齒輪測量基本方法原理

齒輪測量基本方法原理（轉(zhuǎn)）長度計量技術(shù)中對齒輪參數(shù)的測量。測量圓柱齒輪和圓錐齒輪誤差的方法有單項測量和綜合測量兩種。

單項測量

主要是測量齒形誤差、周節(jié)累積誤差、周節(jié)偏差、齒向誤差和齒圈徑向跳動等。

齒形測量

圖1為齒輪齒形測量的原理。常用的測量方法有展成法和坐標法。①展成法：基圓盤的直徑等于被測漸開線理論基圓直徑。當(dāng)直尺帶動與它緊密相切的基圓盤和與基圓盤同軸安裝的被測齒輪轉(zhuǎn)動時，與直尺工作面處于同一平面上的測量杠桿的刀口相對于被測齒輪回轉(zhuǎn)運動的軌跡是一理論漸開線。以它與被測漸開線齒形比較，即可由測微儀（見比較儀）指示出齒形誤差。利用此法測量齒形誤差的工具有單盤漸開線測量儀和萬能漸開線測量儀(見漸開線測量儀)。②坐標法:按齒形形成原理列出齒廓上任一點的坐標方程式,然后計算出齒廓上若干點的理論坐標值,以此與實際測得的被測齒形上相應(yīng)點的坐標值比較，即可得到被測齒形誤差。有直角坐標法和法線展開角坐標法兩種。前者的測量原理是被測齒廓上各點的坐標值(x、y)分別由X和Y方向的光柵測量系統(tǒng)(見光柵測長技術(shù))測出，經(jīng)電子計算機計算后得出齒形誤差。此法適用于測量大型齒輪的齒形。法線展開角坐標法用于測量漸開線齒形。當(dāng)與被測齒輪同軸安裝的圓光柵轉(zhuǎn)動一個展開角φ時，由長光柵測量系統(tǒng)測出被測漸開線基圓的展開弧長ρ，由電子計算機按計算式ρ＝r0φ（式中r0為基圓半徑）計算出被測弧長與理論弧長之差值。按需要在齒廓上測量若干點，由記錄儀記錄出齒形誤差曲線圖。

周節(jié)測量

圖2為齒輪周節(jié)測量的原理。周節(jié)測量有絕對測量法和相對測量法。①絕對測量法：被測齒輪與圓光柵長度傳感器同軸安裝。測量時，被測齒輪緩慢回轉(zhuǎn)，當(dāng)電感式長度傳感器的測頭與齒面達到預(yù)定接觸位置時，電感式長度傳感器發(fā)出計數(shù)開始信號，利用電子計算機計算由圓光柵長度傳感器發(fā)出的經(jīng)過處理后得到的電脈沖數(shù)，直至測頭與下一齒面達到預(yù)定接觸位置為止。如此逐齒進行，測出相當(dāng)于各實際周節(jié)的電脈沖數(shù)，經(jīng)電子計算機處理后即可得出周節(jié)偏差和周節(jié)累積誤差。②相對測量法：利用兩電感式長度傳感器的測頭安置組成相當(dāng)于被測齒輪任一實際周節(jié)，以此逐齒與所有其他各實際周節(jié)比較。測得的差值經(jīng)過電子線路和電子計算機處理，即可得出周節(jié)偏差和周節(jié)累積誤差。

\o"齒輪測量"

齒向測量

圖3為齒輪齒向測量的原理。齒向測量常用的有導(dǎo)程法和基圓螺旋角法。這兩種方法都是根據(jù)斜齒輪回轉(zhuǎn)一周，與齒面接觸的任一點沿軸向移動一個導(dǎo)程的原理。①導(dǎo)程法：當(dāng)滑架沿軸線方向移動時，安裝在滑架上的正弦尺推動直尺并帶動圓盤和與圓盤同軸安裝的被測齒輪轉(zhuǎn)動。正弦尺的傾斜角度是按計算導(dǎo)程的方法調(diào)整的，測量頭相對于被測齒輪作螺旋運動而測出齒向誤差。②基圓螺旋角法：在漸開線測量儀上增加度盤、測角讀數(shù)顯微鏡（圖中未表示）等進行測量。當(dāng)直尺帶動基圓盤和被測齒輪轉(zhuǎn)動時，電感式長度傳感器的測頭由固定在直尺上的滑塊和滑架圓盤上傾斜的直槽控制著向下移動。利用度盤等使直槽的傾斜角度等于被測齒輪的基圓螺旋角，因此測頭相對于被測齒輪作螺旋運動而測出齒向誤差。采用此法的齒輪測量工具通常稱為漸開線和螺旋線測量儀。

20世紀70年代初，開始利用長光柵（或激光）、圓光柵等組成的測量系統(tǒng)、電子計算機自動控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等組成的自動測量系統(tǒng)，在同一臺齒輪量儀上測量齒向誤差，齒形誤差和周節(jié)偏差等。直齒圓柱齒輪的齒向誤差也常在具有精密直線導(dǎo)軌的齒圈徑向跳動儀上測量。

齒圈徑向跳動測量

以被測齒輪軸心線定位，利用帶有球形測頭或錐角等于2倍齒形角的圓錐形測頭的測微儀，使測頭位于齒高中部與齒廓雙面接觸。測頭相對于齒輪軸心線的最大變動量即齒圈徑向跳動。測量齒圈徑向跳動的儀器是齒圈徑向跳動儀。

綜合測量

通過測量齒輪與被測齒輪嚙合傳動來測量齒輪的傳動精度。測量齒輪是一種精度比被測齒輪高兩級以上的齒輪，也有以測量蝸桿代替測量齒輪的。綜合測量有雙面嚙合法和單面嚙合法兩種。

①雙面嚙合法：利用測量齒輪與被測齒輪作雙面嚙合轉(zhuǎn)動，以被測齒輪轉(zhuǎn)動一轉(zhuǎn)內(nèi)的中心距最大變動量表示被測齒輪的徑向綜合誤差。利用此法的齒輪測量工具稱為齒輪雙面嚙合檢查儀（見齒輪綜合檢查儀）。

②單面嚙合法：利用測量齒輪與被測齒輪在公稱中心距下嚙合轉(zhuǎn)動，以轉(zhuǎn)角誤差形式表示被測齒輪的切向綜合誤差。采用此法的齒輪測量工具有齒輪單面嚙合檢查儀和齒輪單面嚙合整體誤差測量儀（見齒輪整體誤差測量技術(shù)）。

