SIST ISO/TR 10064-2:1998
(Main)Cylindrical gears - Code of inspection practice -- Part 2: Inspection related to radial composite deviations, runout, tooth thickness and backlash
Cylindrical gears - Code of inspection practice -- Part 2: Inspection related to radial composite deviations, runout, tooth thickness and backlash
Gives advice on gear checking methods and the analysis of measurement results. Supplements the standard ISO 1382-2.
Code pratique de réception -- Partie 2: Contrôle relatif aux écarts composés radiaux, au faux-rond, à l'épaisseur de dent et au jeu entre dents
La présente partie de l'ISO/TR 10064 constitue une méthode pour la pratique des contrôles concernant l'écart composé radial, le saut radial, le faux-rond, l'épaisseur de la dent et le jeu entre dents de roues cylindriques à profil en développante de cercle, c'est-à-dire les mesurages se rapportant au contact des flancs antihomologues. En fournissant des renseignements sur les méthodes de contrôle et l'analyse des résultats de mesurage, elle complète l'ISO 1328-2. La plupart des termes employés sont définis dans l'ISO 1328-2. L'annexe A fournit une méthode pour choisir la tolérance d'épaisseur de dent et le jeu de battement minimal. Des valeurs suggérées pour le jeu de battement minimal sont incluses.
Valjasti zobniki - Smernice za meritve - 2. del: Meritve odstopkov pri radialnem preskušanju, odstopki krožnega teka, debeline zob in bočnega razstopa
General Information
Relations
Buy Standard
Standards Content (Sample)
TECHNICAL
REPORT
TR 10064-2
First edition
1996-03-o 1
Cylindrical gears - Code of inspection
practice -
Part 2:
Inspection related to radial composite
deviations, runout, tooth thickness and
backlash
Engrenages cylindriques
- Code pratique de keption -
Partie 2: ContHe relatif aux &arts cornposh radiaux, au faux-rond,
8 Mpaisseur de dent et au jeu entre dents
Reference number
ISO/TR 10064-2:1996(E)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISOTR 10064=2:1996(E)
CONTENTS
iv
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*.
FOREWORD
1
1 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*.
1
2 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*.*.
2
.........................................................................................
3 Symbols, corresponding terms and definitions
2
........................................................................................................................
3.1 Lower case symbols
2
........................................................................................................................
3.2 Upper case symbols
2
3.3 Greek symbols .
2
...........................................................................................................................
3.4 Subscript symbols
3
........................................................................................................................................
3.5 Definitions
6
...........................................................................................
4 Measurement of radial composite deviations
6
...........................................................................................................................
4.1 Checking principle
................................................................................... 7
4.2 The utility of radial composite deviation data
8
.....................................................................................
5 Measurement of runout, determining eccentricity
8
..........................................................................................................................
5.1 Measuring principle
9
.......................................................................................................
5.2 Anvil size for measuring runout
9
.............................................................................................................................
5.3 Measuring runout
11
.............................................................................................................
5.4 Evaluation of measurement
11
.........................................................................................................
5.5 Value of runout measurement
11
...........................................................................
5.6 The relation between runout and pitch deviations
1’4
................................
6 Measurement of tooth thickness, tooth span and dimension over balls or cylinders
14
........................................................................................................
6.1 Tooth thickness measurement
15
.........................................................................................................................
6.2 Span measurement
............................ 17
6.3 Control of tooth thickness by determining the dimension over balls or cylinders
............................................... 19
6.4 Tooth thickness measurement with radial composite measurement
............................................................ 19
6.5 Calculations for radial composite action test measurement
21
7 Gear limits and fits .
21
7.1 Introduction .
22
..............................................................................................................
7.2 Tooth thickness tolerances
23
.....................................................................................
Annex A Backlash and Tooth Thickness Tolerance
23
...........................................................................................................................................
A.1 Purpose
23
..........................................................................................................................................
A.2 Backlash
23
.............................................................................................................
A.3 Maximum Tooth Thickness
23
..........................................................................................................................
A.4 Minimum Backlash
24
.........................................................................
A.5 Specifications For Tooth Thickness Measurement
24
.........................................................................................................................
A.6 Maximum Backlash
26
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Annex B Bibliography
0 IS0 1996
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be
reproduced or utilized in any form or by any means, electronic or mechanical, including
photocopying and microfilm, without permission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case Postale 56 l CH-1211 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
ii
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IS0 TR 10064=2:1996(E)
@ IS0
17
Table 1 - Standard pin diameters in mm *~~~~~~-~~-~--~~---~-----~---~-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~.
Table Al - Recommended values minimum backlash &,” min for coarse pitch gears . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Figure 1 - Span and tooth thickness allowances . 4
................................................................................................ 5
Figure 2 - Tooth thickness, transverse plane
normal jbn , and radial jr backlash . 6
Figure 3 - Relationship between circumferential &,
...................................................................... 7
Figure 4 - Principle of measuring radial composite deviations
............................................................................................. 7
Figure 5 - Radial composite deviation diagram
8
Figure 6 - Interpretation of radial composite deviation .
Figure 7 - Principle of measuring runout . 9
.................................................................................................... 10
Figure 8 - Anvil size for measuring runout
................................................................................ 10
Figure 9 - Runout from coordinate measuring machine
Figure 10 - Runout diagram of a gear with 16 teeth . 11
Figure 11 - Runout and pitch deviations of an eccentric gear . 12
Figure 12 - Gear with zero runout, but with considerable pitch and cumulative pitch deviations (all space
.................................................................................................................................... 12
widths are equal)
............................................... 13
Figure 13 - Gear with pitch and cumulative pitch deviations and zero runout
.................................... 13
Figure 14 - Actual gear with little runout and substantial cumulative pitch deviation
Figure 15 - Runout measurement with a rider when all space widths are equal and pitch deviations are
14
present .
Figure 16 - Addendum and chordal tooth thickness . 14
Figure 17 - Chordal tooth thickness measurement by gear tooth caliper . 15
Figure 18 - Span measurement of helical gears . 15
Figure 19 - Limits of span measurement in base tangent plane . 16
Figure 20 - Dimension /&, over (between) balls or cylinders for spur gear teeth . 17
....................................................................................................................................... 18
Figure 21 - Ball size
................................................. 20
Figure 22 - Radical composite action test measurement of tooth thickness
21
Figure 23 - Fit of gear teeth .
Figure Al - Feeler gauge backlash measurement (normal plane) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
. . .
III
---------------------- Page: 3 ----------------------
@ IS0
IS0 TR 10064-2: 1996(E)
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (IS0 member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through
IS0 technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has
International organizations,
been established has the right to be represented on that committee.
governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. IS0 collaborates closely
with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
The main task of technical committees is to prepare International Standards, but in exceptional
circumstances a technical committee may propose the publication of a Technical Report of one of the
following types:
- type 1, when the required support cannot be obtained for the publication of an International Standa
rd,
despite repeated eff arts;
- type 2, when the subject is still under technical development or where for any other reason there is the
future but not immediate possibility of an agreement on an International Standard;
- type 3, when a technical committee has collected data of a different kind from that which is normally
published as an International Standard (“state of the art”, for example).
Technical Reports of types 1 and 2 are subject to review within three years of publication, to decide whether
they can be transformed into International Standards. Technical Reports of type 3 do not necessarily have to
be reviewed until the data they provide are considered to be no longer valid or useful.
ISOI’TR 10064-2, which is a Technical Report of type 3, was prepared by Technical Committee ISO/TC 60,
Gears.
Together with definitions and values allowed for gear element deviations, the International Standard
IS0 1328:1975 also provided advice on appropriate inspection methods.
In the course of revising IS0 1328:1975, it was agreed that the description and advice on gear inspection
methods should be brought up to date. Because of necessary enlargement and other considerations, the
Technical Committee decided that the relevant sections should be published under separate cover as a
Technical Report, type 3. It was decided that, together with this Technical Report, a system of documents as
listed in clause 2 (References) and annex B (Bibliography) should be established for definitive information.
