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圓柱齒輪 檢驗(yàn)實(shí)施規(guī)范  第3部分：

齒輪坯、軸中心距和軸線平行度

1范圍

本指導(dǎo)性技術(shù)文件對(duì)齒輪坯、中心距的尺寸偏差和軸線平行度提供了推薦數(shù)值。

本指導(dǎo)性技術(shù)文件中所列的數(shù)值不應(yīng)認(rèn)為是嚴(yán)格的質(zhì)量準(zhǔn)則，而是對(duì)鋼制或鐵制的齒輪在商訂相互的協(xié)議時(shí)，作為一個(gè)指導(dǎo)。

2 引用標(biāo)準(zhǔn)

   下列標(biāo)準(zhǔn)所包含的條文，通過(guò)在本指導(dǎo)性技術(shù)文件中引用而構(gòu)成為本指導(dǎo)性技術(shù)文件條文。本指導(dǎo)性技術(shù)文件出版時(shí)，所示版本均為有效。所有標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)被修訂，使用本指導(dǎo)性技術(shù)的各方應(yīng)探討使用下列標(biāo)準(zhǔn)最新版本的可能性。

GB/T 1356-2001 通用機(jī)械和重型機(jī)械用圓柱齒輪 標(biāo)準(zhǔn)基本齒條齒廓（idt ISO 53:1998）

GB/T 1357-1987 漸開線圓柱齒輪模數(shù)（neq ISO 54:1977）

GB/T 1800.1-1997 極限與配合 基礎(chǔ) 第1部分：詞匯（neq ISO 286-1:1988）

GB/T 10095.1-2001 漸開線圓柱齒輪 精度 第1部分：輪齒同側(cè)齒面偏差的定義和允許值（idt ISO 1328-1:1997）

GB/T 10095.2-2001 漸開線圓柱齒輪 精度 第2部分：徑向綜合偏差與徑向跳動(dòng)的定義和允許值（idt ISO 1328-2:1997）

3 符號(hào)和定義

3．1 符號(hào)

   單項(xiàng)要素測(cè)量所用的偏差符號(hào)，用小寫字母（如f）加上相應(yīng)的下標(biāo)組成；而表示若干單項(xiàng)要素偏差組合的“總”偏差所用的符號(hào)，采用大寫字母（如F）加上相應(yīng)的下標(biāo)組成。

a   

a	中心距	mm
b	齒寬	mm
Dd	基準(zhǔn)面直徑	mm
Df	安裝面直徑	mm
f∑β	軸線平面內(nèi)的軸線平行度偏差	μm
f∑β	垂直平面上的軸線平行度偏差	μm
Fβ	螺旋線總偏差	μm
FP	齒距累積總偏差	μm
L	較大的軸承跨距	mm
n	公差鏈中的鏈節(jié)數(shù)

3.2 定義

本指導(dǎo)性技術(shù)文件采用下列定義。

3.2.1 工作安裝面

是用來(lái)安裝齒輪的面。

3.2.2 工作軸線

是指齒輪在工作時(shí)繞其旋轉(zhuǎn)的軸線，它是由工作安裝面的中心確定的。工作軸線只有在考慮整個(gè)齒輪組件時(shí)才有意義。

3.2.3 基準(zhǔn)面

是用來(lái)確定基準(zhǔn)軸線的面。

3.2.4 基準(zhǔn)軸線

是由基準(zhǔn)面中心確定的。齒輪依此軸線來(lái)確定齒輪的細(xì)節(jié)，特別是確定齒距、齒廓和螺旋線的公差。

3.2.5 制造安裝面

是齒輪制造或檢測(cè)時(shí)用來(lái)安裝齒輪的面。

4  齒輪坯的精度

本章論述的基準(zhǔn)軸線、用來(lái)確定它的基準(zhǔn)面以及其他相關(guān)的基準(zhǔn)面的選擇并給予充分明確的規(guī)定。

有關(guān)齒輪輪齒精度（齒廓偏差、相鄰齒距偏差等等）的參數(shù)的數(shù)值，只有明確其特定的旋轉(zhuǎn)軸線時(shí)才有意義。當(dāng)測(cè)量時(shí)齒輪圍繞其旋轉(zhuǎn)的軸如有改變，則這些參數(shù)測(cè)量值也將改變。因此在齒輪的圖紙上必須把規(guī)定輪齒公差的基準(zhǔn)軸線明確表示出來(lái)，事實(shí)上所有整個(gè)齒輪的幾何形狀均以其為準(zhǔn)。