綜合測量還可用于檢查齒輪副接觸斑點和噪聲等。

對于圓錐齒輪，一般采用綜合測量，以檢驗齒輪副的接觸斑點為主，也有測量齒輪副徑向綜合誤差、齒輪副切向綜合誤差和噪聲的。單項測量一般是測量周節(jié)累積誤差和齒圈徑向跳動,測量方法與圓柱齒輪的相同,但要保持測量頭軸線垂直于圓錐素線。70年代后期，人們開始利用三坐標測量機測量圓錐齒輪的齒形，并用繪圖儀描繪出被測齒面的輪廓圖形。（一）工藝過程分析圖9－17所示為一雙聯(lián)齒輪，材料為40Cr，精度為7－6－6級，其加工工藝過程見表9－6。從表中可見，齒輪加工工藝過程大致要經(jīng)過如下幾個階段：毛坯熱處理、齒坯加工、齒形加工、齒端加工、齒面熱處理、精基準修正及齒形精加工等。齒號ⅠⅡ齒號ⅠⅡ模數(shù)22基節(jié)偏差±0.016±0.016齒數(shù)2842齒形公差0.0170.018精度等級7GK7JL齒向公差0.0170.017公法線長度變動量0.0390.024公法線平均長度21.360－0.0527.60－0.05齒圈徑向跳動0.0500.042跨齒數(shù)45表9－6雙聯(lián)齒輪加工工藝過程序號工序內(nèi)容定位基準123456789101112131415毛坯鍛造正火粗車外圓及端面，留余量1.5～2mm，鉆鏜花鍵底孔至尺寸φ30H12拉花鍵孔鉗工去毛刺上芯軸，精車外圓，端面及槽至要求檢驗滾齒（z＝42），留剃余量0.07～0.10mm插齒（z＝28），留剃余量0.0,4～0.06mm倒角（Ⅰ、Ⅱ齒12°牙角）鉗工去毛刺剃齒（z＝42），公法線長度至尺寸上限剃齒（z＝28），采用螺旋角度為5°的剃齒刀，剃齒后公法線長度至尺寸上限齒部高頻淬火：G52推孔珩齒總檢入庫外圓及端面φ30H12孔及A面花鍵孔及A面花鍵孔及B面花鍵孔及A面花鍵孔及端面花鍵孔及A面花鍵孔及A面花鍵孔及A面花鍵孔及A面加工的第一階段是齒坯最初進入機械加工的階段。由于齒輪的傳動精度主要決定于齒形精度和齒距分布均勻性，而這與切齒時采用的定位基準（孔和端面）的精度有著直接的關(guān)系，所以，這個階段主要是為下一階段加工齒形準備精基準，使齒的內(nèi)孔和端面的精度基本達到規(guī)定的技術(shù)要求。在這個階段中除了加工出基準外，對于齒形以外的次要表面的加工，也應(yīng)盡量在這一階段的后期加以完成。第二階段是齒形的加工。對于不需要淬火的齒輪，一般來說這個階段也就是齒輪的最后加工階段，經(jīng)過這個階段就應(yīng)當(dāng)加工出完全符合圖樣要求的齒輪來。對于需要淬硬的齒輪，必須在這個階段中加工出能滿足齒形的最后精加工所要求的齒形精度，所以這個階段的加工是保證齒輪加工精度的關(guān)鍵階段。應(yīng)予以特別注意。加工的第三階段是熱處理階段。在這個階段中主要對齒面的淬火處理，使齒面達到規(guī)定的硬度要求。加工的最后階段是齒形的精加工階段。這個階段的目的，在于修正齒輪經(jīng)過淬火后所引起的齒形變形，進一步提高齒形精度和降低表面粗糙度，使之達到最終的精度要求。在這個階段中首先應(yīng)對定位基準面（孔和端面）進行修整，因淬火以后齒輪的內(nèi)孔和端面均會產(chǎn)生變形，如果在淬火后直接采用這樣的孔和端面作為基準進行齒形精加工，是很難達到齒輪精度的要求的。以修整過的基準面定位進行齒形精加工，可以使定位準確可靠，余量分布也比較均勻，以便達到精加工的目的。（二）定位基準的確定定位基準的精度對齒形加工精度有直接的影響。軸類齒輪的齒形加工一般選擇頂尖孔定位，某些大模數(shù)的軸類齒輪多選擇齒輪軸頸和一端面定位。盤套類齒輪的齒形加工常采用兩種定位基準。1）內(nèi)孔和端面定位選擇既是設(shè)計基準又是測量和裝配基準的內(nèi)孔作為定位基準，既符合“基準重合”原則，又能使齒形加工等工序基準統(tǒng)一，只要嚴格控制內(nèi)孔精度，在專用芯軸上定位時不需要找正。故生產(chǎn)率高，廣泛用于成批生產(chǎn)中。2）外圓和端面定位齒坯內(nèi)孔在通用芯軸上安裝，用找正外圓來決定孔中心位置，故要求齒坯外圓對內(nèi)孔的徑向跳動要小。因找正效率低，一般用于單件小批生產(chǎn)。（三）齒端加工如圖9－18所示，齒輪的齒端加工有倒圓、倒尖、倒棱，和去毛刺等。倒圓、倒尖后的齒輪，沿軸向滑動時容易進入嚙合。倒棱可去除齒端的銳邊，這些銳邊經(jīng)滲碳淬火后很脆，在齒輪傳動中易崩裂。用銑刀進行齒端倒圓，如圖9－19所示。倒圓時，銑刀在高速旋轉(zhuǎn)的同時沿圓弧作往復(fù)擺動（每加工一齒往復(fù)擺動一次）。加工完一個齒后工件沿徑向退出，分度后再送進加工下一個齒端。齒端加工必須安排在齒輪淬火之前，通常多在滾（插）齒之后。齒輪軸的加工工藝及設(shè)備刀具:1、下料----鋸床。2、粗車----車床。3、熱處理----箱式爐。4、精車----車床。5、銑鍵槽----銑床。6、滾齒-----滾齒機。7、齒面淬火---高頻淬火機床。8、磨---外圓磨床。錐齒輪用銑床可以加工第一步當(dāng)然是下料，鋸切第二步，車，外形第三步，銑，齒形如果需要可以磨削和淬火或調(diào)質(zhì)細長軸的齒輪軸加工工藝（以45號鋼為例）：一、毛坯下料二、調(diào)質(zhì)處理（提高齒輪軸的韌性和軸的剛度）三、帶跟刀架、用皂化液充分冷卻的前提下，粗車齒輪軸四、去應(yīng)力退火五、精車齒坯至尺寸（帶跟刀架、用皂化液充分冷卻）六、若軸上有鍵槽時，可先加工鍵槽等七、滾齒八、齒面高頻淬火，淬火硬度HRC48-58（具體硬度值需要依據(jù)工況、載荷等因素而定）九、磨齒十、成品的最終檢驗注：細長軸類零件的放置一定要垂吊放置（用鐵絲系住，懸掛在掛架上），不得平放！希望以上回答能夠?qū)δ阌兴鶐椭?。用于中小型軋鋼機傳動箱體中的齒輪軸，設(shè)計上一般為軟齒面，即小齒輪軸硬度為280～320HB，大齒輪軸硬度為250～290HB，模數(shù)mn=8～25，技術(shù)要求一般為調(diào)質(zhì)處理。這種零件在無感應(yīng)加熱淬火設(shè)備的工廠中加工時，其加工工藝路線為:鍛毛坯→粗加工→調(diào)質(zhì)→精加工→制齒→磨軸頸。按這樣的工藝流程生產(chǎn)出來的模數(shù)mn≤10的齒輪軸，使用情況基本良好，但模數(shù)mn≥12時，使用壽命短。突出表現(xiàn)為輪齒不耐磨，使用半年以后，齒面已有明顯磨痕，當(dāng)發(fā)生較大沖擊時，還會出現(xiàn)斷齒現(xiàn)象。針對這種情況，我們對原有工藝進行了分析，找出工藝路線中所存在的缺陷，并提出了新的制作工藝方法。1原工藝路線存在的問題原加工工藝路線中的粗加工，即粗車毛坯的外圓及軸向長度。調(diào)質(zhì)后，經(jīng)過精加工外圓及軸向尺寸，最后制齒。這樣輪齒的硬度分布如圖1所示，齒頂處的硬度最高，齒根處的硬度最低。輪齒的硬度分布顯然與圖2所示的實際受力要求的硬度分布不符。這種情況隨著模數(shù)的增大越顯突出，有時齒根接觸部根本無硬化層，齒輪的耐磨性大大降低。由于齒根部的強度顯著降低，這樣就削弱了輪齒的彎曲強度，此時一旦發(fā)生沖擊，便可能斷齒。2工藝改進探索增加表面淬火工序針對存在的問題，首先提出的解決方案是采用火焰表面淬火，即在原工藝路線的最后增加火焰表面淬火工序。從理論上講，采用火焰表面淬火能夠改善輪齒的硬度，且能顯著提高輪齒的彎曲疲勞強度，延長齒輪軸的使用壽命。但實際操作中卻難以控制。主要表現(xiàn)在以下兩個方面。模數(shù)的大小影響淬火后的表面硬度。小模數(shù)的輪齒，由于齒槽小，如圖3所示，隨著A面的淬火，已淬過火的B面發(fā)生了回火。這種情況常發(fā)生在mn≤16的輪齒淬火中。由于回火，輪齒表面硬度常常達不到要求，但比不經(jīng)過表面淬火工序的輪齒質(zhì)量要好。淬火操作的可實施性差，且常發(fā)生局部過熱及燒熔現(xiàn)象。由于齒輪軸的結(jié)構(gòu)各不相同，甚至存在很大差異，生產(chǎn)中難以做到用機械自動法進行火焰表面淬火，大多數(shù)采用人工操作。造成同一齒輪上不同部位的輪齒，由于淬火的先后順序及操作者的熟練程度不同，使淬火后的硬度也不同，且差距明顯。更為嚴重的是常發(fā)生局部齒面過熱、燒熔而生成硬度很高的凸點和凹坑，對齒輪運動精度、接觸精度及工作平穩(wěn)性均有嚴重影響?；谝陨蟽蓚€難以解決的問題，于是我們把機加工與熱處理結(jié)合起來，采用了下面的工藝方法。粗制齒、后調(diào)質(zhì)、精制齒工藝原調(diào)質(zhì)工藝最大的缺點在于輪齒表面的硬度沿齒高分布不合理。如果使輪齒的表面硬度沿齒高方向分布均勻，則輪齒的強度及使用壽命就會有很大提高。從這個方面考慮，我們將工藝調(diào)整為:鍛毛坯→粗車外圓及端面→粗制齒→熱處理→精車外圓及端面→精制齒→磨軸頸。該工藝的重點在粗制齒，讓工件的輪齒成形后再熱處理，從而實現(xiàn)硬度沿齒面的均勻分布。該工藝經(jīng)詳細確定各工序工藝參數(shù)后，并多次試行，逐一解決了各工序的工藝難點，但需要注意以下幾個方面的問題。熱處理變形。影響熱處理變形的因素有輪齒的螺旋角、齒向?qū)挾燃安馁|(zhì)。對于螺旋角較大、齒向?qū)挾容^大的齒輪軸，粗制齒時輪齒受到較大的偏擠壓力作用，齒形內(nèi)部存在著較大的內(nèi)應(yīng)力，并有著朝減小螺旋角方向變形的趨勢。正因為有內(nèi)應(yīng)力和變形趨勢的存在，在熱處理過程中會發(fā)生齒向翹曲變形，導(dǎo)致熱處理后輪齒螺旋角變小。這種情況常發(fā)生在螺旋角b≥25°及齒向?qū)挾菳≥350mm以上的齒輪軸中。制作中遇到這類齒輪軸時，應(yīng)注意粗制齒余量要偏大，否則會發(fā)生精制齒后留有黑皮的情況。在注意上述情況的同時，還要根據(jù)材料的不同，結(jié)合螺旋角的大小，調(diào)整淬火溫度。通常材質(zhì)為45鋼的齒輪軸，其淬火溫度應(yīng)比正常同材質(zhì)的工件低10～15℃。合金材質(zhì)的齒輪軸其淬火溫度應(yīng)比正常同材質(zhì)的同類工件低10℃左右，為避免淬裂，冷卻要在油中進行。車床斷續(xù)硬車削。粗制齒熱處理后的齒輪軸，其齒頂?shù)木庸な菙嗬m(xù)的，精加工層的硬度常在290～320HB之間。要在普通車床上完成該工序(我廠在CW61100×8000車床上完成)，首先必須認真檢修機床，保證主軸的回轉(zhuǎn)精度好，進刀機構(gòu)的剛性和精度好。其次選擇既硬而結(jié)實又具有韌性的刀具。粗加工余量的大小。粗車外圓及端面和粗制齒所留余量的大小，對熱處理及其后的精加工有極大影響。如余量留大，精車外圓難度就大，精制齒費工多，且難以保證齒面的硬度分布合理：余量留小后，熱處理變形控制難，可能無法實現(xiàn)精制齒。對此，總體上可按模數(shù)越大，螺旋角越大，齒面寬度越大，余量便留大的原則來控制余量。經(jīng)我廠所加工的模數(shù)mn≥12、螺旋角b=24°～31°、齒面寬B=300～960mm的齒輪軸，粗加工最小余量為2mm，最大余量為4mm。3結(jié)論模數(shù)mn≥12的齒輪軸，采用粗制齒后調(diào)質(zhì)、精制齒工藝后，輪齒的表面硬度在280HB以上，完全能夠滿足技術(shù)要求，并經(jīng)使用證明其耐磨性及壽命均較以前大大提高。圓柱齒輪加工工藝過程常因齒輪的結(jié)構(gòu)形狀、精度等級、生產(chǎn)批量及生產(chǎn)條件不同而采用不同的工藝方案。下面列出兩個精度要求不同的齒輪典型工藝過程供分析比較。