ISOKR 10064 consists of the following parts, under the general title Cylindrical gears - Code of inspection
practice:
Part 1: Inspection of corresponding blanks of gear teeth
- Part 2: Inspection related to radial composite deviations, runout, tooth thickness and backlash
- Part 3: Recommendations relative to blanks, shaft centre distance and parallelism of axes
- Parf 4: Recommendations relative to surface roughness and tooth contact pattern checking
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TECHNICAL REPORT @ IS0 IS0 TR 10064-2: 1996(E)
Cylindrical gears - Code of inspection practice -
Part 2:
Inspection related to radial composite deviations, runout, tooth
thickness and backlash
1 Scope
This part of the Technical Report constitutes a code of practice dealing with inspection relevant to radial
composite deviations, runout, tooth thickness and backlash of cylindrical involute gears; i.e., with
measurements referred to double flank contact.
In providing advice on gear checking methods and the analysis of measurement results, it supplements the
standard IS0 1328-2. Most of the terms used are defined in IS0 1328-2.
Annex A provides a method to select gear tooth thickness tolerances and minimum backlash of a gear mesh.
Suggested values for minimum backlash are included.
2 References
IS0 53: 1974 Cylindrical gears for general and heavy engineering - Basic rack;
IS0 54: 1977 Cylindrical gears - Modules and diametral pitches of cylindrical gears for general and
heavy engineering;
IS0 1328-1 :I 995 Cylindrical gears - Definitions and allowable values of deviations relevant to corresponding
flanks of gear teeth;
IS0 1328-2: Cylindrical gears - Definitions and allowable values of deviations relevant to radial
composite deviations and runout information (in the state of preparation);
Cylindrical gears - Code of inspection practice - Inspection of corresponding flanks of gear
lSO/TR 10064-l :
1992 teeth;
lSO/TR 10064-3: Cylindrical gears - Recommendations relative to blanks, shaft center distance and
parallelism of axes (in the state of preparation).
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IS0 TR 10064-2: 1996(E)
3 Symbols, corresponding terms and definitions
3.1 Lower case symbols
a center distance
b
facewidth
d
reference diameter
base diameter
db
d
tip diameter
a
f eccentricity
e
f tooth-to-tooth radial composite deviation
Pm
i”
h addendum
mm
a
h reference chordal height
C
normal module
mn
normal tooth thickness
‘n
S normal chordal tooth thickness
nc
X profile shift coefficient
z
number of teeth
3.2 Upper case symbols
diameter of ball or cylinder used for measurement
mm
DM
E lower tooth thickness allowance
mm
sni
E upper tooth thickness allowance
mm
sns
F total radial composite deviation
i” Pm
F runout
Pm
r
F runout by composite test
Pm
r’j
dimension over balls or cylinders (pins)
mm
Md
base tangent length
mm
wk
3.3 Greek symbols
pressure angle in transverse plane
aMt
normal pressure angle
an
helix angle
P
6 prism (anvil) half angle
overlap ratio
%
tooth space half angle
q
tooth thickness half angle
w
3.4 Subscript symbols
0
tool b base
1 pinion t
transverse
2 wheel (gear) W working
3 master gear any (specified) diameter
Y
2
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IS0 TR 10064-2: 1996(E)
@ IS0
3.5 Definitions
3.5.1 Definitions with regard to composite deviation
The reference axis of a component is defined by means of datum surfaces. In most cases the axis of the
bore can be adequately represented by the axis of the mating work arbor (see lSO/TR 10064-3).
The geometric axis of the teeth for radial composite deviation is that axis which, if used for the
measurement, would give the minimum root mean square (rms) total composite deviation over a complete
revolution.
3.5.2 Definitions with regard to tooth thickness
Nominal tooth thickness, s,, on the reference cylinder in a normal plane is equal to the theoretical value
for meshing without backlash with a mating gear, which also has the theoretical tooth thickness, on the basic
center distance. The nominal tooth thickness is calculated using the following equations:
for external gears,
. l .
=mn 14.
+ 2tanQX
sn
2
1
(
for internal gears,
. . .
=mn Z - 2tanQX (2)
sn
2
c 1
For helical gears, the value of sn is measured in the normal plane.
Maximum and minimum limits of tooth thickness, Snsand sni, are the two extreme permissible sizes of tooth
thickness between which the actual size should lie, the limits of size being included. See figure 1.
1 .
The upper and lower (E,,, and E,,i) tooth thickness allowancesdefine the limits of gear tooth thickness.
See equations 3 and 4 and figure 1.
---------------------- Page: 7 ----------------------
IS0 TR 10064-2: 1996(E)
E
hs
the oretical
actual
ww-1- limits
normal plane at base cylinder
Qz
* D
Sni
Ir) c
-D rtE
sni
iS nominal tooth thickness
s 12
is minimum limit of tooth thickness
S ni
is maximum limit of tooth thickness
s fzs
actual tooth thickness
S n actual is
E is lower tooth thickness allowance
sni
E
is upper tooth thickness allowance
S?ZS
f Sit is tooth thickness deviation
T
is tooth thickness tolerance
srt
T E E
3-n =
sns - SJSi
plane normal to the tooth profile at reference cylinder
Figure 1 - Span and tooth thickness allowances
. . .
E = Sns- Sn 0
sns
0 . .
E = Sni- Sn (4)
sni
Tooth thickness tolerance, TSn, is the difference between the upper and the lower tooth thickness allowance.
. . .
T E E (5)
sn = sns - sni
The design values of tooth thickness are usually established from engineering considerations of gear
geometry, gear tooth strength, mounting and considerations of backlash. The methods for establishing design
tooth thicknesses for given applications are beyond the scope of this document.
is the tooth thickness determined by measurement.
Actual tooth thickness, sn actual,
Functional tooth thickness, qunc, is the maximum tooth thickness value obtained on a radial composite
action test (double flank) by means of a calibrated master gear.
It is a measurement which encompasses the effects of element deviations in profile, helix, pitch, etc., similar
to the concept of maximum material condition, see 6.5. It should never exceed the design tooth thickness.
The Effective tooth thickness of a gear will be different than the measured tooth thickness by an amount
equal to all the combined effects of the tooth element deviations and mounting, similar to functional tooth
thickness.
4
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ISOTR 10064=2:1996(E)
@ IS0
It is the final envelope condition which encompasses all the effects which must be considered to determine
the maximum material condition.
The tooth element deviations of mating gears may have an additive effect or may cancel each other at various
angular positions within a given mesh. It is not possible to segregate the individual tooth element deviations
from the effective tooth thickness.
3.5.3 Definitions with regard to backlash
Backlash is the clearance between the non-working flanks of two mating gears when their working flanks are
in contact, as shown in figure 2.
Note: Figure 2 is drawn at the position of tightest center distance; if center distance is increased backlash will increase.
The maximum effective tooth thickness (minimum backlash) will be different than the measured tooth thickness by an
amount equal to all the combined effects of the tooth element deviations, and mounting, similar to functional tooth
thickness. It is the final envelope condition which encompasses all the effects which must be considered to determine
the maximum material condition.
Usually the backlash under stabilized working conditions (working backlash) is different from (smaller than)
the backlash which is measured when the gears are mounted in the housing under static conditions (assembly
backlash).
Maximum effective
Tooth thickness, s,,,~ mm
Specified maximum
Maximum /’
/ Tooth thickness )
material
condition -4
* l/2 Specification
(mating gear)
\
band, Radial
\ \ composite
\
Greatest backlash \
action test
for tightest centers* < (
I .
w
\
Maximum
\
\
material
\
\
Minimum
N L
condition
\
Backlash, jwt min
subject gear)
i
‘\ \
\ \
\ \
a \
Pitch
,-=~
circle
I
‘\ \
Ic-
\\\
y#!!Ng4
Minimum / ,!
\ 1
Specified minimum
material
\ ‘-
Minimum
-7 /
tooth thickness
\ ’ condition
material
. 1 I
\ ‘1
condition
\ \
I’ ’
\ 1
I
\
/
\
/
\
\ /
’ Lower allowance profile
I
\’ )
d
\LH /
//I
,/
rcI l/2 Specified tolerance band, 0,52&r, ‘N-
Upper allowance profile W H4
Elemental measurement
*THIS FIGURE IS DRAWN AT THE POSITION OF TIGHTEST CENTER DISTANCE;
if center distance is increased backlash will increase.
Figure 2 - Tooth thickness, transverse plane
Circumferential backlash, jW (figure 3) is the maximum length of arc of the pitch circle through which a gear
can be rotated when the matrng gear is fixed.
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IS0 TR 10064-2: 1996(E)
Trace of tooth
Pitch
circle
Figure 3 - Relationship between circumferential iw, normal jbn , and radial jr backlash
Normal backlash, jb,,, ( fi g ure 3) is the shortest distance between non-working flanks of two gears when the
working flanks are in contact. The relationship with the circumferential backlash, jW is in accordance with the
following equation:
. I .