齒輪坯的尺寸偏差和齒輪箱體的尺寸偏差對(duì)于齒輪副的接觸條件和運(yùn)行狀況有著極大的影響。由于在加工齒輪坯和箱體時(shí)保持較緊的公差，比加工高精度的輪齒要經(jīng)濟(jì)得多。因此應(yīng)首先根據(jù)擁有的制造設(shè)備的條件，盡量使齒輪坯和箱體的制造公差保持最小值。這種辦法，可使加工的齒輪有較松的公差，從而獲得更為經(jīng)濟(jì)的整體設(shè)計(jì)。

4.1 基準(zhǔn)軸線與工作軸線之間的關(guān)系

基準(zhǔn)軸線是制造者（和檢測(cè)者）用來(lái)對(duì)單個(gè)零件確定輪齒幾何形狀的軸線，設(shè)計(jì)者的責(zé)任是確�；鶞�(zhǔn)軸線得到足夠清楚和精確的確定，從而保證齒輪相應(yīng)于工作軸線的技術(shù)要求得以滿足。

滿足此要求的最常用的方法是確定基準(zhǔn)軸線使其與工作軸線重合，即將安裝面作為基準(zhǔn)面

然而，在一般情況下首先需確定一個(gè)基準(zhǔn)軸線，然后將其他所有的軸線（包括工作軸線及可能還有一些制造軸線）用適當(dāng)?shù)墓�差與之相聯(lián)系，在此情況下，公差鏈中所增加的鏈節(jié)的影響應(yīng)該考慮進(jìn)去。

4.2 確定基準(zhǔn)軸線的方法

一個(gè)零件的基準(zhǔn)軸線是用基準(zhǔn)面來(lái)確定的，有三種基本方法實(shí)現(xiàn)它：

4.2.1 第1種方法 如圖1所示，用兩個(gè)“短的”圓柱或圓錐形基準(zhǔn)面上設(shè)定的兩個(gè)圓心來(lái)確定軸線上的兩個(gè)點(diǎn)。

4.2.2 第2種方法 如圖2所示，用一個(gè)“長(zhǎng)的”圓柱或圓錐形的面來(lái)同時(shí)確定軸線的位置和方向�？椎妮S線可以用與之相匹配正確地裝配的工作芯軸的軸線來(lái)代表。

4.2.3 第3種方法 如圖3所示，軸線的位置用一個(gè)“短的”圓柱形基準(zhǔn)面上的一個(gè)圓的圓心來(lái)確定，而其方向則用垂直于此軸線的一個(gè)基準(zhǔn)端面來(lái)確定。

如果采用第1或第3種方法，其圓柱或圓錐形基準(zhǔn)面必須是軸向很短的，以保證它們自己不會(huì)單獨(dú)確定另一條軸線。在第3種方法中，基準(zhǔn)面的直徑應(yīng)該越大越好。

在與小齒輪做成一體的軸上常常用一段需安裝大齒輪的地方，此安裝面的公差值必須選擇得與大齒輪的質(zhì)量要求相適應(yīng)。

 

注：A和B是預(yù)定的軸承安裝表面。

圖1 用兩個(gè)“短的”基準(zhǔn)面確定基準(zhǔn)軸線

 

圖2 用一個(gè)“長(zhǎng)的”基準(zhǔn)面確定基準(zhǔn)軸線

圖3用一個(gè)圓柱和一個(gè)端面確定基準(zhǔn)軸線

4.3 中心孔的應(yīng)用

   在制造和檢測(cè)時(shí)，對(duì)待與軸做成一體的小齒輪最常用也是最滿意的方法，是將該零件安置于兩端的頂尖上。這樣，兩個(gè)中心孔就確定了它的基準(zhǔn)軸線，齒輪公差及（軸承）安裝面的公差均須相對(duì)于此軸線來(lái)規(guī)定（見(jiàn)圖4），而且很明顯，安裝面相對(duì)于中心孔的跳動(dòng)公差必須規(guī)定很緊的公差值（見(jiàn)4.6）.