一、普通精度齒輪加工工藝分析

（一）工藝過程分析

圖示為一雙聯(lián)齒輪，材料為40Cr，精度為7－6－6級，其加工工藝過程見表1。

從表中可見，齒輪加工工藝過程大致要經(jīng)過如下幾個階段：毛坯熱處理、齒坯加工、齒形加工、齒端加工、齒面熱處理、精基準修正及齒形精加工等。雙聯(lián)齒輪加工工藝過程

加工的第一階段是齒坯最初進入機械加工的階段。由于齒輪的傳動精度主要決定于齒形精度和齒距分布均勻性，而這與切齒時采用的定位基準（孔和端面）的精度有著直接的關(guān)系，所以，這個階段主要是為下一階段加工齒形準備精基準，使齒的內(nèi)孔和端面的精度基本達到規(guī)定的技術(shù)要求。在這個階段中除了加工出基準外，對于齒形以外的次要表面的加工，也應(yīng)盡量在這一階段的后期加以完成。

第二階段是齒形的加工。對于不需要淬火的齒輪，一般來說這個階段也就是齒輪的最后加工階段，經(jīng)過這個階段就應(yīng)當(dāng)加工出完全符合圖樣要求的齒輪來。對于需要淬硬的齒輪，必須在這個階段中加工出能滿足齒形的最后精加工所要求的齒形精度，所以這個階段的加工是保證齒輪加工精度的關(guān)鍵階段。應(yīng)予以特別注意。

加工的第三階段是熱處理階段。在這個階段中主要對齒面的淬火處理，使齒面達到規(guī)定的硬度要求。

加工的最后階段是齒形的精加工階段。這個階段的目的，在于修正齒輪經(jīng)過淬火后所引起的齒形變形，進一步提高齒形精度和降低表面粗糙度，使之達到最終的精度要求。在這個階段中首先應(yīng)對定位基準面（孔和端面）進行修整，因淬火以后齒輪的內(nèi)孔和端面均會產(chǎn)生變形，如果在淬火后直接采用這樣的孔和端面作為基準進行齒形精加工，是很難達到齒輪精度的要求的。以修整過的基準面定位進行齒形精加工，可以使定位準確可靠，余量分布也比較均勻，以便達到精加工的目的。

（二）定位基準的確定

定位基準的精度對齒形加工精度有直接的影響。軸類齒輪的齒形加工一般選擇頂尖孔定位，某些大模數(shù)的軸類齒輪多選擇齒輪軸頸和一端面定位。盤套類齒輪的齒形加工常采用兩種定位基準。

1）內(nèi)孔和端面定位選擇既是設(shè)計基準又是測量和裝配基準的內(nèi)孔作為定位基準，既符合“基準重合”原則，又能使齒形加工等工序基準統(tǒng)一，只要嚴格控制內(nèi)孔精度，在專用芯軸上定位時不需要找正。故生產(chǎn)率高，廣泛用于成批生產(chǎn)中。

2）外圓和端面定位齒坯內(nèi)孔在通用芯軸上安裝，用找正外圓來決定孔中心位置，故要求齒坯外圓對內(nèi)孔的徑向跳動要小。因找正效率低，一般用于單件小批生產(chǎn)。

（三）齒端加工

如圖所示，齒輪的齒端加工有倒圓、倒尖、倒棱，和去毛刺等。倒圓、倒尖后的齒輪，沿軸向滑動時容易進入嚙合。倒棱可去除齒端的銳邊，這些銳邊經(jīng)滲碳淬火后很脆，在齒輪傳動中易崩裂。用銑刀進行齒端倒圓，如圖9－19所示。倒圓時，銑刀在高速旋轉(zhuǎn)的同時沿圓弧作往復(fù)擺動（每加工一齒往復(fù)擺動一次）。加工完一個齒后工件沿徑向退出，分度后再送進加工下一個齒端。齒端加工必須安排在齒輪淬火之前，通常多在滾（插）齒之后。

（四）精基準修正

齒輪淬火后基準孔產(chǎn)生變形，為保證齒形精加工質(zhì)量，對基準孔必須給予修正。

對外徑定心的花鍵孔齒輪，通常用花鍵推刀修正。推孔時要防止歪斜，有的工廠采用加長推刀前引導(dǎo)來防止歪斜，已取得較好效果。

對圓柱孔齒輪的修正，可采用推孔或磨孔，推孔生產(chǎn)率高，常用于未淬硬齒輪；磨孔精度高，但生產(chǎn)率低，對于整體淬火后內(nèi)孔變形大硬度高的齒輪，或內(nèi)孔較大、厚度較薄的齒輪，則以磨孔為宜。

磨孔時一般以齒輪分度圓定心，如圖9－20所示，這樣可使磨孔后的齒圈徑向跳動較小，對以后磨齒或珩齒有利。為提高生產(chǎn)率，有的工廠以金剛鏜代替磨孔也取得了較好的效果。二、高精度齒輪加工工藝特點

（一）高精度齒輪加工工藝路線

圖9－21所示為一高精度齒輪，材料為40Cr，精度為6－5－5級，其工藝路線見表9－7。（二）高精度齒輪加工工藝特點

（1）定位基準的精度要求較高由圖9－21可見，作為定位基準的內(nèi)孔其尺寸精度標注為φ85H5，基準端面的粗糙度較細，為Ra1.6μm，它對基準孔的跳動為0.014mm，這幾項均比一般精度的齒輪要求為高，因此，在齒坯加工中，除了要注意控制端面與內(nèi)孔的垂直度外，尚需留一定的余量進行精加工。精加工孔和端面采用磨削，先以齒輪分度圓和端面作為定位基準磨孔，再以孔為定位基準磨端面，控制端面跳動要求，以確保齒形精加工用的精基準的精確度。高精度齒輪加工工藝過程

（2）齒形精度要求高圖上標注6－5－5級。為滿足齒形精度要求，其加工方案應(yīng)選擇磨齒方案，即滾（插）齒－齒端加工－高頻淬火－修正基準－磨齒。磨齒精度可達4級，但生產(chǎn)率低。本例齒面熱處理采用高頻淬火，變形較小，故留磨余量可縮小到0.1mm左右，以提高磨齒效率。(第十章