(6)
ibn = jwtc~S~,+~~b
Radial backlash, jr , (figure 3) is the amount by which the center distance has to be diminished till the
position in which left and right flanks of mating gears are in contact.
.
.
1 W t
. . .
Jr =
2 tana,t
is the minimum circumferential backlash on the pitch circle when the gear tooth
Minimum backlash, jw min,
with the greatest allowable effective tooth thickness is in mesh with the mating gear tooth having its greatest
allowable effective tooth thickness, at the tightest allowable center distance, under static conditions (figure 2).
The tightest center distance is the minimum working center distance for external gears and the maximum
working center distance for internal gears.
Maximum backlash, jw max, is the maximum circumferential backlash on the pitch circle when the gear tooth
with the smallest allowable effective tooth thickness is in mesh with the mating gear tooth having its smallest
allowable effective tooth thickness at the largest allowable center distance under static conditions (figure 2).
4 Measurement of radial composite deviations
4.1 Checking principle
Radial composite deviations are checked on a device on which pairs of gears are assembled with one gear
on a fixed spindle, the other on a spindle carried on a slide provided with a spring arrangement enabling the
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@ IS0 ISOTR 10064=2:1996(E)
gears to be held radially in
masty gear product, gear
view Z (enlarged)
close mesh (see figure 4).
During rotation, variation of
center distance is
measuring
measured and when
direction
desired, a diagram is
generated.
For most inspection
Duhg mtaibn, variation of center distance is measured
purposes, product gears
are tested against a master
Figure 4 - Principle of measuring radial composite deviations
gear. Master gears are
usually required to be so accurate that their influence on radial composite deviations can be neglected in
which case an acceptable record is generated during one revolution of the product gear.
The total radial composite deviation 5” of the gear under inspection is equal to the maximum variation of
center distance during one revolution. It can be determined from the recorded diagram. The tooth-to-tooth
radial composite deviation 3” is equal to the variation of center distance during rotation through one pitch angle
(see figure 5).
The tolerance values given in IS0 1328-2 are valid for measurements made using a master gear.
It is important to note that
the accuracy and design of
the master gear, especially
its pressure angle of
engagement with the
product gear, can influence
the test results. The
master gear should have
sufficient depth of
engagement to be capable
of contact with the entire
0”
360”
active profile of the product
Figure 5 - Radial composite deviation diagram
gear but should not contact
Such contact can be avoided when the master gear teeth are thick enough
its non-active or root parts to
gear backlash allowance.
compensate for the product
When they are to be used for the quality grading of accurate gears, the accuracy of the master gear and the
measuring procedure used should be agreed between the purchaser and manufacturer.
The tolerances have been established for spur gears and can be used to determine an accuracy grade. When
used for helical gears, the master gear facewidth should be such that E
p test is less than or equal to 0,5 with
the product gear. The design of the master gear shall be agreed upon between purchaser and manufacturer.
The overlap ratio, eP ?est, may influence the results of radial composite measurements of helical gears. The
effects of profile deviations, which would be evident with spur gears, may be concealed because of the
multiple tooth and diagonal contact lines with helical gears.
A chart recording of approximate sinusoidal form (with amplitude fe ) over a single revolution indicates
eccentricity, fe , of the gear teeth. Reference to figure 5 shows how such a sinusoidal curve can be drawn on
the diagram. Eccentricity of a gear is the deviation between the geometrical axis of the teeth and the reference
axis (i.e., the bore or shaft).
4.2 The utility of radial composite deviation data
Radial composite deviations include components from the combined deviations of right and left flanks.
Therefore, determination of the individual deviations of corresponding flanks is not feasible. The measurement
of radial composite deviations quickly provides information on deficiencies of quality related to the production
7
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@ IS0
IS0 TR 10064-2: 1996(E)
machine, the tool or the product
gear setup. The method is chiefly
I I
used for carrying out checking of
large quantities of production
6 1 revolution r
I
I-
gears, as well as fine pitch gears. Runout
These are fluctuations in center distance during one revolution of the product
gear. They appear in the diagram as slowly increasing and decreasing curves
Toot h-to-tooth composite devia-
corresponding to the ratio of the gears.
tions occurring at each pitch in-
crement tend to indicate profile
deviations (often profile slope
deviations). A large isolated tooth-
damaged tooth
to-tooth composite deviation may
Pitch deviations
indicate a large single pitch
They are revealed in the diagram as sudden and irregular deflections of the
deviation or damaged tooth (see recording pen of varying magnitude between two adjacent teeth.
figure 6).
With appropriate calibration of the
--
product gear setup and checking
Profile deviations
methods, the measuring process
The slight undulations in the curve indicate deviations of the tooth form from the
can also be used to determine the
theoretical involute profile. Each wave corresponds to the period of contact of
center distance at which the one tooth.
product gear may be meshed with
minimum backlash. See lSO/TR
10064-3 for recommendations on
1 shaft center distance and
Pressure angle deviations (profile slope deviation)
parallelism of axes. Furthermore,
The chart reveals them as regularly spaced and sharp-pointed vertical deflec-
tions, whereby each deflection corresponds to-the period of contact of one tooth.
the procedure is useful for
checking gears required to
operate with minimum backlash,
Figure 6 - Interpretation of radial composite deviation
since the range of functional tooth
thickness can readily be derived from the radial composite deviations.
For the determination of an accuracy grade:
a) For a spur gear, the product gear is to be checked against a master gear capable of making 100%
contact with the active flanks. See IS0 1328-2 clause 5.5. The tolerance values of total and tooth-to-tooth
radial composite deviations to determine an accuracy grade for spur gears are given in IS0 1328-2. It is
emphasized that because of the simultaneous contributions from both sets of tooth flanks, such an accuracy
grade cannot be directly related to an accuracy grade determined by inspection of individual element
deviations.
b) For a helical gear, although the tolerances in IS0 1328-2 are for spur gears, when agreed between
purchaser a
...
SLOVENSKI STANDARD
SIST ISO/TR 10064-2:1998
01-oktober-1998
9DOMDVWL]REQLNL6PHUQLFH]DPHULWYHGHO 0HULWYHRGVWRSNRYSULUDGLDOQHP
SUHVNXãDQMXRGVWRSNLNURåQHJDWHNDGHEHOLQH]RELQERþQHJDUD]VWRSD
Cylindrical gears - Code of inspection practice -- Part 2: Inspection related to radial
composite deviations, runout, tooth thickness and backlash
Code pratique de réception -- Partie 2: Contrôle relatif aux écarts composés radiaux, au
faux-rond, à l'épaisseur de dent et au jeu entre dents
Ta slovenski standard je istoveten z: ISO/TR 10064-2:1996
ICS:
21.200 Gonila Gears
SIST ISO/TR 10064-2:1998 en
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.
---------------------- Page: 1 ----------------------
SIST ISO/TR 10064-2:1998
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SIST ISO/TR 10064-2:1998
TECHNICAL
REPORT
TR 10064-2
First edition
1996-03-o 1
Cylindrical gears - Code of inspection
practice -
Part 2:
Inspection related to radial composite
deviations, runout, tooth thickness and
backlash
Engrenages cylindriques
- Code pratique de keption -
Partie 2: ContHe relatif aux &arts cornposh radiaux, au faux-rond,
8 Mpaisseur de dent et au jeu entre dents
Reference number
ISO/TR 10064-2:1996(E)
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SIST ISO/TR 10064-2:1998
ISOTR 10064=2:1996(E)
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. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*.
FOREWORD
1
1 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*.
1
2 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*.*.
2
.........................................................................................
3 Symbols, corresponding terms and definitions
2
........................................................................................................................
3.1 Lower case symbols
2
........................................................................................................................
3.2 Upper case symbols
2
3.3 Greek symbols .
2
...........................................................................................................................
3.4 Subscript symbols
3
........................................................................................................................................
3.5 Definitions
6
...........................................................................................
4 Measurement of radial composite deviations
6
...........................................................................................................................
4.1 Checking principle
................................................................................... 7
4.2 The utility of radial composite deviation data
8
.....................................................................................
5 Measurement of runout, determining eccentricity
8
..........................................................................................................................
5.1 Measuring principle
9
.......................................................................................................
5.2 Anvil size for measuring runout
9
.............................................................................................................................
5.3 Measuring runout
11
.............................................................................................................