務(wù)必注意中心孔60°接觸角范圍內(nèi)應(yīng)對(duì)準(zhǔn)成一直線。

4.4 基準(zhǔn)面的形狀公差

基準(zhǔn)面的要求精度取決于：

——規(guī)定的齒輪精度，這些面的極限值應(yīng)確定得大大緊于單個(gè)輪齒的極限值；

——這些面的相對(duì)位置，一般地說(shuō)，跨距占齒輪分度圓直徑的比例越大，給定的公差可以越松。

這些面的精度要求，必須在零件圖上規(guī)定。

所有基準(zhǔn)面的形狀公差不應(yīng)大于表1中所規(guī)定的數(shù)值。公差應(yīng)減至最小。

 

圖4 用中心孔確定基準(zhǔn)軸線

表1 基準(zhǔn)面與安裝面的形狀公差

4.5 工作及制造安裝面的形狀公差

工作安裝面的形狀公差，不應(yīng)大于表1中所給定的數(shù)值。如果用了另外的制造安裝面時(shí)，應(yīng)采用同樣的限限制。

4.6 工作軸線的跳動(dòng)公差

如果工作安裝面被選擇為基準(zhǔn)面，則不涉及本條。當(dāng)基準(zhǔn)軸線與工作軸線并不重合時(shí)，則工作安裝面相對(duì)于其準(zhǔn)軸線的跳動(dòng)必須在圖樣上予以控制。跳動(dòng)公差不應(yīng)大于表2中規(guī)定的數(shù)值。

表2 安裝面的跳動(dòng)公差

4.7 齒輪切削和檢測(cè)時(shí)使用的安裝面

在制造中，切削輪齒使其達(dá)到規(guī)定的公差以及在檢測(cè)時(shí)，測(cè)量其實(shí)際偏差使測(cè)量值有足夠的精確度，十分重要的一點(diǎn)是在制造中檢測(cè)過(guò)程中，齒輪的安裝應(yīng)使其旋轉(zhuǎn)的實(shí)際軸線盡可能地與圖樣上規(guī)定的基準(zhǔn)線相接近。

除非在制造和檢測(cè)中用不定期安裝齒輪的安裝面就是基準(zhǔn)面，否則這些安裝面相對(duì)于基準(zhǔn)軸線的位置也必須予以控制。表2中所給的數(shù)值可作為這些面合適的公差值。為了獲得最高的精度，如制造高質(zhì)量齒輪時(shí)所做的，將跳動(dòng)“高點(diǎn)”的位置和數(shù)值標(biāo)記在基準(zhǔn)面的附近，在每一步找正時(shí)，重復(fù)其相當(dāng)?shù)奶鴦?dòng)量。

在制造齒輪坯的嚴(yán)格過(guò)程控制中，要應(yīng)用精確的膨脹式芯軸以齒輪坯的中心定位，要應(yīng)用一適當(dāng)?shù)膴A具以支承齒輪坯使之在限定的跳動(dòng)量?jī)?nèi)，還要用高質(zhì)量的齒輪加工機(jī)床，在齒輪加工機(jī)床上，齒輪坯的位置只須對(duì)一批工件中的首件進(jìn)行檢查。這個(gè)步驟是大批量加工齒時(shí)的典型步驟。

對(duì)于高精度齒輪，必須設(shè)置專門的基準(zhǔn)面（見(jiàn)圖5）。對(duì)于很高精度的齒輪（例如果GB/T 10095.1的4級(jí)精度或更高），齒輪加工前需裝在軸上，在這種情況下，軸頸可用作基準(zhǔn)面。

4.8 齒頂圓柱面

設(shè)計(jì)都應(yīng)適當(dāng)選擇頂圓直徑的公差以保證最小限度的設(shè)計(jì)重合度，同時(shí)又具有足夠的面隙。如果把齒頂圓柱面作為基準(zhǔn)面，上述數(shù)值仍可用作尺寸公差，而其形狀公差不應(yīng)大于表1中的適當(dāng)數(shù)值。

