实验七 齿轮径向跳动测量
一、实验目的
1. 熟悉测量齿轮径向跳动的方法。
2. 加深理解齿轮径向跳动的定义。
二、实验内容
用齿轮径向跳动测量仪测量齿轮齿圈径向跳动。
三、测量原理及测量仪器说明
径向跳动Fr是指测头（球形、圆柱形或锥形）相继置于齿槽内时，从它到齿轮轴线的最大和最小径向距离之差，如图1。检查时，测头在近似齿高中部，与左右齿面同时接触。
齿轮径向跳动误差可用齿轮径向跳动检查仪、万能测齿仪或普通偏摆检查仪等仪器测量。本实验采用齿轮径向跳动测量仪来测量。该仪器是手动、纯机械齿轮测量仪器，利用两顶尖定位齿轮，用手动转动齿轮，测头逐齿在齿轮的径向测量其跳动误差。其外观如图2。
图1 测量径向跳动的原理 图2 齿轮径向跳动测量仪外观图
仪器主要由I—仪座、II—测量滑座、III—滑板、IV—顶尖座四部分组成。顶尖座可在滑板上自由滑动，以适应不同的齿轮轴长度；滑板可在底座上滑动，可使测头对准齿轮的不同轴向位置；测量滑座可在底座上滑动，对应不同直径的齿轮。各可移动部件都能在任意位置可靠锁紧。
图3 齿轮径向跳动测量仪组成示意图
该仪器组成如图3所示，全套测量装置包括：1.顶尖座锁紧手柄；2.滑板锁紧手柄；3.测头定位机构；4.手轮；5.测头后退手柄；6.转角锁紧手柄；7.测量滑座锁紧手柄；8.保护螺钉；9.滑板移动手轮；10.调平地脚螺钉；11.顶尖后退手柄；12.待测齿轮；13.测力调节螺钉。
该仪器可测齿轮直径≤220mm，可测模数为0.5—8 mm。指示表分辨率为0.001mm。 仪器备有不同直径的测头（锥形），用于测量各种不同模数的齿轮： 序号
测头直径mm 测头选取原则为：使测头与被测齿轮的齿槽双面接触，接触点在被测齿轮的中径附近，按下列公式进行计算：
Dp=Db×[tg(α+90°/Z)- tgα]
也可按简化公式计算：Dp=（1.5~1.8）×m（建议取Dp=1.68×m）
式中，Dp为测头直径，Db为基圆直径，Z为齿数，m为齿轮模数，α为压力角。
四、测量步骤
1. 按被测齿轮的模数选取合适的测头，装在主机上，拧紧顶丝。
2. 调整两顶尖座的间距，适应被测齿轮轴的长度，并在该位置锁紧手柄1。
3. 将被测齿轮顶在两顶尖之间，用手柄11控制顶紧力的大小，使工件能转动灵活，并且无轴向间隙。
4. 调整保护螺钉8，使测量板离开初始位置约5mm。调节测力螺钉13，保证被测齿轮心杆无变形，同时测头能定位在齿槽的最低点。
5.将千分表插入表座，用螺钉拧紧，千分表测头应与测杆相接触。再调保护螺钉8，使之在千分表满量程前约0.01mm时相接触。
6.松开转角锁紧手柄6，转动测量滑座，使测头与齿槽母线垂直后再锁紧。
7.松开滑板锁紧手轮2，转动滑板移动手轮9，使测头对准齿轮待测位置后，锁紧两侧滑板锁紧手轮2。
8. 松开测量滑座锁紧手柄7，转动手轮4，向前移动测量滑座，使测头与齿槽相切，千分表示值约在半量程时锁紧测量滑座锁紧手柄。
9.搬动测头后退手柄5，退出测头，同时转过一个齿槽，松开手柄5，测量下一个齿槽的位置值，并作相应记录。
10.转过一周后，千分表示值在测量位置时的最大变动量即为该齿轮的径向跳动误差值。转动测头后退手柄5，同时拉动测头定位机构3，脱开测头，完成测量。
11. 处理测量数据，从GB/T10095.2－2008（P228）查出齿轮径向跳动公差Fr，判断被测齿轮的适用性。
五、示例
1.被测齿轮参数
模数m=2mm，齿数Z=16，压力角α=20°，齿轮精度等级766GM GB10095-88
根据分度圆直径d=mZ，算得分度圆直径d=2×16=32mm
2.选取测头
根据Dp=1.68×m，计算Dp=1.68×3=5.04mm，选取测头直径Dp为Φ5mm。
3.测量记录
单位：µm
齿序 指示表读数 齿序 指示表读数齿序指示表读数 齿序指示表读数
4.数据分析
1）绘制齿轮径向跳动分析图。
2）计算径向跳动误差
指示表读数最大值△Frmax=+15µm，指示表读数最小值△Frmin=-13µm，
径向跳动误差Fr=∆Frmax−∆Frmin=+15-(-13)=28µm
3）查表确定齿轮径向跳动公差Fr
径向跳动影响齿轮传递运动的准确性（属于第I公差组），由齿轮精度等级766GM GB10095-88，可知径向跳动项目的精度等级为7级。
根据分度圆直径d=32mm，模数m=2mm，精度等级为7级，查表GB/T10095.2－2008（教材P228），得齿轮径向跳动公差Fr=23µm '
5.适用性结论
（略）
六、被测齿轮参数
模数m=2，齿数Z=42，压力角α=20°，齿轮精度等级的标注877FL JB179-83
思 考 题
1. 齿轮径向跳动产生的主要原因是什么？它对齿轮传动有什么影响？
2. 为什么测量齿轮径向跳动时，要根据齿轮的模数不同，选用不同直径的测头？