圓柱齒輪公差與檢測

要求一般理解與掌握的內(nèi)容有：

齒輪傳動的使用要求，影響齒輪傳動的誤差和公差。

要求深刻理解與熟練掌握的重點內(nèi)容有：

齒輪的必檢精度指標、側(cè)隙指標及其檢測。

6-1

概述

一、齒輪傳動互換性的使用要求：（三性一隙）

齒輪傳動是機器及儀器中常用的一種機械傳動形式，它廣泛地用于傳遞運動和動力。齒輪傳動的質(zhì)量將影響到機器或儀器的工作性能、承載能力、使用壽命和工作精度。因此，現(xiàn)代工業(yè)中的各種機器和儀器對齒輪傳動互換性的使用提出了多方面的要求，歸納起來主要有四個方面：

（一）傳遞運動的準確性

齒輪傳動理論上應(yīng)按設(shè)計規(guī)定的傳動比來傳遞運動，即主動輪轉(zhuǎn)過一個角度時，從動輪應(yīng)按傳動比關(guān)系轉(zhuǎn)過一個相應(yīng)的角度。由于齒輪存在有加工誤差和安裝誤差，實際齒輪傳動中要保持恒定的傳動比是不可能的，因而使得從動輪的實際轉(zhuǎn)角產(chǎn)生了轉(zhuǎn)角誤差。傳遞運動的準確性就是要求齒輪在轉(zhuǎn)一周范圍內(nèi)，傳動比的變化要小，其最大轉(zhuǎn)角誤差應(yīng)限制在一定范圍內(nèi)，以保證一對齒輪z1和z2嚙合時，滿足齒廓嚙合基本定律I=n1/n2=z2/z1=常量。機床的一些傳動齒輪對傳遞運動準確性的精度較高。

（二）傳動的平穩(wěn)性

齒輪任一瞬時傳動比的變化，將會使從動輪轉(zhuǎn)速在不斷變化，從而產(chǎn)生瞬時加速度和慣性沖擊力，引起齒輪傳動中的沖擊、振動和噪聲。傳動的平穩(wěn)性就是要求齒輪在一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，多次重復(fù)的瞬時傳動比要小，一齒轉(zhuǎn)角內(nèi)的最大轉(zhuǎn)角誤差要限制在一定范圍內(nèi)。千分表、機床變速箱等對傳動平穩(wěn)性的要求較高。

（三）載荷分布的均勻性

載荷分布的均勻性是指為了使齒輪傳動有較高的承載能力和較長的使用壽命，要求嚙合齒面在齒寬與齒高方向上能較全面地接觸，使齒面上的載荷分布均勻，避免載荷集中于齒面的一端而造成輪齒折斷。重型機械的傳動齒輪對此比較偏重。

（四）

傳動側(cè)隙

在齒輪傳動中，為了貯存潤滑油，補償齒輪受力變形和熱變形以及齒輪制造和安裝誤差，齒輪相嚙合輪齒的非工作面應(yīng)留有一定的齒側(cè)間隙。否則齒輪傳動過程中可能會出現(xiàn)卡死或燒傷的現(xiàn)象。但該側(cè)隙也不能過大，尤其是對于經(jīng)常需要正反轉(zhuǎn)的傳動齒輪，側(cè)隙過大，會產(chǎn)生空程，引起換向沖擊。因此應(yīng)合理確定側(cè)隙的數(shù)值。

為了保證齒輪傳動具有較好的工作性能，對上述四個方面均要有一定的要求。但用途和工作條件不同的齒輪，對上述四方面應(yīng)有不同的側(cè)重。運動精度：是指傳遞運動的準確性。為了保證齒輪傳動的運動精度，應(yīng)限制齒輪一轉(zhuǎn)中最大轉(zhuǎn)角誤差△i∑

。

運動平穩(wěn)性精度：要求齒輪運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，沒有沖擊、振動和噪聲。要限制一齒距角范圍內(nèi)轉(zhuǎn)角誤差的最大值i

R

。

接觸精度：要求齒輪在接觸過程中，載荷分布要均勻，接觸良好，以免引起應(yīng)力集中，造成局部磨損，影響齒輪的使用壽命。

齒側(cè)間隙：在齒輪傳動過程中，非接觸面一定要有合理的間隙。一方面為了貯存潤滑油，一方面為了補償齒輪的制造和變形誤差。

圖7-1

不同圓柱齒輪的傳動精度要求

?

上述4項要求，對于不同用途、不同工作條件的齒輪其側(cè)重點也應(yīng)有所不同。

?

如：對于分度機構(gòu)，儀器儀表中讀數(shù)機構(gòu)的齒輪，齒輪一轉(zhuǎn)中的轉(zhuǎn)角誤差不超過1′～2′，甚至是幾秒，此時，傳遞運動準確性是主要的；

?

對于高速、大功率傳動裝置中用的齒輪，如汽輪機減速器上的齒輪，圓周速度高，傳遞功率大，其運動精度、工作平穩(wěn)性精度及接觸精度要求都很高，特別是瞬時傳動比的變化要求小，以減少振動和噪聲；

?

對于軋鋼機、起重機、運輸機、透平機等低速重載機械，傳遞動力大，但圓周速度不高，故齒輪接觸精度要求較高，齒側(cè)間隙也應(yīng)足夠大，而對其運動精度則要求不高。

漸開線圓柱齒輪的制造誤差

?

影響上述4項要求的誤差因素，主要包括齒輪的加工誤差和齒輪副的安裝誤差。

?

為了便于分析齒輪的各種制造誤差對齒輪傳動質(zhì)量的影響，按誤差相對于齒輪的方向特征，可分為徑向誤差、切向誤差和軸向誤差；

?

齒輪為圓周分度零件，其誤差具有周期性，按誤差在齒輪一轉(zhuǎn)中是否多次出現(xiàn)，即在齒輪一轉(zhuǎn)中出現(xiàn)的周期或頻率，可分為以齒輪一轉(zhuǎn)為周期的長周期誤差，或低頻誤差，它主要影響傳遞運動的準確性；以齒輪一齒為周期短周期誤差，或高頻誤差，它主要影響工作平穩(wěn)性。

幾何偏心誤差

圖7-2

?

以滾切直齒圓柱齒輪為例，分析在切齒過程中所產(chǎn)生的主要加工誤差

。

?

齒坯孔與機床心軸的安裝偏心（e），也稱幾何偏心，是齒坯在機床上安裝時，齒坯基準軸線O1O1與工作臺回轉(zhuǎn)軸線OO不重合形成的偏心e。加工時，滾刀軸線與工作臺回轉(zhuǎn)軸線OO距離保持不變，但與齒坯基準軸線O1O1的距離不斷變化（最大變化量為2

e）。滾切成如圖所示的齒輪，使齒面位置相對于齒輪基準中心在徑向發(fā)生了變化，故稱為徑向誤差。工作時產(chǎn)生以一轉(zhuǎn)為周期的轉(zhuǎn)角誤差，使傳動比不斷改變。

運動偏心誤差

?

分度蝸輪軸線與工作臺中心線的安裝偏心（eK）

。O2O2為機床分度蝸輪的軸線，它與機床心軸的軸線OO不重合，形成安裝偏心eK。這時盡管螺桿勻速旋轉(zhuǎn)，蝸桿與蝸輪嚙合節(jié)點的線速度相同，但由于蝸輪上的半徑不斷改變，從而使蝸輪和齒坯產(chǎn)生不均勻回轉(zhuǎn)，角速度在（ω+Δω）和（ω-Δω）之間，以一轉(zhuǎn)為周期變化。運動偏心并不產(chǎn)生徑向誤差，而往齒輪產(chǎn)生切向誤差。

?

以上兩項誤差均以齒坯一轉(zhuǎn)為周期，是長周期誤差。

圖7-3短周期誤差

●機床分度蝸輪的安裝偏心（ew）和軸向竄動。此誤差使蝸輪（齒坯）轉(zhuǎn)速不均勻，加工出的齒輪有齒距偏差和齒形偏差，如蝸桿為單頭，蝸輪為n牙，則在蝸輪（齒坯）一轉(zhuǎn)中產(chǎn)生n次誤差。

●滾刀偏心（ed）、軸線傾斜及軸向竄動。此誤差使加工出的齒輪徑向和軸向都產(chǎn)生誤差，如滾刀單頭，齒輪z牙，則在齒坯一轉(zhuǎn)中產(chǎn)生z次誤差。

●滾刀本身的基節(jié)、齒形等制造誤差。此誤差會復(fù)映到被加工齒輪的每一齒上，使之產(chǎn)生基節(jié)偏差和齒形誤差。

以上三項誤差在齒坯一轉(zhuǎn)中多次重復(fù)出現(xiàn)，為短周期誤差。

圓柱齒輪傳動精度的評定指標

?

根據(jù)齒輪精度要求，把齒輪的誤差分成影響運動準確性誤差、影響運動平穩(wěn)性誤差、影響載荷分布均勻性誤差和影響側(cè)隙的誤差。并相應(yīng)提出精度評定指標。

?

運動精度的評定指標

?

平穩(wěn)性的評定指標

?

接觸精度的評定指標

?

