李海燕

(滄州師范學院 機電工程系，河北 滄州061001）

齒輪傳動常用來傳遞運動和動力，廣泛應用于機器、儀器制造業(yè)。齒輪傳動有四項使用要求：要求傳遞運動準確，傳動平穩(wěn)性，載荷分布均勻，傳動側隙合理。但用途和工作條件不同的齒輪，對上述四方面應有不同的側重。由于齒輪加工時除了存在尺寸誤差、形位誤差、表面粗糙度三大誤差外還存在著很多參數誤差，這些誤差影響齒輪傳動的使用要求，影響機器的質量降低機器的使用壽命，因此齒輪的精度設計尤為重要。

齒輪的精度設計需要解決如下問題：第一，正確選擇齒輪的精度等級；第二，正確選擇評定指標(檢驗參數)；第三，正確設計齒側間隙；第四，正確設計齒坯及箱體的尺寸公差與表面粗糙度。

1 齒輪的精度等級及其選擇

1.1 齒輪的精度等級

齒輪及齒輪副共規(guī)定有13個精度等級，用0，1，2，…，12表示。其中0級精度最高，12級精度最低。其中5級是基本級（基礎級），用一般切齒加工方法可以達到，用途最廣。

齒輪副一般取同一精度等級。

齒輪精度等級的選擇實質是保證齒輪四項使用要求評定指標精度等級的選擇，我們把保證傳遞運動準確性的指標：切向綜合誤差（ΔFi′）、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〞）、公法線長度偏差（△Ew）稱為第Ⅰ公差組；保證傳動平穩(wěn)性的指標：一齒切向綜合偏差（Δfi′）、一齒徑向綜合偏差（△fi〞）、基節(jié)偏差（△fpb）、齒廓總偏差（△Fα）稱為第Ⅱ公差組；保證載荷分布均勻的指標:螺旋線總偏差（△Fβ）稱為第Ⅲ公差組。不同的公差組根據實際情況可選相同的公差等級也可選不同的公差等級，但同一公差組必須選相同的公差等級。

1.2 齒輪精度等級的選擇考慮的因素

齒輪精度等級應根據傳動的用途、使用條件、傳動功率和圓周速度等，參考各種精度等級齒輪的使用和加工方法，機械手冊中常用5-9級精度齒輪允許的最大圓周速度對照表，并根據對運動準確性、傳動平穩(wěn)性和載荷分布均勻性的要求不同綜合考慮確定。

齒輪精度等級的選擇原則是在滿足使用要求的前提下.盡量選用精度較低的等級。如分度、讀數齒由于齒輪傳動的用途和工作條件不同，具體齒輪對三個公差組的精度要求也不一致.各有其側重點，應首先計算出齒輪一轉中允許的最大轉角誤差，由此定出第Ⅰ公差組的精度等級，然后再根據工作條件確定其它精度要求；高速動力齒輪：應首先確定第Ⅱ公差組的精度等級。通常第Ⅲ公差組的精度不宜低于第Ⅱ公差組，第Ⅰ公差組的精度也不應過低；低速動力齒輪：首先根據強度和壽命要求確定第Ⅲ公差組的精度等級，其次選擇第I、Ⅱ公差組的精度等級。

2 選擇評定指標(檢驗參數)

2.1 要與齒輪精度相適應

齒輪精度低，由機床產生的誤差可不檢驗。齒輪精度高可選用綜合性檢驗項目，反映全面，第Ⅰ公差組可選切向綜合誤差（ΔFi′）、齒距累積誤差（ΔFp）中的一個；第Ⅱ公差組可選一齒切向綜合偏差（Δfi′）、一齒徑向綜合偏差（△fi〞）中的一個；第Ⅲ公差組用螺旋線總偏差（△Fβ）。

2.2 要與齒輪的規(guī)格相適應

直徑≤400mm的齒輪可放在固定儀器上檢驗，大尺寸的齒輪一般采用量具放在齒輪上進行單項檢驗。

2.3 與生產規(guī)模相適應

大批量應采用綜合性檢驗項目，以提高生產率，小批量生產一般采用單項檢驗。第Ⅰ公差組可選齒圈徑向跳動（△Fr）、）、公法線長度偏差（△Ew）或徑向綜合誤差（△Fi〞）、公法線長度偏差（△Ew）；第Ⅱ公差組可選齒廓總偏差（△Fα）。

2.4 設備條件

要考慮工廠儀器設備條件及習慣檢驗方法。

3 正確設計齒側間隙

3.1 側隙的評定指標

為使齒輪嚙合時有一定的側隙，應將箱體中心距加大或將輪齒減薄?？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間隙（即基中心距制）。齒厚減薄量是通過調整刀具與毛坯的徑向位置而獲得的，其誤差將影響側隙的大小。此外，幾何偏心和運動偏心也會引起齒厚不均勻，使齒輪工作時的側隙也不均勻。

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

3.2 齒厚極限偏差的確定

3.2.1 齒輪副最小極限間隙：等于補償溫升引起變形所需的最小側隙量加上保證正常潤滑所需的最小法向側隙量

3.2.2 確定齒厚上、下偏差及其代號

齒厚下偏差Esni：齒厚下偏差=齒厚上偏差-齒厚公差

4 正確設計齒坯及箱體的尺寸公差、形位公差與表面粗糙度

齒輪在加工、檢驗、裝配時，徑向基準面和軸向輔助基準面應盡量一致，通常采用齒坯內孔（頂圓）和端面為基準，其精度對齒輪的加工質量、使用性能有較大影響。齒坯精度確定查機械手冊。形位公差一般標注端面圓跳動、頂園的徑向圓跳動，基準孔的尺寸公差由齒輪的精度等級確定，表面粗糙度由齒輪的精度等級和加工方法確定。

總之，即要考慮齒輪的功能要求又要考慮經濟性，設計出符合使用要求的齒輪。

［1］呂天玉.公差配合與技術測量[M].大連理工大學出版社,2001.

［2］方昆凡.公差與配合實用手冊[M].機械工業(yè)出版社,2006.