5.4 Evaluation of measurement
11
.........................................................................................................
5.5 Value of runout measurement
11
...........................................................................
5.6 The relation between runout and pitch deviations
1’4
................................
6 Measurement of tooth thickness, tooth span and dimension over balls or cylinders
14
........................................................................................................
6.1 Tooth thickness measurement
15
.........................................................................................................................
6.2 Span measurement
............................ 17
6.3 Control of tooth thickness by determining the dimension over balls or cylinders
............................................... 19
6.4 Tooth thickness measurement with radial composite measurement
............................................................ 19
6.5 Calculations for radial composite action test measurement
21
7 Gear limits and fits .
21
7.1 Introduction .
22
..............................................................................................................
7.2 Tooth thickness tolerances
23
.....................................................................................
Annex A Backlash and Tooth Thickness Tolerance
23
...........................................................................................................................................
A.1 Purpose
23
..........................................................................................................................................
A.2 Backlash
23
.............................................................................................................
A.3 Maximum Tooth Thickness
23
..........................................................................................................................
A.4 Minimum Backlash
24
.........................................................................
A.5 Specifications For Tooth Thickness Measurement
24
.........................................................................................................................
A.6 Maximum Backlash
26
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Annex B Bibliography
0 IS0 1996
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be
reproduced or utilized in any form or by any means, electronic or mechanical, including
photocopying and microfilm, without permission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case Postale 56 l CH-1211 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
ii
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SIST ISO/TR 10064-2:1998
IS0 TR 10064=2:1996(E)
@ IS0
17
Table 1 - Standard pin diameters in mm *~~~~~~-~~-~--~~---~-----~---~-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~.
Table Al - Recommended values minimum backlash &,” min for coarse pitch gears . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Figure 1 - Span and tooth thickness allowances . 4
................................................................................................ 5
Figure 2 - Tooth thickness, transverse plane
normal jbn , and radial jr backlash . 6
Figure 3 - Relationship between circumferential &,
...................................................................... 7
Figure 4 - Principle of measuring radial composite deviations
............................................................................................. 7
Figure 5 - Radial composite deviation diagram
8
Figure 6 - Interpretation of radial composite deviation .
Figure 7 - Principle of measuring runout . 9
.................................................................................................... 10
Figure 8 - Anvil size for measuring runout
................................................................................ 10
Figure 9 - Runout from coordinate measuring machine
Figure 10 - Runout diagram of a gear with 16 teeth . 11
Figure 11 - Runout and pitch deviations of an eccentric gear . 12
Figure 12 - Gear with zero runout, but with considerable pitch and cumulative pitch deviations (all space
.................................................................................................................................... 12
widths are equal)
............................................... 13
Figure 13 - Gear with pitch and cumulative pitch deviations and zero runout
.................................... 13
Figure 14 - Actual gear with little runout and substantial cumulative pitch deviation
Figure 15 - Runout measurement with a rider when all space widths are equal and pitch deviations are
14
present .
Figure 16 - Addendum and chordal tooth thickness . 14
Figure 17 - Chordal tooth thickness measurement by gear tooth caliper . 15
Figure 18 - Span measurement of helical gears . 15
Figure 19 - Limits of span measurement in base tangent plane . 16
Figure 20 - Dimension /&, over (between) balls or cylinders for spur gear teeth . 17
....................................................................................................................................... 18
Figure 21 - Ball size
................................................. 20
Figure 22 - Radical composite action test measurement of tooth thickness
21
Figure 23 - Fit of gear teeth .
Figure Al - Feeler gauge backlash measurement (normal plane) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
. . .
III
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SIST ISO/TR 10064-2:1998
@ IS0
IS0 TR 10064-2: 1996(E)
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (IS0 member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through
IS0 technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has
International organizations,
been established has the right to be represented on that committee.
governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. IS0 collaborates closely
with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
The main task of technical committees is to prepare International Standards, but in exceptional
circumstances a technical committee may propose the publication of a Technical Report of one of the
following types:
- type 1, when the required support cannot be obtained for the publication of an International Standa
rd,
despite repeated eff arts;
- type 2, when the subject is still under technical development or where for any other reason there is the
future but not immediate possibility of an agreement on an International Standard;
- type 3, when a technical committee has collected data of a different kind from that which is normally
published as an International Standard (“state of the art”, for example).
Technical Reports of types 1 and 2 are subject to review within three years of publication, to decide whether
they can be transformed into International Standards. Technical Reports of type 3 do not necessarily have to
be reviewed until the data they provide are considered to be no longer valid or useful.
ISOI’TR 10064-2, which is a Technical Report of type 3, was prepared by Technical Committee ISO/TC 60,
Gears.
Together with definitions and values allowed for gear element deviations, the International Standard
IS0 1328:1975 also provided advice on appropriate inspection methods.
In the course of revising IS0 1328:1975, it was agreed that the description and advice on gear inspection
methods should be brought up to date. Because of necessary enlargement and other considerations, the
Technical Committee decided that the relevant sections should be published under separate cover as a
Technical Report, type 3. It was decided that, together with this Technical Report, a system of documents as
listed in clause 2 (References) and annex B (Bibliography) should be established for definitive information.
ISOKR 10064 consists of the following parts, under the general title Cylindrical gears - Code of inspection
practice:
Part 1: Inspection of corresponding blanks of gear teeth
- Part 2: Inspection related to radial composite deviations, runout, tooth thickness and backlash
- Part 3: Recommendations relative to blanks, shaft centre distance and parallelism of axes
- Parf 4: Recommendations relative to surface roughness and tooth contact pattern checking
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SIST ISO/TR 10064-2:1998
TECHNICAL REPORT @ IS0 IS0 TR 10064-2: 1996(E)
Cylindrical gears - Code of inspection practice -
Part 2:
Inspection related to radial composite deviations, runout, tooth
thickness and backlash
1 Scope
This part of the Technical Report constitutes a code of practice dealing with inspection relevant to radial
composite deviations, runout, tooth thickness and backlash of cylindrical involute gears; i.e., with
measurements referred to double flank contact.
In providing advice on gear checking methods and the analysis of measurement results, it supplements the
standard IS0 1328-2. Most of the terms used are defined in IS0 1328-2.
Annex A provides a method to select gear tooth thickness tolerances and minimum backlash of a gear mesh.
Suggested values for minimum backlash are included.
2 References
IS0 53: 1974 Cylindrical gears for general and heavy engineering - Basic rack;
IS0 54: 1977 Cylindrical gears - Modules and diametral pitches of cylindrical gears for general and
heavy engineering;
IS0 1328-1 :I 995 Cylindrical gears - Definitions and allowable values of deviations relevant to corresponding
flanks of gear teeth;
IS0 1328-2: Cylindrical gears - Definitions and allowable values of deviations relevant to radial
composite deviations and runout information (in the state of preparation);
Cylindrical gears - Code of inspection practice - Inspection of corresponding flanks of gear
lSO/TR 10064-l :
1992 teeth;
lSO/TR 10064-3: Cylindrical gears - Recommendations relative to blanks, shaft center distance and
parallelism of axes (in the state of preparation).
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SIST ISO/TR 10064-2:1998
IS0 TR 10064-2: 1996(E)
3 Symbols, corresponding terms and definitions
3.1 Lower case symbols
a center distance
b
facewidth
d
reference diameter
base diameter
db
d
tip diameter
a
f eccentricity
e
f tooth-to-tooth radial composite deviation
Pm
i”
h addendum
mm
a
h reference chordal height
C
normal module
mn
normal tooth thickness
‘n
S normal chordal tooth thickness
nc
X profile shift coefficient
z
number of teeth
3.2 Upper case symbols
diameter of ball or cylinder used for measurement
mm
DM
E lower tooth thickness allowance
mm
sni
E upper tooth thickness allowance
mm
sns
F total radial composite deviation
i” Pm
F runout
Pm
r
F runout by composite test
Pm
r’j
dimension over balls or cylinders (pins)
mm
Md
base tangent length
mm
wk
3.3 Greek symbols
pressure angle in transverse plane
aMt
normal pressure angle
an
helix angle
P
6 prism (anvil) half angle
overlap ratio
%
tooth space half angle
q
tooth thickness half angle
w
3.4 Subscript symbols
0
tool b base
1 pinion t
transverse
2 wheel (gear) W working
3 master gear any (specified) diameter
Y
2
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SIST ISO/TR 10064-2:1998
IS0 TR 10064-2: 1996(E)
@ IS0
3.5 Definitions
3.5.1 Definitions with regard to composite deviation
The reference axis of a component is defined by means of datum surfaces. In most cases the axis of the
bore can be adequately represented by the axis of the mating work arbor (see lSO/TR 10064-3).