側(cè)隙的評定指標

?

齒輪副精度的評定指標

運動精度的評定指標

?

切向綜合誤差（ΔF

i′）

?

齒距累積誤差（ΔFp）及K個齒距累積誤差（ΔFpk）

?

齒圈徑向跳動（△Fr）

?

徑向綜合誤差（△Fi〞）

?

公法線長度變動（△Fw）

切向綜合誤差（ΔF

i′）

?

切向綜合誤差（ΔF

i′）指被測齒輪與理想精確的測量齒輪單面嚙合時，在被測齒輪一轉(zhuǎn)內(nèi)，實際轉(zhuǎn)角與公稱轉(zhuǎn)角之差的總幅度值。它以分度圓弧長計值。

?

ΔFi′是指在齒輪單面嚙合情況下測得的齒輪一轉(zhuǎn)內(nèi)轉(zhuǎn)角誤差的總幅度值，該誤差是幾何偏心、運動偏心加工誤差的綜合反映，因而是評定齒輪傳遞運動準確性的最佳綜合評定指標。

?

但因切向綜合誤差是在單面嚙合綜合檢查儀（簡稱單嚙儀）上進行測量的，單嚙儀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴，在生產(chǎn)車間很少使用。

齒距累積誤差（ΔFp）及K個齒距累積誤差（ΔFpk）

?

在分度圓上，任意兩個同側(cè)齒面間的實際弧長與公稱弧長之差的最大絕對值為齒距累積誤差。K個齒距累積誤差是指在分度圓上，K個齒距間的實際弧長與公稱弧長之差的最大絕對值，K為2到小于Z／2的整數(shù)

?

規(guī)定ΔFpk是為了限制齒距累積誤差集中在局部圓周上

。

?

齒距累積誤差反映了一轉(zhuǎn)內(nèi)任意個齒距的最大變化，它直接反映齒輪的轉(zhuǎn)角誤差，是幾何偏心和運動偏心的綜合結(jié)果。因而可以較為全面地反映齒輪的傳遞運動準確性，是一項綜合性的評定項目。但因為只在分度圓上測量，故不如切向綜合誤差反映的全面。

圖7-5

齒圈徑向跳動（△Fr）

?

齒輪一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，測頭在齒槽內(nèi)與齒高中部雙面接觸，測頭相對于齒輪軸線的最大變動量稱齒圈徑向跳動。

?

△Fr主要反映由于齒坯偏心引起的齒輪徑向長周期誤差。可用齒圈徑向跳動檢查儀測量，測頭可以用球形或錐形。

圖7-6

徑向綜合誤差（△Fi〞）

?

與理想精確的測量齒輪雙面嚙合時，在被測齒輪一轉(zhuǎn)內(nèi)，雙嚙中心距的最大變動量稱為徑向綜合誤差△Fi〞。

?

當(dāng)被測齒輪的齒廓存在徑向誤差及一些短周期誤差（如齒形誤差、基節(jié)偏差等）時，若它與測量齒輪保持雙面嚙合轉(zhuǎn)動，其中心距就會在轉(zhuǎn)動過程中不斷改變，因此，徑向綜合誤差主要反映由幾何偏心引起的徑向誤差及一些短周期誤差。

?

被測齒輪由于雙面嚙合綜合測量時的嚙合情況與切齒時的嚙合情況相似，能夠反映齒輪坯和刀具安裝調(diào)整誤差，測量所用儀器遠比單嚙儀簡單，操作方便，測量效率高，故在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用很普通。但它只能反映徑向誤差，且測量狀況與齒輪實際工作狀況不完全相符。

圖7-7公法線長度變動（△Fw）

?

在被測齒輪一周范圍內(nèi)，實際公法線長度的最大值與最小值之差稱為公法線長度變動，△Fw=Wmax—Wmin。

?

公法線長度的變動說明齒廓沿基圓切線方向有誤差，因此公法線長度變動可以反映滾齒時由運動偏心影響引起的切向誤差。由于測量公法線長度與齒輪基準軸線無關(guān)，因此公法線長度變動可用公法線千分尺、公法線卡尺等測量。

圖7-8平穩(wěn)性的評定指標

?

一齒切向綜合誤差（Δf

i′）

?

一齒徑向綜合誤差（△fi〞）

?

基節(jié)偏差（△fpb）

?

齒形誤差（△ff）

?

齒距偏差

（△fpt

）

一齒切向綜合誤差（Δf

i′）

?

實測齒輪與理想精確的測量齒輪單面嚙合時，在被測齒輪一齒距角內(nèi)，實際轉(zhuǎn)角與公稱轉(zhuǎn)角之差的最大幅度值

。

?

Δf

i′主要反映由刀具和分度蝸桿的安裝及制造誤差所造成的，齒輪上齒形、齒距等各項短周期綜合誤差，是綜合性指標。其測量儀器與測量ΔF

i′相同，如圖，切向綜合誤差曲線上的高頻波紋即為Δf

i′。

圖7-9

一齒徑向綜合誤差（△fi〞）

?

?

被測齒輪與理想精確的測量齒輪雙面嚙合時，在被測齒輪一齒角內(nèi)的最大變動量。

?

△fi〞綜合反映了由于刀具安裝偏心及制造所產(chǎn)生的基節(jié)和齒形誤差，屬綜合性項目?？稍跍y量徑向綜合誤差時得出，即從記錄曲線上量得高頻波紋的最大幅度值。由于這種測量受左右齒面的共同影響，因而不如一齒切向綜合誤差反映那么全面。不宜采用這種方法來驗收高精度的齒輪，但因在雙嚙儀上測量簡單，操作方便，故該項目適用于大批量生產(chǎn)的場合。

圖7-10

基節(jié)偏差（△fpb）

?

基節(jié)偏差是指實際基節(jié)與公稱基節(jié)之差

。

?

一對齒輪正常嚙合時，當(dāng)?shù)谝粋€輪齒尚未脫離嚙合時，第二個輪齒應(yīng)進入嚙合。當(dāng)兩齒輪基節(jié)相等時，這種嚙合過程將平穩(wěn)地連續(xù)進行，若齒輪具有基節(jié)偏差，則這種嚙合過程將被破壞，使瞬時速比發(fā)生變化，產(chǎn)生沖擊、振動。

?

基節(jié)偏差可用基節(jié)儀和萬能測齒儀進行測量。

圖7-11

齒形誤差（△ff）

?

齒形誤差是在端截面上，齒形工作部分內(nèi)（齒頂部分除外），包容實際齒形且距離為最小的兩條設(shè)計齒形間的法向距離。設(shè)計齒形可以根據(jù)工作條件對理論漸開線進行修正為凸齒形或修緣齒形。

?

齒形誤差會造成齒廓面在嚙合過程中使接觸點偏離嚙合線，引起瞬時傳動比的變化，破壞了傳動的平穩(wěn)性。

圖7-12

齒

距偏差

（△fpt

）

?

齒距偏差是指在分度圓上，實際齒距與公稱齒距之差

。

?

齒距偏差△fpt

也將和基節(jié)偏差、齒形誤差一樣，在每一次轉(zhuǎn)齒和換齒的嚙合過程中產(chǎn)生轉(zhuǎn)角誤差。

?

齒距偏差可在測量齒距累積誤差時得到，所以比較簡單。該項偏差主要由機床誤差產(chǎn)生。

圖7-13

接觸精度的評定指標

?

齒輪工作時，兩齒面接觸良好，才能保證齒面上載荷分布均勻。在齒高方向上，齒形誤差會影響兩齒面的接觸；在齒寬方向上，齒向誤差會影響兩齒面的接觸。

?

齒向誤差（△Fβ）：在分度圓柱面上，齒寬有效部分范圍內(nèi)（端部倒角部分除外），包容實際齒線且距離為最小的兩條設(shè)計齒向線之間的端面距離為齒向誤差

。

?

齒向線是齒面和分度圓柱面的交線。通常直齒輪的齒向線為直線，斜齒輪的齒向線是螺旋線。

圖7-14側(cè)隙的評定指標

?

為使齒輪嚙合時有一定的側(cè)隙，應(yīng)將箱體中心距加大或?qū)⑤嘄X減薄?？紤]到箱體加工與齒輪加工的特點，宜采用減薄齒厚的方法獲得齒側(cè)間隙（即基中心距制）。齒厚減薄量是通過調(diào)整刀具與毛坯的徑向位置而獲得的，其誤差將影響側(cè)隙的大小。此外，幾何偏心和運動偏心也會引起齒厚不均勻，使齒輪工作時的側(cè)隙也不均勻。

?

為控制齒厚減薄量，以獲得必要的側(cè)隙，可以采用下列評定指標：齒厚偏差（△ES），公法線平均長度偏差（△EWm）

齒厚偏差（△ES）

?

齒厚偏差是指在齒輪分度圓柱面上，齒厚的實際值與公稱值之差。對于斜齒輪，指法向齒厚。

?