4.9 公差的組合

當(dāng)工作軸線與基準(zhǔn)軸線重合時(shí)，或可直接從工作軸線來(lái)規(guī)定公差時(shí)，可應(yīng)用表2的公差。不是這種情形時(shí)，則兩者之間存在著一公差鏈，此時(shí)就需要把那些表1和表2中的單項(xiàng)公差數(shù)值適當(dāng)減小。減小的程度取決于該公差鏈排列，一般大致與n的平方根成正比，其中n為公差鏈中的鏈節(jié)數(shù)。

 

圖5  高精度齒輪帶有基準(zhǔn)面

對(duì)于很高精度的齒輪，通常需要先把齒輪裝到軸上然后再精加工輪齒。如果做不到時(shí)，可將裝配后的齒輪，在其基準(zhǔn)面上測(cè)量跳動(dòng)量，用此法來(lái)表明所要求的總的齒輪精度已經(jīng)達(dá)到。這種測(cè)量不僅能發(fā)現(xiàn)由于所有工作安裝面的綜合跳動(dòng)所導(dǎo)致的誤差，而且還能發(fā)現(xiàn)由于裝在軸上的任何軸承圈的跳動(dòng)所導(dǎo)致的誤差。

4.10 其他齒輪的安裝面

在與小齒輪做成一體的軸上，常常有一段安裝一個(gè)大齒輪。這時(shí)大齒輪安裝面的公差應(yīng)妥善考慮大齒輪輪齒的質(zhì)量要求所進(jìn)行選擇。常用的適當(dāng)辦法是相當(dāng)于已經(jīng)確定的基準(zhǔn)軸線規(guī)定允許的跳動(dòng)量。

4.11 基準(zhǔn)面

基準(zhǔn)面是這樣的（軸向和徑向的）基準(zhǔn)帶，它們應(yīng)加工得與齒輪坯的實(shí)際軸孔、軸頸和肩部完全同心（見(jiàn)圖5）。

當(dāng)安裝在齒輪機(jī)床上加工時(shí)，或安裝在檢測(cè)儀上時(shí)以及最后在使用中安裝時(shí)，用它們可以進(jìn)行找正。對(duì)于更高精度的工件，基準(zhǔn)面還須進(jìn)行校驗(yàn)，對(duì)其跳動(dòng)的高點(diǎn)，要標(biāo)明其量值和位置。這個(gè)高點(diǎn)以及它的量值，在加工過(guò)程的每一步找正中均應(yīng)復(fù)現(xiàn)出來(lái)，以保證很高精度齒輪的要求。

但是，很多校驗(yàn)齒輪裝置是小批量生產(chǎn)的。在些情況下，裝在齒輪加工機(jī)床上的齒輪的位置，在切削之前都必須校驗(yàn)，是校驗(yàn)每件齒輪坯還是部分校驗(yàn)，取決于齒輪制造者的經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于中等精度的齒輪。齒頂圓柱面的一部分可用來(lái)作為徑向基準(zhǔn)面，而軸向位置則可用齒輪切削時(shí)的安裝面進(jìn)行校驗(yàn)。

5 中心距和軸線的平行度

設(shè)計(jì)者應(yīng)對(duì)中心距a和軸線的平行度兩項(xiàng)偏差選擇適當(dāng)?shù)墓�差。公差值的選擇應(yīng)按其使用要求能保證相嚙合輪齒間的側(cè)隙和齒長(zhǎng)方向正確接觸。提供在裝配時(shí)調(diào)整軸承位置的設(shè)施，可能是達(dá)到高精度要求最為有效的技術(shù)措施。然而，在很多情況下，其成本之高昂很難令人接受。

在齒輪只是單向承載運(yùn)轉(zhuǎn)面不經(jīng)常反轉(zhuǎn)的情況下，量大側(cè)隙的控制不是一個(gè)重要的考慮因素，此時(shí)中心距允許偏聽偏信差主要取決于重合度的考慮。

在控制運(yùn)動(dòng)用的齒輪中，其側(cè)隙必須控制；還有當(dāng)輪齒上的負(fù)載常常反向時(shí)，對(duì)中心距的公差必須很仔細(xì)地考慮下列因素：