The geometric axis of the teeth for radial composite deviation is that axis which, if used for the
measurement, would give the minimum root mean square (rms) total composite deviation over a complete
revolution.
3.5.2 Definitions with regard to tooth thickness
Nominal tooth thickness, s,, on the reference cylinder in a normal plane is equal to the theoretical value
for meshing without backlash with a mating gear, which also has the theoretical tooth thickness, on the basic
center distance. The nominal tooth thickness is calculated using the following equations:
for external gears,
. l .
=mn 14.
+ 2tanQX
sn
2
1
(
for internal gears,
. . .
=mn Z - 2tanQX (2)
sn
2
c 1
For helical gears, the value of sn is measured in the normal plane.
Maximum and minimum limits of tooth thickness, Snsand sni, are the two extreme permissible sizes of tooth
thickness between which the actual size should lie, the limits of size being included. See figure 1.
1 .
The upper and lower (E,,, and E,,i) tooth thickness allowancesdefine the limits of gear tooth thickness.
See equations 3 and 4 and figure 1.
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SIST ISO/TR 10064-2:1998
IS0 TR 10064-2: 1996(E)
E
hs
the oretical
actual
ww-1- limits
normal plane at base cylinder
Qz
* D
Sni
Ir) c
-D rtE
sni
iS nominal tooth thickness
s 12
is minimum limit of tooth thickness
S ni
is maximum limit of tooth thickness
s fzs
actual tooth thickness
S n actual is
E is lower tooth thickness allowance
sni
E
is upper tooth thickness allowance
S?ZS
f Sit is tooth thickness deviation
T
is tooth thickness tolerance
srt
T E E
3-n =
sns - SJSi
plane normal to the tooth profile at reference cylinder
Figure 1 - Span and tooth thickness allowances
. . .
E = Sns- Sn 0
sns
0 . .
E = Sni- Sn (4)
sni
Tooth thickness tolerance, TSn, is the difference between the upper and the lower tooth thickness allowance.
. . .
T E E (5)
sn = sns - sni
The design values of tooth thickness are usually established from engineering considerations of gear
geometry, gear tooth strength, mounting and considerations of backlash. The methods for establishing design
tooth thicknesses for given applications are beyond the scope of this document.
is the tooth thickness determined by measurement.
Actual tooth thickness, sn actual,
Functional tooth thickness, qunc, is the maximum tooth thickness value obtained on a radial composite
action test (double flank) by means of a calibrated master gear.
It is a measurement which encompasses the effects of element deviations in profile, helix, pitch, etc., similar
to the concept of maximum material condition, see 6.5. It should never exceed the design tooth thickness.
The Effective tooth thickness of a gear will be different than the measured tooth thickness by an amount
equal to all the combined effects of the tooth element deviations and mounting, similar to functional tooth
thickness.
4
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SIST ISO/TR 10064-2:1998
ISOTR 10064=2:1996(E)
@ IS0
It is the final envelope condition which encompasses all the effects which must be considered to determine
the maximum material condition.
The tooth element deviations of mating gears may have an additive effect or may cancel each other at various
angular positions within a given mesh. It is not possible to segregate the individual tooth element deviations
from the effective tooth thickness.
3.5.3 Definitions with regard to backlash
Backlash is the clearance between the non-working flanks of two mating gears when their working flanks are
in contact, as shown in figure 2.
Note: Figure 2 is drawn at the position of tightest center distance; if center distance is increased backlash will increase.
The maximum effective tooth thickness (minimum backlash) will be different than the measured tooth thickness by an
amount equal to all the combined effects of the tooth element deviations, and mounting, similar to functional tooth
thickness. It is the final envelope condition which encompasses all the effects which must be considered to determine
the maximum material condition.
Usually the backlash under stabilized working conditions (working backlash) is different from (smaller than)
the backlash which is measured when the gears are mounted in the housing under static conditions (assembly
backlash).
Maximum effective
Tooth thickness, s,,,~ mm
Specified maximum
Maximum /’
/ Tooth thickness )
material
condition -4
* l/2 Specification
(mating gear)
\
band, Radial
\ \ composite
\
Greatest backlash \
action test
for tightest centers* < (
I .
w
\
Maximum
\
\
material
\
\
Minimum
N L
condition
\
Backlash, jwt min
subject gear)
i
‘\ \
\ \
\ \
a \
Pitch
,-=~
circle
I
‘\ \
Ic-
\\\
y#!!Ng4
Minimum / ,!
\ 1
Specified minimum
material
\ ‘-
Minimum
-7 /
tooth thickness
\ ’ condition
material
. 1 I
\ ‘1
condition
\ \
I’ ’
\ 1
I
\
/
\
/
\
\ /
’ Lower allowance profile
I
\’ )
d
\LH /
//I
,/
rcI l/2 Specified tolerance band, 0,52&r, ‘N-
Upper allowance profile W H4
Elemental measurement
*THIS FIGURE IS DRAWN AT THE POSITION OF TIGHTEST CENTER DISTANCE;
if center distance is increased backlash will increase.
Figure 2 - Tooth thickness, transverse plane
Circumferential backlash, jW (figure 3) is the maximum length of arc of the pitch circle through which a gear
can be rotated when the matrng gear is fixed.
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SIST ISO/TR 10064-2:1998
IS0 TR 10064-2: 1996(E)
Trace of tooth
Pitch
circle
Figure 3 - Relationship between circumferential iw, normal jbn , and radial jr backlash
Normal backlash, jb,,, ( fi g ure 3) is the shortest distance between non-working flanks of two gears when the
working flanks are in contact. The relationship with the circumferential backlash, jW is in accordance with the
following equation:
. I .
(6)
ibn = jwtc~S~,+~~b
Radial backlash, jr , (figure 3) is the amount by which the center distance has to be diminished till the
position in which left and right flanks of mating gears are in contact.
.
.
1 W t
. . .
Jr =
2 tana,t
is the minimum circumferential backlash on the pitch circle when the gear tooth
Minimum backlash, jw min,
with the greatest allowable effective tooth thickness is in mesh with the mating gear tooth having its greatest
allowable effective tooth thickness, at the tightest allowable center distance, under static conditions (figure 2).
The tightest center distance is the minimum working center distance for external gears and the maximum
working center distance for internal gears.
Maximum backlash, jw max, is the maximum circumferential backlash on the pitch circle when the gear tooth
with the smallest allowable effective tooth thickness is in mesh with the mating gear tooth having its smallest
allowable effective tooth thickness at the largest allowable center distance under static conditions (figure 2).
4 Measurement of radial composite deviations
4.1 Checking principle
Radial composite deviations are checked on a device on which pairs of gears are assembled with one gear
on a fixed spindle, the other on a spindle carried on a slide provided with a spring arrangement enabling the
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SIST ISO/TR 10064-2:1998
@ IS0 ISOTR 10064=2:1996(E)
gears to be held radially in
masty gear product, gear
view Z (enlarged)
close mesh (see figure 4).
During rotation, variation of
center distance is
measuring
measured and when
direction
desired, a diagram is
generated.
For most inspection
Duhg mtaibn, variation of center distance is measured
purposes, product gears
are tested against a master
Figure 4 - Principle of measuring radial composite deviations
gear. Master gears are
usually required to be so accurate that their influence on radial composite deviations can be neglected in
which case an acceptable record is generated during one revolution of the product gear.
The total radial composite deviation 5” of the gear under inspection is equal to the maximum variation of
center distance during one revolution. It can be determined from the recorded diagram. The tooth-to-tooth
radial composite deviation 3” is equal to the variation of center distance during rotation through one pitch angle
(see figure 5).
The tolerance values given in IS0 1328-2 are valid for measurements made using a master gear.
It is important to note that
the accuracy and design of
the master gear, especially
its pressure angle of
engagement with the
product gear, can influence
the test results. The
master gear should have
sufficient depth of
engagement to be capable
of contact with the entire
0”
360”
active profile of the product
Figure 5 - Radial composite deviation diagram
gear but should not contact
Such contact can be avoided when the master gear teeth are thick enough
its non-active or root parts to
gear backlash allowance.
compensate for the product
When they are to be used for the quality grading of accurate gears, the accuracy of the master gear and the
measuring procedure used should be agreed between the purchaser and manufacturer.