為了保證一定的齒側(cè)間隙，齒厚的上偏差（ESS），下偏差（ESi）一般都為負值。

圖7-15

公法線平均長度偏差（△EWm）

?

公法線平均長度偏差△EW是指在齒輪一周內(nèi)，公法線長度平均值與公稱值之差。即

?

△EWm

=（W1+W2+…+Wn）/z

—

W公稱

?

齒輪因齒厚減薄使公法線長度也相應(yīng)減小，所以可用公法線平均長度偏差作為反映側(cè)隙的一項指標。通常是通過跨一定齒數(shù)測量公法線長度來檢查齒厚偏差的。

齒輪副精度的評定指標

?

齒輪副切向綜合誤差△Fic′：裝配好的齒輪副，在嚙合轉(zhuǎn)動足夠多的轉(zhuǎn)數(shù)內(nèi)，一個齒輪相對于另一個齒輪的實際轉(zhuǎn)角與公稱轉(zhuǎn)角之差的最大幅值

。

?

齒輪副的一齒切向綜合誤差△fic′：裝配好的齒輪副，在嚙合轉(zhuǎn)動足夠多的轉(zhuǎn)數(shù)內(nèi)，一個齒輪相對于另一個齒輪的一個齒距的實際轉(zhuǎn)角與公稱轉(zhuǎn)角之差的最大幅值。

?

齒輪副的接觸斑點

：安裝好的齒輪副，在輕微制動下運轉(zhuǎn)后，齒面上分布的接觸擦亮痕跡

?

齒輪副的側(cè)隙

：齒輪副的側(cè)隙分圓周側(cè)隙和法向側(cè)隙。

漸開線圓柱齒輪傳動精度的設(shè)計

?

齒輪精度等級的確定

?

齒輪誤差檢驗組的選擇

?

齒輪副側(cè)隙的確定

?

圖樣標注

齒輪精度等級的確定

?

齒輪及齒輪副共規(guī)定有12個精度等級，用1，2，…，12表示。其中1級精度最高，12級精度最低。

?

齒輪和齒輪副的誤差項目都規(guī)定了相應(yīng)的公差或極限偏差，除接觸斑點外，其余項目的公差代號均為對應(yīng)的誤差代號去掉△；并將單個齒輪的公差項目分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ公差組，各公差組中的公差項目、代號、所用公差值符號、公差值計算公式及齒輪副的有關(guān)公差列于表

。

齒輪精度等級的確定（續(xù)）

?

齒輪的精度等級應(yīng)根據(jù)齒輪的用途、使用要求、傳遞功率及圓周速度及其它技術(shù)要求而定，同時考慮切齒工藝及經(jīng)濟性。齒輪3個公差組的精度等級應(yīng)分別規(guī)定，可采用同級，也可以不同級，但同一公差組中的項目必須同級。齒輪副中兩齒輪對應(yīng)公差組的精度采用同級，也允許不同級。

?

一般齒輪傳動多按齒輪圓周線速度確定第Ⅱ公差組的精度等級。當(dāng)對傳遞運動準確性沒有特別要求時，第Ⅰ公差組的精度常比第

Ⅱ公差組低一個等級，當(dāng)所傳遞的功率不特別大時，第Ⅲ公差組一般采用和第Ⅱ公差組相同的精度等級。

齒輪誤差檢驗組的選擇

?

按照表確定每一公差組的誤差檢驗組時，應(yīng)綜合考慮檢測的目的、齒輪的精度等級、生產(chǎn)規(guī)模及現(xiàn)有測量器具等因素。

?

檢測目的。當(dāng)齒輪的檢測是為了驗收產(chǎn)品，判斷產(chǎn)品是否合格時，宜選用綜合性項目。若測量的目的是為了進行工藝分析，查找誤差原因時，宜選擇單項檢測項目。

?

精度等級。高精度的齒輪用于重要場合，因此應(yīng)選擇反映誤差較為全面的綜合性項目或較為重要的單項檢測項目。對6級以上的齒輪，第Ⅱ公差組采用單項檢測項目時，必須檢測△ff。而對于中低精度的齒輪可以用△Fr或△Fw進行單項檢測。

齒輪誤差檢驗組的選擇（續(xù)）

?

加工工藝。如第Ⅱ公差組用△ff與△fpt組合，適用于磨齒加工，△ff反映砂輪齒形角誤差，△fpt反映機床分度誤差?！鱢f與△fpb組合適合于滾齒和插齒加工，這時△ff反映齒輪齒面形狀誤差，△fpb反映齒形角誤差。

?

生產(chǎn)批量及檢測設(shè)備。生產(chǎn)批量大時，應(yīng)選擇檢測效率高的項目。如汽車、拖拉機行業(yè)，第Ⅰ公差組多用△Fi″的△Fw組合，因為△Fi″檢測方便迅速，可全數(shù)檢驗，△Fw只需抽檢即可。同時應(yīng)盡量用同一臺儀器測量多項誤差。如第Ⅰ公差組檢驗△Fp，第Ⅱ公差組就應(yīng)當(dāng)選擇△fpt與其它項目組合，因為兩者測量方法相同。

齒輪副的最小法向極限側(cè)隙j

nmin

?

齒輪副的最小極限側(cè)隙應(yīng)根據(jù)齒輪工作時的溫度和潤滑條件確定，與齒輪的精度等級無關(guān)。高溫工作的傳動齒輪，為保證正常潤滑，避免發(fā)熱卡死，要求有較大的側(cè)隙；而需正反轉(zhuǎn)或讀數(shù)機構(gòu)的齒輪，為避免空程，則要求較小的側(cè)隙。故設(shè)計選定的最小法向極限側(cè)隙j

nmin。

?

j

nmin應(yīng)等于為補償溫升變形而引起的最小側(cè)隙量j

n1和為保證齒輪工作面的正常工作潤滑所需的最小側(cè)隙

j

n2之和。即：

側(cè)隙獲得方法和齒厚極限偏差代號

?

獲得側(cè)隙的方法有兩種，一種是基齒厚制，即固定齒厚的極限偏差，通過改變中心距的基本偏差來獲得不同的最小極限側(cè)隙，此方法用于中心距可調(diào)的機構(gòu)。另一種方法是基中心距制，即固定中心距的極限偏差，通過改變齒厚的上偏差來得到不同的最小極限側(cè)隙，國標采用后一種。

?

國標規(guī)定了14種齒厚極限偏差的數(shù)值，并用14個大寫的英文字母表示。每一種代號代表的齒厚極限偏差的數(shù)值均以齒距極限偏差（fpt）的倍數(shù)表示。

圖7-16

齒厚極限偏差的確定

?

選取齒厚極限偏差代號前，先根據(jù)齒輪副所要求的最小側(cè)隙jnmin等計算出齒厚上偏差Ess，然后再根據(jù)切齒時進刀誤差和能引起齒厚變化的齒圈徑向跳動等算出齒厚的公差，最后再算出齒厚的下偏差Esi。

?

將算出的齒厚上、下偏差分別除以齒距極限偏差fpt，再按所得的商值從上圖中選取適當(dāng)?shù)凝X厚偏差代號。國標規(guī)定，當(dāng)計算所得的數(shù)值不能正好以14種偏差代號表示時，允許另行規(guī)定，在圖樣上直接標注齒厚極限偏差的數(shù)值。

HOME

圖樣標注

?

齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸及形式根據(jù)設(shè)計需要并參考有關(guān)手冊而定。齒坯公差直接標注在工作圖上，齒輪的主要參數(shù)（如模數(shù)mn、齒數(shù)z、齒形角α、螺旋角β、變位系數(shù)x等）、精度等級及齒厚極限偏差代號、所選用的公差（或極限偏差）均應(yīng)列表標注。

?

齒輪精度等級及齒厚極限偏差代號的標注見以下示例。

標注示例

?

例：7—6—6

G

M

GB10095—88

?

表示齒輪第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ公差組的精度分別為7級、6級、6級，齒厚上、下偏差代號分別為Ｇ、Ｍ。

?

如果三個公差組的精度等級相同，則只需標注的一個數(shù)字：

?

例：7

FＬＧＢ10095—88

?

表示齒輪第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ公差組的精度同為7級，齒厚上、下偏差代號分別為F、L。

?

例：４（

）ＧＢ10095—88

?

表示齒輪第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ公差組的精度同為4級，齒厚上、下偏差值分別為-０.330mm、-0.495mm。

標注示例

?

齒輪裝配圖上應(yīng)標注齒輪副精度等級和齒輪副的極限側(cè)隙：

?

例：副７－６－６（

）t

ＧＢ10095—88

?

表示齒輪副切向綜合誤差精度為7級，切向一齒綜合誤差精度為6級，接觸斑點精度為6級，齒輪副最小、最大圓周側(cè)隙分別為+0.223mm、+0.388mm。

小齒輪工作圖及標注

?模數(shù)

m

4

基節(jié)極限偏差

土fpb

土0.018

?