——軸、箱體和軸承的偏斜；

——由于箱體的偏差和軸承的間隙導(dǎo)致齒輪軸線的不一致；

——由于箱體的偏差的間隙導(dǎo)致齒輪軸線的錯(cuò)斜；

——安裝誤差：

——軸承跳動(dòng)；

——溫度的影響（隨箱體和齒輪零件間的溫差，中心距和材料不同而變化）；

——旋轉(zhuǎn)件的離心伸脹；

——其他因素，例如潤(rùn)滑劑污染的允許程度用非金屬齒輪材料的溶脹。

當(dāng)確定影響側(cè)隙偏差的所有尺寸的公差時(shí)，應(yīng)該遵照GB/Z 18620.2中關(guān)于齒厚公差和側(cè)隙的推薦內(nèi)容。

高速傳動(dòng)裝置中心距公差的選擇，還有其他考慮，不在本文件的范圍之內(nèi)。

齒輪傳動(dòng)中，有一個(gè)齒輪帶動(dòng)若干個(gè)齒輪（或反過(guò)來(lái)）的情形，例如行星齒輪傳動(dòng)中有若干個(gè)行星輪；又如在全橋驅(qū)動(dòng)車的分動(dòng)器或動(dòng)力輸出齒輪，在此情況下，為了使所有的嚙合得到適當(dāng)?shù)呢?fù)荷分配并有正確的工作條件，需要限制中心距的允許偏差。這種條件，要求對(duì)工作和制造的限制條件作詳細(xì)的研究，不屬于本文件的范圍。

5.2 軸線平行度公差

由于軸線平行度偏差的影響與其向量的方向有關(guān)，對(duì)“軸線平面內(nèi)的偏差”f_∑δ各“垂直平面上的偏差” f_∑δ作了不同的規(guī)定（見(jiàn)圖6）。

“軸線平面內(nèi)的偏差” f_∑δ是在兩軸線公共平面上測(cè)量的，這公共平面是用兩軸承跨距中較長(zhǎng)的一個(gè)L和另一根軸上的一個(gè)軸承來(lái)確定的，如果兩個(gè)軸承的跨距相同，則用小齒輪軸和大齒輪軸的一個(gè)軸承�！按怪逼矫嫔系牡钠�差” f_∑δ是在與軸線公共平面相相垂直的“交錯(cuò)軸平面”上測(cè)量的。

每項(xiàng)平行度度偏差是以與有關(guān)軸軸承間距離L（“軸承中間距”L）相關(guān)連的值來(lái)表示的，見(jiàn)圖6。

軸線平面內(nèi)的軸線偏差影響螺旋線嚙合偏差，它的影響是工作壓力角的正弦函數(shù)，而垂直平面上的軸線偏差的影響則是工作壓力角的余弦函數(shù)�？梢�(jiàn)一定量的垂直平上偏差導(dǎo)致的嚙合偏差將比同樣大小的平面內(nèi)偏差導(dǎo)致的嚙合偏差要大2～3倍。因此，對(duì)這兩種偏差要素要規(guī)定不同的最大推薦值。

 

圖6 軸線平行度偏差

5.3 軸線偏差的推薦最大值

a)垂直平面上偏差f_∑δ的推薦最大值為：

f_∑δ=0.5( )……………………（1）

b)軸線平面內(nèi)偏差f_∑δ的推薦最大值為：

f_∑δ=2f_∑β……………………（2）

附錄A

（提示的附錄）

文獻(xiàn)目錄

1）GB/T 2821-1992        齒輪幾何要素代號(hào)

2）GB/T 1182-1996 形狀和位置公差 通則、定義、符號(hào)和圖樣表示法

3）GB/T3374-1992 齒輪基本術(shù)語(yǔ)

4）GB/T17851-1999 形狀和位置公差  基準(zhǔn)和基準(zhǔn)體系

5）GN/Z 18620.1-2002 圓柱齒輪 檢驗(yàn)實(shí)施規(guī)范 第1部分：輪齒同側(cè)齒面的檢驗(yàn)

6）GB/Z 18620.2-2002 圓柱齒輪 檢驗(yàn)實(shí)施規(guī)范 第2部分：徑向綜合偏、徑向跳動(dòng)、齒厚和側(cè)隙的檢驗(yàn)

7）GB/Z 18620.4-2002 圓柱齒輪 檢驗(yàn)實(shí)施規(guī)范 第4部分：表面結(jié)構(gòu)和輪齒接觸斑點(diǎn)的檢驗(yàn)