The tolerances have been established for spur gears and can be used to determine an accuracy grade. When
used for helical gears, the master gear facewidth should be such that E
p test is less than or equal to 0,5 with
the product gear. The design of the master gear shall be agreed upon between purchaser and manufacturer.
The overlap ratio, eP ?est, may influence the results of radial composite measurements of helical gears. The
effects of profile deviations, which would be evident with spur gears, may be concealed because of the
multiple tooth and diagonal contact lines with helical gears.
A chart recording of approximate sinusoidal form (with amplitude fe ) over a single revolution indicates
eccentricity, fe , of the gear teeth. Reference to figure 5 shows how such a sinusoidal curve can be drawn on
the diagram. Eccentricity of a gear is the deviation between the geometrical axis of the teeth and the reference
axis (i.e., the bore or shaft).
4.2 The utility of radial composite deviation data
Radial composite deviations include components from the combined deviations of right and left flanks.
Therefore, determination of the individual deviations of corresponding flanks is not feasible. The measurement
of radial composite deviations quickly provides information on deficiencies of quality related to the production
7
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SIST ISO/TR 10064-2:1998
@ IS0
IS0 TR 10064-2: 1996(E)
machine, the tool or the product
gear setup. The method is chiefly
I I
used for carrying out checking of
large quantities of production
6 1 revolution r
I
I-
gears, as well as fine pitch gears. Runout
These are fluctuations in center distance during one revolution of the product
gear. They appear in the diagram as slowly increasing and decreasing curves
Toot h-to-tooth composite devia-
corresponding to the ratio of the gears.
tions occurring at each pitch in-
crement tend to indicate profile
deviations (often profile slope
deviations). A large isolated tooth-
damaged tooth
to-tooth composite deviation may
Pitch deviations
indicate a large single pitch
They are revealed in the diagram as sudden and irregular deflections of the
deviation or damaged tooth (see recording pen of varying magnitude between two adjacent teeth.
figure 6).
With appropriate calibration of the
--
product gear setup and checking
Profile deviations
methods, the measuring process
The slight undulations in the curve indicate deviations of the tooth form from the
can also be used to determine the
theoretical involute profile. Each wave corresponds to the period of contact of
center distance at which the one tooth.
product gear may be meshed with
minimum backlash. See lSO/TR
10064-3 for recommendations on
1 shaft center distance and
Pressure
...
RAPPORT ISO/TR
TECHNIQUE 10064-2
Première édition
1996-03-01
Engrenages cylindriques — Code pratique
de réception —
Partie 2:
Contrôle relatif aux écarts composés
radiaux, au faux-rond, à l'épaisseur de dent
et au jeu entre dents
Cylindrical gears — Code of inspection practice —
Part 2: Inspection related to radial composite deviations, runout, tooth
thickness and backlash
Numéro de référence
ISO/TR 10064-2:1996(F)
©
ISO 1996
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO/TR 10064-2:1996(F)
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Web www.iso.ch
Version française parue en 2001
Imprimé en Suisse
ii © ISO 1996 – Tous droits réservés
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ISO/TR 10064-2:1996(F)
Sommaire Page
Avant-propos.v
1 Domaine d'application.1
2Références.1
3 Symboles, termes correspondants et définitions .1
3.1 Symboles minuscules .1
3.2 Symboles majuscules .2
3.3 Symboles grecs .2
3.4 Indices.2
3.5 Définitions .2
4 Mesurage des écarts composés radiaux .7
4.1 Principe du contrôle .7
4.2 Utilité des données de l'écart composé radial.8
5 Mesurage du faux-rond, détermination de l'excentricité.9
5.1 Principe du mesurage .9
5.2 Dimension de l'enclume pour la mesure du faux-rond.10
5.3 Mesurage du faux-rond .11
5.4 Évaluation de la mesure.13
5.5 Valeur de la mesure du faux-rond.13
5.6 Relation entre le faux-rond et les écarts de pas.14
6 Mesurage de l'épaisseur de dent, de la cote sur k dents et de la cote sur billes ou piges.17
6.1 Mesure de l'épaisseur de dent.18
6.2 Mesure de la cote sur k dents.19
6.3 Contrôle de l'épaisseur de dent par mesure de la cote sur billes ou sur piges.22
6.4 Mesurage de l'épaisseur de dent par le mesurage de l'écart composé radial .25
6.5 Calculs de la longueur d'action pour la mesure de l'écart composé radial .25
7 Limites des dimensions et jeu entre dents .28
7.1 Introduction.28
7.2 Tolérances d'épaisseur de dent .29
Annexe A Jeu de battement et tolérance d'épaisseur de dent .31
A.1 Usage .31
A.2 Jeu de battement .31
A.3 Épaisseur de dent maximale .32
A.4 Jeu de battement minimal.32
A.5 Spécifications pour la mesure de l'épaisseur de dent.33
A.6 Jeu de battement maximal.33
Annexe B Bibliographie .35
© ISO 1996 – Tous droits réservés iii
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ISO/TR 10064-2:1996(F)
TABLEAUX
Tableau 1 — Diamètres de pige normalisés, en millimètres .23
Tableau A.1 — Valeurs recommandées de jeu de battement minimal j pour engrenages
bn min
de mécanique générale .33
FIGURES
Figure 1—Écart d’épaisseur de denture et sur la cote sur k dents.4
Figure 2—Épaisseur de denture, plan apparent.5
Figure 3 — Relation entre les jeux de battement circonférentiel, j , normal, j , et radial, j .6
wt bn r
Figure 4 — Principe de la mesure des écarts composés radiaux .7
Figure 5 — Diagramme d'écarts composés radiaux .8
Figure 6 — Interprétation de l'écart composé radial.9
Figure 7 — Principe de la mesure du faux-rond.10
Figure 8 — Dimension de l'enclume pour la mesure du faux-rond .11
Figure 9 — Faux-rond mesuré sur une machine à commande numérique .12
Figure 10 — Diagramme de faux-rond d'une roue de 16 dents.13
Figure 11 — Faux-rond et écarts de pas d'une roue excentrée .14
Figure 12 — Roue dentée sans faux-rond, mais avec des écarts de pas individuels et cumulés
conséquents (tous les entre-dents sont égaux).15
Figure 13 — Roue dentée avec des écarts individuels et cumulés de pas et un faux-rond nul.15
Figure 14 — Roue dentéeréelle avec un faible faux-rond et des écarts cumulés de pas substantiels .16
Figure 15 — Mesure du faux-rond à l'aide d'un cavalier quand tous les entre-dents sont égaux et qu'il
yades écarts de pas.17
Figure 16 — Hauteur à la corde et épaisseur à la corde.18
Figure 17 — Mesure de l'épaisseur à la corde au pied module .19
Figure 18 — Mesure de la cote sur k dents d'une roue à denture hélicoïdale.20
Figure 19 — Limitesdelamesuredela cotesur k dents dans le plan tangent au cylindre de base .21
Figure 20 — Cote M sur (entre) billes ou piges pour les roues à denture droite.22
d
Figure 21 — Dimension de la bille.24
Figure 22 — Mesure de l'épaisseur de dent à l'aide d'un contrôle d'écart composé radial.27
Figure 23 — Ajustage des dents .28
Figure A.1 — Mesure du jeu de battement à l’aide d’une jauge d’épaisseur (plan normal) .31
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ISO/TR 10064-2:1996(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiéeaux
comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude aledroit de fairepartie ducomité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en
liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec la Commission
électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Exceptionnellement, un
comité technique peut proposer la publication d'un rapport technique de l'un des types suivants:
— type 1, lorsque, en dépit de maints efforts, l'accord requis ne peut être réalisé en faveur de la publication d'une
Norme internationale;
— type 2, lorsque le sujet en question est encore en cours de développement technique ou lorsque, pour toute
autre raison, la possibilité d'un accord pour la publication d'une Norme internationale peut être envisagée pour
l'avenir mais pas dans l'immédiat;
— type 3, lorsqu'un comité technique a réuni des données de nature différente de celles qui sont normalement
publiées comme Normes internationales (ceci pouvant comprendre des informations sur l'état de la technique, par
exemple).