齒數(shù)

z

96

齒向公差

Fβ

0.011

?齒形角

a

20°

公法線平均長度極限偏差

129.37mm

?精度等級

8—7—7

GK

GB10095—88

跨齒數(shù)

n

11

?

齒圈徑向跳動公差

Fr

0

.071

?

公法線長度變動公差

Fw

0.

050

?齒形公差

ff

0.

016

?

技術(shù)要求:

?1．正火

170～210HB；

?2．未注圓角半徑R5，倒角2×45°

第九節(jié)漸開線圓柱齒輪、圓錐齒輪精度和圓柱蝸桿、蝸輪精度

本標準摘自GB10095－88，適用于平行軸傳動的漸開線圓柱齒輪及其齒輪副，其法向模數(shù)mn＝1~40mm，基本齒廓按GB1356－88。表9-9.1

常用的圓柱齒輪和齒輪副誤差的定義和代號名稱代號定義名稱代號定義齒圈徑向跳動

齒圈徑向跳動公差

在齒輪一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，測頭在齒槽內(nèi)于齒高中部雙面接觸,測頭相對于齒輪軸線的最大變動量齒厚極限偏差

上偏差下偏差公

差

分度圓柱面上①,齒厚實際值與公稱值之差對于斜齒輪,指法向齒厚公法線長度變動

公法線長度變動公差

在齒輪一周范圍內(nèi),實際公法線長度最大值與最小值之差：公法線平均長度偏差公法線平均長度極限偏差上偏差下偏差公

差

在齒輪一周內(nèi),公法線長度平均值與公稱值之差齒形誤差

在端截面上①，齒形工作部分內(nèi)（齒頂?shù)估獠糠殖猓?，包容實際齒形的兩條最近的設(shè)計齒形間的法向距離設(shè)計齒形可以是修正的理論漸開線,包括修緣齒形、凸齒形等齒輪副的中心距偏差

齒輪副的中心距極限偏差

在齒輪副的齒寬中間平面內(nèi),實際中心距與公稱中心距之差

齒形公差齒距偏差

齒距極限偏差

在分度圓上，實際齒距與公稱齒距之差公稱是指所有實際齒距的平均值

基節(jié)偏差

基節(jié)極限偏差

實際基節(jié)與公稱基節(jié)之差實際基節(jié)是指基圓柱切平面所截兩相鄰?fù)瑐?cè)齒面的交線之間的法向距離軸線的平行度誤差

x方向軸線的平行度誤差

y方向軸線的平行度誤差

x方向軸線的平行度誤差y方向軸線的平行度誤差

一對齒輪的軸線在其基準平面[H]上投影的平行度誤差

在等于齒寬的長度上測量

一對齒輪的軸線,在垂直于基準平面,并且平行于基準軸線的平面[V]上投影的平行度誤差

在等于齒寬的長度上測量注：包含基準軸線并通過由另一軸線與齒寬中間平面相交的點所形成的平面，稱為基準平面。兩條軸線中任何一條軸線都可作為基準軸線

齒向誤差

齒向誤差

在分度圓柱面上，齒寬有效部分范圍內(nèi)（端部倒角部分除外），包容實際齒線的兩條設(shè)計齒線之間的端面距離，設(shè)計齒線可以是修正的圓柱螺旋線，包括鼓形線、齒端修薄及其他修形曲線

①允許用檢查被測齒輪和測量蝸桿嚙合時齒輪齒面上的接觸跡線（可稱為“嚙合齒形”）代替，但應(yīng)按基圓切線方向計值。②允許在齒高中部測量，但仍按分度圓柱面上計值。一、漸開線圓柱齒輪精度1.精度等級及檢驗要求

本標準對齒輪及齒輪副規(guī)定了12個精度等級，第1級的精度最高，第12級精度最低。

按照誤差的特性及它們對傳動性能的主要影響，將齒輪的各項公差分成三個組（見表9-9.2）。允許各公差組選用不同的精度等級，但在同一公差組內(nèi)，各項公差與極限偏差應(yīng)保持相同的精度等級。表9-9.2齒輪各項公差的分組公差組公差與極限偏差項目誤差特性對傳動性能的主要影響Ⅰ以齒輪一轉(zhuǎn)為周期的誤差傳遞運動的準確性Ⅱ在齒輪一周內(nèi)，多次周期地重復(fù)出現(xiàn)的誤差傳動的平穩(wěn)性、噪聲、振動Ⅲ齒向線的誤差載荷分布的均勻性注：—切向綜合公差；—齒距累積公差；—K個齒距累積公差；—徑向綜合公差；—齒圈徑向跳動公差；—公法線長度變動公差；—一齒切向綜合公差；—齒形公差；—齒距極限偏差；—基節(jié)極限偏差；—一齒徑向綜合公差；—螺旋線波度公差；—齒向公差；—接觸線公差；—軸向齒距極限偏差。

齒輪精度應(yīng)根據(jù)傳動的用途、使用條件、傳遞功率、圓周速度等要素來決定。齒輪第II組精度與圓周速度的關(guān)系見表9-9.3。

根據(jù)具體的工作要求和生產(chǎn)規(guī)模，對每個齒輪，必須在三個公差組中選一個檢驗組來檢驗，另外再選擇第四檢驗組來檢驗齒輪副的精度及側(cè)隙大小。表9-9.4列出了減速器中常見的7~9級精度的齒輪檢驗項目。表9-9.3齒輪第Ⅱ組精度與圓周速度的關(guān)系齒的種類齒面硬度/HBS第Ⅱ組精度等級678910圓周速度/（m/s）直齒≤350>350≤18≤15≤12≤10≤6≤5≤4≤3≤1≤1斜齒≥350>350≤36≤30≤25≤20≤12≤9≤8≤6≤2≤1.5注：此表不屬于國家標準內(nèi)容，僅供參考。表9-9.4推薦的圓柱齒輪和齒輪副檢驗項目項目精度等級7~89公差組ⅠⅡⅢ與與或與

與接觸斑點或齒輪副對齒輪對傳動對箱體或接觸斑點，，齒輪毛坯公差頂圓直徑公差，基準面的徑向跳動公差，基準面的端面跳動公差2.齒輪副側(cè)隙的規(guī)定齒輪副的側(cè)隙是通過選擇適當(dāng)?shù)闹行木嗥睿X厚極限偏差（或公法線平均長度偏差）等來保證。標準中規(guī)定了14種齒厚的極限偏差，分別用代號C、D、E、……S來表示，見表9-9.5。齒厚的極限偏差中的上偏差和下偏差分別用兩個偏差代號來確定。例如上偏差選用，下偏差選用，則齒厚極限偏差用代號FL表示,如圖9-4所示。表9-9.5齒厚極限偏差

注：對外嚙合齒輪公法線平均長度上偏差Ewms=Esscosα–0.72Frsinα

公法線平均長度下偏差Ewmi=Esicosα–0.72Frsinα公法線平均長度公差Twm=Tscosα–1.44Frsinα

圖9-4齒厚極限偏差代號

表9-9.6齒厚極限偏差Es參考值

μmⅡ組精度法向模數(shù)mn

/mm分度圓直徑

/mm≤80>80~125>125~180>180~250>250~315>315~400>400~500>500~6307≥1~3.5>3.5~6.3>6.3~108≥1~3.5>3.5~6.3>6.3~109≥1~3.5>3.5~6.3>6.3~10注：本表不屬于GB10095—38，僅供參考。表中偏差值適用于一般傳動。3.圖樣標注在齒輪工作圖上應(yīng)標注齒輪的精度等級和齒厚極限偏差的字母代號.標注示例:①

齒輪第Ⅰ公差組精度為7級,第Ⅱ公差組精度為8級,第Ⅲ公差組精度為8級,齒厚上偏差為G,齒厚下偏差為J。

②

齒輪的三個公差組精度同為7級，其齒厚上偏差為-160，下偏差為-240。

4.齒輪精度數(shù)值表

表9-9.7齒輪有關(guān)、、、、及值

分度圓直徑/mm法向模數(shù)/mm第Ⅰ公差組第Ⅱ公差組第Ⅲ公差組

齒圈徑向跳動公差公法線長度變動公差齒形公差齒距極限偏差基節(jié)極限偏差齒向公差

大于到精度等級齒輪寬度/mm精度等級

789789789789789789

—125≥1~3.5>3.5~6.3>6.3~10364045455056718090284056111417142022223236141820202528283640131618182225253236—4011182840100162540125400≥1~3.5>3.5~6.3>6.3~1050566363718680100112365071131619182228283645162022222832324045141820202530303640100160203250400800≥1~3.5>3.5~6.3>6.3~106371808090100100112125456390172024252836404556182025252836364050161822222532323645160250243860

表9-9.8接觸斑點接觸斑點單位精度等級789按高度不小于%45（35）40（30）30按長度不小于%605040注：1.接觸斑點的分布位置應(yīng)趨近齒面中部，齒頂和兩端部棱邊處不允許接觸。2.括號內(nèi)數(shù)值，用于軸向重合度>0.8的斜齒。表9-9.9中心距極限偏差值