实验七 齿轮径向跳动测量
一、实验目的
1. 熟悉测量齿轮径向跳动的方法。
2. 加深理解齿轮径向跳动的定义。
二、实验内容
用齿轮径向跳动测量仪测量齿轮齿圈径向跳动。
三、测量原理及测量仪器说明
径向跳动Fr是指测头（球形、圆柱形或锥形）相继置于齿槽内时，从它到齿轮轴线的最大和最小径向距离之差，如图1。检查时，测头在近似齿高中部，与左右齿面同时接触。
齿轮径向跳动误差可用齿轮径向跳动检查仪、万能测齿仪或普通偏摆检查仪等仪器测量。本实验采用齿轮径向跳动测量仪来测量。该仪器是手动、纯机械齿轮测量仪器，利用两顶尖定位齿轮，用手动转动齿轮，测头逐齿在齿轮的径向测量其跳动误差。其外观如图2。
图1 测量径向跳动的原理 图2 齿轮径向跳动测量仪外观图
仪器主要由I—仪座、II—测量滑座、III—滑板、IV—顶尖座四部分组成。顶尖座可在滑板上自由滑动，以适应不同的齿轮轴长度；滑板可在底座上滑动，可使测头对准齿轮的不同轴向位置；测量滑座可在底座上滑动，对应不同直径的齿轮。各可移动部件都能在任意位置可靠锁紧。
图3 齿轮径向跳动测量仪组成示意图
该仪器组成如图3所示，全套测量装置包括：1.顶尖座锁紧手柄；2.滑板锁紧手柄；3.测头定位机构；4.手轮；5.测头后退手柄；6.转角锁紧手柄；7.测量滑座锁紧手柄；8.保护螺钉；9.滑板移动手轮；10.调平地脚螺钉；11.顶尖后退手柄；12.待测齿轮；13.测力调节螺钉。
该仪器可测齿轮直径≤220mm，可测模数为0.5—8 mm。指示表分辨率为0.001mm。 仪器备有不同直径的测头（锥形），用于测量各种不同模数的齿轮： 序号
测头直径mm 测头选取原则为：使测头与被测齿轮的齿槽双面接触，接触点在被测齿轮的中径附近，按下列公式进行计算：
Dp=Db×[tg(α+90°/Z)- tgα]
也可按简化公式计算：Dp=（1.5~1.8）×m（建议取Dp=1.68×m）
式中，Dp为测头直径，Db为基圆直径，Z为齿数，m为齿轮模数，α为压力角。
四、测量步骤
1. 按被测齿轮的模数选取合适的测头，装在主机上，拧紧顶丝。
2. 调整两顶尖座的间距，适应被测齿轮轴的长度，并在该位置锁紧手柄1。
3. 将被测齿轮顶在两顶尖之间，用手柄11控制顶紧力的大小，使工件能转动灵活，并且无轴向间隙。
4. 调整保护螺钉8，使测量板离开初始位置约5mm。调节测力螺钉13，保证被测齿轮心杆无变形，同时测头能定位在齿槽的最低点。
5.将千分表插入表座，用螺钉拧紧，千分表测头应与测杆相接触。再调保护螺钉8，使之在千分表满量程前约0.01mm时相接触。
6.松开转角锁紧手柄6，转动测量滑座，使测头与齿槽母线垂直后再锁紧。
7.松开滑板锁紧手轮2，转动滑板移动手轮9，使测头对准齿轮待测位置后，锁紧两侧滑板锁紧手轮2。
8. 松开测量滑座锁紧手柄7，转动手轮4，向前移动测量滑座，使测头与齿槽相切，千分表示值约在半量程时锁紧测量滑座锁紧手柄。
9.搬动测头后退手柄5，退出测头，同时转过一个齿槽，松开手柄5，测量下一个齿槽的位置值，并作相应记录。
10.转过一周后，千分表示值在测量位置时的最大变动量即为该齿轮的径向跳动误差值。转动测头后退手柄5，同时拉动测头定位机构3，脱开测头，完成测量。
11. 处理测量数据，从GB/T10095.2－2008（P228）查出齿轮径向跳动公差Fr，判断被测齿轮的适用性。
五、示例
1.被测齿轮参数
模数m=2mm，齿数Z=16，压力角α=20°，齿轮精度等级766GM GB10095-88
根据分度圆直径d=mZ，算得分度圆直径d=2×16=32mm
2.选取测头
根据Dp=1.68×m，计算Dp=1.68×3=5.04mm，选取测头直径Dp为Φ5mm。
3.测量记录
单位：µm
齿序 指示表读数 齿序 指示表读数齿序指示表读数 齿序指示表读数
4.数据分析
1）绘制齿轮径向跳动分析图。
2）计算径向跳动误差
指示表读数最大值△Frmax=+15µm，指示表读数最小值△Frmin=-13µm，
径向跳动误差Fr=∆Frmax−∆Frmin=+15-(-13)=28µm
3）查表确定齿轮径向跳动公差Fr
径向跳动影响齿轮传递运动的准确性（属于第I公差组），由齿轮精度等级766GM GB10095-88，可知径向跳动项目的精度等级为7级。
根据分度圆直径d=32mm，模数m=2mm，精度等级为7级，查表GB/T10095.2－2008（教材P228），得齿轮径向跳动公差Fr=23µm '
5.适用性结论
（略）
六、被测齿轮参数
模数m=2，齿数Z=42，压力角α=20°，齿轮精度等级的标注877FL JB179-83
思 考 题
1. 齿轮径向跳动产生的主要原因是什么？它对齿轮传动有什么影响？
2. 为什么测量齿轮径向跳动时，要根据齿轮的模数不同，选用不同直径的测头？