Les rapports techniques des types 1 et 2 font l'objet d'un nouvel examen trois ans au plus tard aprèsleur
publication afin de décider éventuellement de leur transformation en Normes internationales. Les rapports
techniques de type 3 ne doivent pas nécessairement être révisés avant que les données fournies ne soient plus
jugées valables ou utiles.
L’ISO/TR 10064-2, Rapport technique de type 3, a étéélaboré par le comité technique ISO/TC 60, Engrenages.
En même temps, que les définitions et les valeurs admises pour les écarts des éléments d’engrenages, la Norme
internationale ISO 1328:1975 fournit des renseignements sur les méthodes de contrôle appropriées.
Au cours delarévision de l’ISO 1328:1975, il a été admis que la description des méthodes de réception des
engrenages et les règles usuelles de bonne pratique qui y sont relatives soient mises à jour. Compte tenu d’une
part de l’élargissement nécessaire de cette norme et d’autre part de certaines autres considérations, le comité
technique a décidé de publier séparément cet ensemble, et ce sous la forme d’un rapport technique de type 3. Il a
été décidé qu’il convient d’établir avec le présent Rapport technique un système de documents comme ceux
énumérés à l’article2(Références) et à l’annexe B (Bibliographie) pour information définitive.
L'ISO TR 10064 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Engrenages cylindriques — Code
pratique de réception:
� Partie 1: Contrôle relatif aux flancs homologues de la denture
� Partie 2: Contrôle relatif aux écarts composés radiaux, au faux-rond, à l'épaisseur de dent et au jeu entre
dents
� Partie 3: Recommandations relatives au corps de roues, à l'entraxe et au parallélisme des axes
� Partie 4: Recommandations relatives à la rugosité de surface et au contrôle de la marque de portée
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RAPPORT TECHNIQUE ISO/TR 10064-2:1996(F)
Engrenages cylindriques — Code pratique de réception —
Partie 2:
Contrôles relatifs aux écarts composés radiaux, au faux-rond,
à l'épaisseur de dent et au jeu entre dents
1 Domaine d'application
La présente partie de l’ISO/TR 10064 constitue une méthode pour la pratique des contrôles concernant l'écart
composé radial, le saut radial, le faux-rond, l'épaisseur de la dent et le jeu entre dents de roues cylindriques à profil
en développante de cercle, c'est-à-dire les mesurages se rapportant au contact des flancs antihomologues.
En fournissant des renseignements sur les méthodes de contrôle et l'analyse des résultats de mesurage, elle
complète l'ISO 1328-2. La plupart des termes employéssontdéfinis dans l’ISO 1328-2.
L'annexe A fournit une méthode pour choisir la tolérance d'épaisseur de dent et le jeu de battement minimal. Des
valeurs suggérées pour le jeu de battement minimal sont incluses.
2Références
ISO 53:1974, Engrenages cylindriques de mécanique générale et de grosse mécanique — Crémaillère de
référence
ISO 54:1977, Engrenages cylindriques de mécanique générale et de grosse mécanique — Modules et diametral
pitches
ISO 1328-1:1995, Engrenages cylindriques — Système ISO de précision — Partie 1: Définitions et valeurs
admissibles des écarts pour les flancs homologues de la denture
ISO 1328-2, Engrenages cylindriques — Système ISO de précision — Partie 2: Définitions et valeurs admissibles
des écarts composés radiaux et information sur le faux-rond
ISO/TR 10064-1:1992, Engrenages cylindriques — Code pratique de réception — Partie 1: Contrôle relatif aux
flancs homologues de la denture
ISO/TR 10064-3, Engrenages cylindriques — Code pratique de réception — Partie 3: Recommandations relatives
au corps de roues, à l'entraxe et au parallélisme des axes
3 Symboles, termes correspondants et définitions
3.1 Symboles minuscules
a entraxe mm
b largeur de denture mm
d diamètrederéférence mm
d diamètre de base mm
b
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ISO/TR 10064-2:1996(F)
d diamètredetête mm
a
f excentricité mm
e
"
écart de saut de dent radial
f �m
i
h saillie mm
a
h hauteur à lacordederéférence mm
c
m module normal —
n
s épaisseur de dent normale mm
n
s épaisseur à lacordedansleplannormal mm
nc
x coefficient de déport —
z
nombre de dents —
3.2 Symboles majuscules
D diamètre de bille ou de pige utilisée pour le mesurage mm
M
E écart inférieur d’épaisseur de dent mm
sni
E écart supérieur d’épaisseur de dent mm
sns
"
�m
écart composé radial
F
i
F faux-rond
�m
r
"
F faux-rond par mesure de l’écart composé radial �m
r
M cote sur billes ou sur rouleaux (piges) mm
d
W cote sur k dents mm
k
3.3 Symboles grecs
angle de pression dans le plan apparent °
�
Mt
angle de pression normal °
�
n
angle d'hélice °
�
demi-angle de prisme (anvil) °
�
rapport de recouvrement —
�
�
demi-angle d'intervalle entre dents °
�
demi-angle d'épaisseur de dent °
�
3.4 Indices
0 outil b base
1 pignon t apparent
2 roue w en fonctionnement
3 pignon étalon (roue maîtresse) y tout diamètre (spécifié)
3.5 Définitions
3.5.1 Définitions relatives aux écarts composésradiaux
L'axe de référence d’une pièce est défini par les surfaces données. Dans la plupart des cas, l'axe de l'alésage
peut être représenté de manière adéquate par l'axe de l'arbre de la roue conjuguée (voir l'ISO/TR 10064-3).
L'axe géométrique de la denture,pour l'écart composé radial, est l'axe qui, s'il est utilisé pour le contrôle, devrait
donner une valeur des moindres carrés minimale de l'écart composé sur une rotation complète.
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ISO/TR 10064-2:1996(F)
3.5.2 Définitions relatives à l'épaisseur de dent
L'épaisseur de dent nominale, s , sur le cylindre de référence dans un plan normal, est égale à la valeur
n
théorique pour un engrènement sans jeu avec la roue conjuguée, qui a, elle aussi, une épaisseur de dent
théorique, et sur l'entraxe nominal. L'épaisseur nominale est calculéecommesuit:
pour les roues à denture extérieure
�
��
sm� +2tan�x (1)
nn n
��
��
2
pour les roues à denture intérieure
���
sm��2tan�x (2)
nn��n
��
2
Pour les roues à denture hélicoïdale, la valeur de s est mesurée dans le plan normal.
n
Les valeurs maximale et minimale de l'épaisseur de dent, s et s , sont les deux valeurs extrêmes de
ns ni
l'épaisseur de dent entre lesquelles il convient de situer la valeur effective, y compris les écarts d'épaisseur. Voir
Figure 1.
Les écarts supérieur et inférieur, E et E ,d'épaisseur de denture définissent les limites de l'épaisseur de
sns sni
denture. Voir les équations 3 et 4 et la Figure 1
Es� �s (3)
sns ns n
Es� �s (4)
sni ni n
La tolérance d'épaisseur de denture, T ,est la différence entre les écarts maximal et minimal d'épaisseur de
sn
denture
T=E �E (5)
sn sns sni
Les épaisseurs de dent à la conception sont habituellement établies sur des considérations vis-à-vis de la
géométrie de la roue, de la résistance des dents, du montage et des considérations sur le jeu de battement entre
dents. Les méthodes pour évaluer les épaisseurs de dent pour une application donnée sont en dehors du cadre de
ce document.
L'épaisseur de dent réelle, s ,est l'épaisseur de dent déterminée par mesurage.
nréelle
L’épaisseur de dent fonctionnelle, s , est la valeur maximale de l'épaisseur de dent maximale obtenue au
fonc
cours du contrôle de l'écart composé radial (flancs actifs et flancs rétro) à l'aide d'un pignon étalon calibré.
C'est une mesure qui englobe les effets des écarts de profil, d'hélice, de pas, etc., similaire au concept de
maximum de matière, voir 6.5. Elle ne devrait pas excéder l'épaisseur de dent à la conception.
L'épaisseur de dent effective d'une roue sera différent de la valeur mesurée d'une valeur égale à la combinaison
de tous les écarts individuels des dents et du montage, de manière similaire à l'épaisseur de dent fonctionnelle.
C'est la condition de l'enveloppe finale qui englobe tous les effets qui doivent être pris en compte pour déterminer
la condition de maximum de matière.
Les écarts des éléments géométriques de chacune des roues dentées peuvent s'additionner ou se compenser les
uns les autres pour différentes positions angulaires durant un engrènement donné. Il n'est pas possible de séparer
les écarts des éléments géométriques individuels de l'épaisseur de dent effective.