μm

表9-9.10齒坯尺寸和形狀公差

第Ⅱ公差組精度等級7，89IT8IT9齒輪副中心距大于305080到508012019.52327313743.5

α/mm12018025018025031531.53640.55057.56531540050040050063044.548.5557077.587齒輪精度等級①7，89孔尺寸公差形狀公差I(lǐng)T7IT8軸尺寸公差形狀公差I(lǐng)T6IT7頂圓直徑②IT8IT9

①當(dāng)三個公差組的精度等級不同時，按最高的精度等級確定公差值。②當(dāng)頂圓不作測量齒厚的基準時,尺寸公差按IT11給定,但不大于0.1。

表9-9.11軸線平行度公差x方向軸線平行公差fx=FβFβ見表9-9.7y方向軸線平行公差fy=Fβ表9-9.12齒坯基準面徑向

表9-9.13齒輪表面粗糙和端面圓跳動公差

度Ra推薦值

分度圓直徑/mm精度等級大于到7，.89—125182812540022364008003250注：當(dāng)以頂圓作基準面時，本欄就指頂圓的徑向跳動。第Ⅱ組精度等級表面粗糙度齒頂圓柱面基準端面齒面基準孔基準軸71.61.6

3.20.8

1.60.883.21.6

表9-9.14公法線長度

mm齒輪齒數(shù)跨測齒數(shù)公法線長度齒輪齒數(shù)跨測齒數(shù)公法線長度齒輪齒數(shù)跨測齒數(shù)公法線長度齒輪齒數(shù)跨測齒數(shù)公法線長度齒輪齒數(shù)跨測齒數(shù)公法線長度

36513.78887181353106124340141167327

37513.802872926.1015107124481142167468

385816873926.11551081338.4142143167608424.4842395830874912951091338.42821441750.7270524.4982405844875914351101344221451750.7409624.512241513.85887691575111134562146177549724.526242587287791715112134702147177689824.540243588687891855113134842148187829924.5542445900879919951141349821491879691024.568345616.867080921351151351221501881091124.582346616.8810811029.179711613526215118824912259634768950821029.19371171441.492415218838913261034869090831020771181441.50641531853.805114262434969230841022171191452041541853.819115263835069370851023571201453441551883311624.65235169510861024971211441.54841561984711724.66635269660871026371221456241571986111837.63245369790881027771231457641581987511937.646454719.9452891029171241459041591988912037.660455719.9591901132.2579125146044160199031213674456719.9731911132.27181261544.57061611953.917122368845779871921128581271544.58461621956.8833233702458720.0011931129981281559861631956.8972243716559720.015294113138129156126164199113253730560702929511327913015626616519925326374456170432961132.341913115640616619939327410.710662705729711355913215654616719953328410.724663823.023398113699133156686168199673294738664823.0373991235.3361134156826169199813304752665805131001235.35001351647.6490170199953314766666806531011236401361647.66271712059.9615324780667807931021237801371667671722059.975433479466880933103123920138166907173209894344808669810731041240601391670471742060.003435482267081213105124200140167187175200174注：1.對標準直齒圓柱齒輪，公法線長度；為，時的公法線長度。

2.對變位直齒圓柱齒輪，當(dāng)變位系數(shù)較小，時，跨測齒數(shù)不變，按照上表查出；而公法線長度，—變位系數(shù)；當(dāng)變位系數(shù)較大，時跨測齒數(shù)，可按下式計算：而公法線長度為3.斜齒輪的公法線長度在法面內(nèi)測量，其值可按上表確定，但必須根據(jù)假想齒數(shù)查表，按下式計算式中—與分度圓柱上齒的螺旋角有關(guān)的假想齒數(shù)系數(shù)，見表9-9.15。假想齒數(shù)常非整數(shù)，其小數(shù)部分所對應(yīng)的公法線長度可查表9-9.16。故總的公法線長度

式中—法面模數(shù)，—與假想齒數(shù)整數(shù)部分相對應(yīng)的公法線長度，查表9-9.14。

表9-9.15假想齒數(shù)系數(shù)K（）差值差值差值差值11.0000.002111.0540.011211.2160.024311.5480.04721.0020.002121.0650.012221.2400.026321.5950.05131.0040.003131.0770.013231.2660.027331.6460.05441.0070.004141.0900.014241.2930.030341.7000.05851.0110.005151.1140.015251.3230.031351.7580.06261.0160.006161.1190.017261.3540.034361.8200.06771.0220.006171.1360.018271.3880.036371.8870.07281.0280.008181.1540.019281.4240.038381.9590.07791.0360.009191.1730.021291.4620.042392.0360.083101.0450.009201.1940.022301.5040.044402.1190.088注：對于中間值的系數(shù)K和差值可按內(nèi)插法求出。

表9-9.16的公法線長度

mm0.000.010.020.030.040.050.060.070.080.090.00.00000.00010.00030.0040.00060.00070.00080.00100.00110.00130.10.00140.00150.00170.00180.00200.00210.00220.00240.00250.00270.20.00280.00290.00310.00320.00340.00350.00360.00380.00390.00410.30.00420.00430.00450.00460.00480.00490.00510.00520.00530.00550.40.00560.00570.00590.00600.00610.00630.00640.00660.00670.00690.50.00700.00710.00730.00740.00760.00770.00790.00800.00810.00830.60.00840.00850.00870.00880.00890.00910.00920.00940.00950.00970.70.00980.00990.01010.01020.01040.01050.01060.01080.01090.01110.80.01120.01140.01150.01160.01180.01190.01200.01220.01230.01240.90.01260.01270.01290.01320.01300.01330.01350.01360.01370.0139注：如時，由上表查得

表9-9.17非變位直齒圓柱齒輪分度圓上弦齒厚及弦齒高（）弦齒厚；

弦齒高；齒數(shù)齒數(shù)齒數(shù)齒數(shù)101.56431.0616411.57041.0150731.57071.00851061.57071.0058111.56551.0560421.0147741.00841071.0058121.56631.0514431.0143751.00831081.0057131.56701.0474441.57051.0140761.57071.00811091.0057141.56751.0440451.0137771.00801101.0056151.56791.0411461.0134781.00791111.57071.0056161.58831.0385471.0131791.00781121.0055171.56861.0362481.0128801.00771131.0055181.56881.0342491.0126811.57071.00761141.0054191.56901.0324501.0123821.00751151.0054201.56921.0308511.0121831.00741161.57071.0053211.56941.0294521.57051.0119841.00731171.0053221.56951.0281531.0116851.00721181.0053231.56961.0268541.0114861.57071.00721191.0052241.56971.0257551.0112871.00711201.0052251.56981.0247561.57061.0110881.00701211.57071.0051261.0237571.0108891.00691221.0051271.56991.0228581.0106901.00681231.0050281.0220591.0105911.57071.00681241.0050291.57001.0213601.0102921.00671251.0049611.57061.0101931.00661261.57071.0049301.57011.0206621.0100941.00651271.0049311.0199631.0098951.00641281.0048321.57021.0193641.0097961.57071.00641291.0048331.0187651.0095971.00641301.0047341.0181661.57061.0094981.00631311.57081.0047351.0176671.0092991.00621321.0047361.57031.0171681.00911001.00611331.0047371.0167691.57071.00901011021031041051.57071.00611.00601.00601.00591.00591341.0046381.57041.0162701.00881351.0046391.0158711.57071.0087140145150齒條1.570811.00441.00421.00411.0000401.0154721.0086注：1.對于斜齒圓柱齒輪和圓錐齒輪，使用本表時，應(yīng)以當(dāng)量齒數(shù)代替（斜齒輪：；錐齒輪）。2.非整數(shù)時，可用插值法求出。

二、漸開線圓錐齒輪精度

本標準摘自GB11365—89，適用于中點法向模數(shù)的直齒、斜齒、曲線齒錐齒輪和準雙曲面齒輪。1．精度等級及檢驗要求本標準對錐齒輪及齒輪副規(guī)定了12個精度等級，1級精度最高，12級精度最低。按照公差的特性對傳動性能的影響，將錐齒輪與齒輪副的公差項目分成三個公差組（見表9-9.18）。根據(jù)使用要求的不同，允許各公差組以不同精度等級組合，但對齒輪副中兩齒輪的同一公差組，應(yīng)規(guī)定同一精度等級。錐齒輪的精度應(yīng)根據(jù)傳動用途、使用條件、傳遞功率、圓周速度及其他技術(shù)要求決定。錐齒輪第Ⅱ組公差的精度等級可參考表9-9.19進行選擇。錐齒輪及齒輪副的檢驗項目應(yīng)根據(jù)工作要求和生產(chǎn)規(guī)模確定。對于7、8、9級精度的一般齒輪傳動，推薦的檢驗項目見表9-9.20。

表9-9.18錐齒輪各項公差的分組公差組公差與極限偏差項目誤差特性對傳動性能的主要影響Ⅰ在齒輪一