淺析齒輪精度檢測

董秀鵬

（哈爾濱量具刃具集團(tuán)有限責(zé)任公司，哈爾濱150040）

1 引 言

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，對機(jī)械傳動中的重要零部件齒輪的精度要求也越來越高。齒輪質(zhì)量以能夠傳遞大的載荷、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音低和壽命長為準(zhǔn)則，其制造精度非常關(guān)鍵。要求在加工過程中，遵照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和用高精度的測量設(shè)備對所生產(chǎn)的齒輪進(jìn)行準(zhǔn)確、可靠的工藝分析和質(zhì)量評定。為此，不僅在齒輪的最后驗(yàn)收，而且在加工過程中都需要提供各種相應(yīng)測試儀器對其進(jìn)行精確檢測，以確保齒輪的各項(xiàng)精度達(dá)到技術(shù)要求。

2 對機(jī)械傳動中齒輪的使用要求

齒輪傳動在機(jī)械傳動中應(yīng)用范圍廣泛，無論在航空航天、儀器儀表，還是在汽車、機(jī)床和重型機(jī)械等領(lǐng)域，齒輪傳動都起著至關(guān)重要的作用，對它在使用過程中的要求方要有如下幾個(gè)方面:

（1）可靠而準(zhǔn)確的運(yùn)動傳遞過程，即有良好的運(yùn)動精度。在齒輪傳遞運(yùn)動過程中,由于加工和安裝誤差引起的幾何偏心和運(yùn)動偏心而產(chǎn)生的實(shí)際轉(zhuǎn)角誤差應(yīng)控制在一定的范圍內(nèi)，才能保證齒輪傳遞運(yùn)動的可靠和準(zhǔn)確。例如一些精密設(shè)備中讀數(shù)或分度系統(tǒng)中的齒輪，要求有精確的傳遞過程以保證系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。

（2）良好的接觸精度。要求齒輪在傳遞運(yùn)動過程中，兩嚙合齒輪齒面間的接觸性要好，工作齒面沿齒高和齒寬方向上有足夠大的接觸斑點(diǎn)，避免因接觸面積小引起受力集中而造成齒面損壞，影響齒輪的耐用度。其影響的主要因素是機(jī)床、刀具及工件之間的相對位置偏差造成的，主要有齒廓偏差和螺旋線誤差。比如載荷大、轉(zhuǎn)速低的起重運(yùn)輸機(jī)械此項(xiàng)要求是極為重要的。

（3）穩(wěn)定的載荷傳遞。即要求齒輪在傳動過程中安靜平穩(wěn)，避免有瞬時(shí)和反復(fù)多次的傳動比變化而產(chǎn)生的噪聲和顫動。其主要的影響因素是相鄰齒的齒距偏差和齒輪的齒廓偏差，汽車變速箱和機(jī)床齒輪箱中的齒輪此項(xiàng)要求是主要的。

（4）有一定的傳動間隙。根據(jù)齒輪傳動的特點(diǎn)，要求兩齒輪在傳遞運(yùn)動的過程中非接觸齒面之間要留有一定的空間，以有利于潤滑液冷卻、潤滑和儲存，并可以補(bǔ)償因受力后產(chǎn)生的彈性變形及其他構(gòu)件的系統(tǒng)誤差對齒輪傳動精度所產(chǎn)生的影響。主要的影響因素是齒厚偏差及其變動量。對于有一些特殊傳動的齒輪不僅要求有準(zhǔn)確而穩(wěn)定的運(yùn)動傳遞過程，還要具有良好的接觸精度等使用要求。

3 對齒輪測量設(shè)備和相關(guān)技術(shù)的要求

為保證齒輪的加工精度，正確的檢測手段和選擇合適的測量儀器是非常關(guān)鍵的。

（1）用具有測量單項(xiàng)誤差功能的測量儀器在車間或生產(chǎn)現(xiàn)場來控制齒輪加工過程中精度，其中最主要的是對漸開線齒廓和螺旋線兩個(gè)單項(xiàng)的測量。