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Plan normal au cylindre de base
s épaisseur de dent nominale
n
s limite minimale de l’épaisseur de dent
ni
s limite maximale de l’épaisseur de dent
ns
s épaisseur de dent réelle
nréelle
E épaisseur de denture admissible la plus faible
sni
E épaisseur de denture admissible la plus grande
sns
f écart de l’épaisseur de denture
sn
T tolérancedel’épaisseur de denture
sn
T = E � E
sn sns sni
Plan normal au profil de la denture au cylindre de référence
Figure 1—Écart d’épaisseur de denture et sur la cote sur k dents
3.5.3 Définitions relatives au jeu de battement
Le jeu de battement est l'espace entre les flancs rétro des deux roues conjuguées lorsque les flancs actifs sont en
contact, comme montré sur la Figure 2.
NOTE La Figure 2 est dessinée pour l'entraxe minimal; si l'entraxe est augmenté, le jeu de battement sera augmenté.
L'épaisseur de dent maximale effective (jeu de battement minimal) sera différente de l'épaisseur de dent d’une valeur égale à la
combinaisondetousles écarts de dents, de montage, similaire à l'écart de dent fonctionnel. C'est l'enveloppe finale qui englobe
tous les effets qui doivent êtreprisencomptepourdéterminer la condition de maximum de matière.
Généralement, le jeu de battement dans des conditions de travail stabilisées (jeu de battement en service) est
différent (plus petit) du jeu de battement qui est mesuré, dans des conditions statiques, quand les roues dentées
sont montées dans le carter (jeu de battement de montage).
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Légende
1 Condition de maximum de matière (roue conjuguée)
2 Plus grand jeu de battement pour l’entraxe minimal *
3 Jeu de battement minimal, j
wt min
4Condition de minimum de matière
5 Profil admissible supérieur
6 Épaisseur de dent effective maximale, s
wt max
7 Épaisseur de dent spécifiée
8 Épaisseur de dent effective minimale, s
wt min
9 Épaisseur de dent spécifiéeminimale
10 Profil admissible inférieur
11 ½ bande de tolérance spécifiée, 0,5T , mesure élémentaire
wst
12 ½ bande de spécification pour la mesure de l’écart composé radial
13 Condition de maximum de matière (roue concernée)
14 Cercle primitif
15 Condition de minimum de matière
*Laprésente figure est dessinée à la position d’entraxe minimal. Si l’entraxe est augmenté, le jeu de battement
sera augmenté.
Figure 2—Épaisseur de denture, plan apparent
Le jeu de battement circonférentiel, j (Figure 3), est la longueur d'arc maximale du cercle primitif dans lequel
wt
une roue dentée peut être tournéealors que laroueconjuguée est fixe.
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Légende
1Tracé du plan tangent aux cylindres de base
2Tracé dela surfacedeladent
3Cercleprimitif
a
Dans le plan tangent aux cylindres de base
Figure 3 — Relation entre les jeux de battement circonférentiel, j , normal, j , et radial, j
wt bn r
Le jeu de battement normal, j (Figure 3), est la plus courte distance entre les flancs rétro de deux roues
bn
conjuguées quand les flancs actifs sont en contact. La relation avec le jeu de battement circonférentiel, j ,est
wt
conforme à l'équation suivante:
jj= cos��cos (6)
bn wt wt b
Le jeu de battement radial, j (Figure 3), est la valeur par laquelle l'entraxe doit être réduit jusqu'à une position
r
pour laquelle les flancs droits et gauches des deux roues conjuguées sont en contact.
j
wt
(7)
j=
r
2tan�
wt
Le jeu de battement minimal, j , est le jeu de battement circonférentiel minimal sur le cercle primitif, lorsque
wt min
la dent d'une roue avec la plus grande épaisseur de dent effective engrène avec la dent de la roue conjuguéequi a
la plus grande épaisseur effective pour l'entraxe admissible le plus petit, dans des conditions statiques (Figure 2).
L'entraxe sans jeu est l'entraxe de fonctionnement minimal pour un engrenage à denture extérieure et l'entraxe de
fonctionnement maximal pour un engrenage à denture intérieure.
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Le jeu de battement maximal, j , est le jeu de battement circonférentiel maximal sur le cercle primitif, lorsque
wt max
la dent d'une roue avec la plus petite épaisseur de dent effective engrène avec la dent de la roue conjuguée qui a
la plus petite épaisseur effective pour l'entraxe admissible le plus grand, dans des conditions statiques (Figure 2).
4 Mesurage des écarts composésradiaux
4.1 Principe du contrôle
L'écart composé radial et le saut radial sont contrôlés sur un appareil, sur lequel deux roues dentées engrènent.
L'une d'elles est montée sur une broche fixe, l'autre sur une broche montée sur glissière et pourvue d'un ressort
permettant le maintien radial des engrenages en engrènement sans jeu (voir Figure 4). Au cours de la rotation, les
écarts de l'entraxe sont mesurés etsionledésire, un diagramme est généré.
Légende
1 Roue étalon
2 Roue finie
3 Sens de la mesure
4 Vue suivant Z (agrandie)
5 Engrènement sans jeu
6 Pendant la rotation, la variation de la distance des centre dents est mesurée.
Figure 4 — Principe de la mesure des écarts composésradiaux
Pour la plupart des utilisations de ce contrôle,larouefinie estcontrôlée avec un pignon étalon. Il est généralement
exigé des pignons étalons qu'ils soient suffisamment précis pour que leur influence sur l'écart composé radial
puisse être négligée, auquel cas un enregistrement acceptable est réalisé pendant un tour complet de la roue finie.
"
L'écart composé radial F de la roue à contrôler est égal à l'écart maximal de l'entraxe au cours d'une rotation
i
"
complète. Il peut être déterminéà partir du diagramme enregistré.L'écart de saut de dent radial f est égal à
i
l'écart d'entraxe sur une rotation correspondant à un pas (voir Figure 5).
Les valeurs admissibles données dans l'ISO 1328-2 sont valables pour des mesures réalisées avec un pignon
étalon.
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ISO/TR 10064-2:1996(F)
Figure 5 — Diagramme d'écarts composésradiaux
Il est important de noter que la précision et la conception du pignon étalon, particulièrement son angle de pression
avec la roue finie, peuvent influencer les résultats de la mesure. Il convient que la roue étalon ait une longueur de
conduite suffisante pour engrener sur la longueur totale du profil actif de la roue finie, mais qu’elle n’engrène pas
avec les parties non actives et le profil de raccordement en pied de dent. Un tel contact peut être évité si
l'épaisseur des dents du pignon étalon est suffisante pour compenser la contribution au jeu de battement réalisé
sur larouefinie.
Lorsqu'elles sont utilisées pour la détermination de la classe de précision de la roue finie, il convient que la
précision du pignon étalonetlaméthode de contrôle soient convenues par accord entre le fabricant et l'acheteur.
Les valeurs admissibles des écarts ont étéétablies pour des roues à denture droite et peuvent être utilisées pour
déterminer la classe de précision. Lorsque cette mesure est utilisée pour des roues à denture hélicoïdale, il
convient que la largeur de denture du pignon étalon soit telle que � soit inférieur ou égal à 0,5 avec la roue
� test
finie. La conception du pignon étalon doit être convenue par avance entre le constructeur et l'acheteur. Le rapport
de recouvrement hélicoïdal, � , peut avoir une influence sur les résultats de la mesure de l'écart composé radial
� test
des roues à denture hélicoïdale. L'effet des écarts du profil, qui peut être évident avec les roues à denture droite,
peut être annulé sur des dentures hélicoïdales, en raison de l’engrènement sur plusieurs paires de dents et de
l'inclinaison des lignes de contact.
Un relevé de forme approximativement sinusoïdale (avec une amplitude f ) sur un tour complet de la roue finie
e
indique l'excentricité, f , des dents. Une référence à la Figure 5 montre comment une forme sinusoïdale peut être
e
tracée sur le diagramme. L'excentricité d'une roue est l'écart entre l'axe géométrique des dents et l'axe de
référence (c'est-à-dire l'alésage ou l'arbre).
4.2 Utilité des données de l'écart composé radial
Les écarts composés radiaux comprennent une combinaison des écarts des flancs gauches et droits. Ainsi, la
détermin
...
Questions, Comments and Discussion
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