差。
2.当以齿顶作为测置基准时,也即为蜗杆、蜗轮的齿坯基准面。
蜗杆传动的检验组及各项误差的公差数值
公差组
检验误差
项目
说明
公差数值
I
Fic
对5级和5级精度以下的传动,
允许用蜗轮的切向综合误差Fi′、
一齿切向综合误差fi′来代替Fic′
和fic′的检验,或蜗杆蜗轮相应公
差组的检验组中最低结果来评定传动
的第I、II公有差组的精度等级。
Fic′=FP+fic′
II
fic′
fic′=0.7(fi′+fh)
III
接触斑点
fa、fx、f
对不可调中心距的蜗杆传动
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