（2）用綜合測量的方法檢驗(yàn)成品齒輪的加工精度。

（3）用具有計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)或電子記錄系統(tǒng)功能的檢測設(shè)備來進(jìn)行批量較大的齒輪檢測，以保證有較高的工作效率。

（4）根據(jù)齒輪的用途和精度要求的不同，既有在生產(chǎn)現(xiàn)場使用的中、低檔測量儀器，也需要有在精測室里使用的高檔測量儀器。

（5）如對測量結(jié)果需要評值，要配置自動記錄系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

（6）由于有的廠家采用國外技術(shù)生產(chǎn)齒輪，因此，除有國家標(biāo)準(zhǔn)外，還有要求用國外標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行測量結(jié)果評值的。

4 有關(guān)齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)簡介

齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)是齒輪所有標(biāo)準(zhǔn)中的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，也是強(qiáng)制性的標(biāo)準(zhǔn)。我國1960 年以前直接應(yīng)用前蘇聯(lián)TOCT1643-46 標(biāo)準(zhǔn)，后采用原第一機(jī)械工業(yè)部制定和頒布的JB179-60 標(biāo)準(zhǔn)，在1970 年代末頒布了JB179-81 和JB179-83 機(jī)械工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)，在1998 年國家技術(shù)監(jiān)督局頒布了GB10095-88《漸開線圓柱齒輪精度》國家標(biāo)準(zhǔn)，修訂后等同于ISO1328 國際標(biāo)準(zhǔn)。

5 常用的齒輪精度測量儀器

根據(jù)齒輪生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力、生產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)水平和使用范圍不同，常用的儀器大致可分為以下幾種類型。

（1）第一類儀器大多是結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，手動操作，人工讀數(shù)，故障率低，占地面積小，易于實(shí)際操作，特別適用于批量小、精度要求不高的生產(chǎn)現(xiàn)場專項(xiàng)測量使用。比較典型的儀器主要有：（a）齒輪雙面嚙合綜合檢查儀，它主要用來測量圓柱齒輪和蝸輪副的徑向綜合總偏差和一齒徑向綜合偏差，也可以用來測量兩軸夾角為90°的圓錐齒輪分度圓錐頂點(diǎn)的偏移量。（b）單盤漸開線檢查儀，對于測量不同基圓直徑的齒輪，需備有相應(yīng)直徑的基圓盤，用于測量具有較高精度圓柱齒輪的漸開線齒廓偏差。（c）齒輪徑向跳動檢查儀，用于檢測圓柱或圓錐齒輪的徑向跳動誤差。它們的共同特點(diǎn)是操作簡單，經(jīng)濟(jì)適用，對使用環(huán)境要求不高，廣泛地應(yīng)用于機(jī)床、汽車和拖拉機(jī)等企業(yè)齒輪生產(chǎn)的現(xiàn)場和檢查站。

（2）第二類屬于中檔儀器，它們的結(jié)構(gòu)相對較為復(fù)雜，主要測量一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)誤差項(xiàng)目，主要采用機(jī)械展成式測量原理，配有電子測量記錄系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)用以控制測量并處理測量結(jié)果。常見的有基圓調(diào)節(jié)式齒廓螺旋線測量儀，它采用獨(dú)特的基圓分級式機(jī)械展成原理，用光學(xué)分度裝置來進(jìn)行螺旋角調(diào)整定位和基圓半徑的分級調(diào)整，計(jì)算機(jī)進(jìn)行誤差數(shù)據(jù)處理和評值。再有一種萬能型齒輪測量機(jī)，此類型是一種多功能儀器，被測工件在一次裝夾中由計(jì)算機(jī)控制自動完成測量過程，可測幾項(xiàng)主要參數(shù)，如齒廓、螺旋線、齒距偏差，也可測某些齒輪加工刀具如插齒刀、剃齒刀的相關(guān)誤差。此類儀器有較高的測量精度，示值穩(wěn)定，自動化程度較高，應(yīng)用廣泛，是齒輪加工企業(yè)檢查站、精測計(jì)量室常見的檢測設(shè)備。

（3）齒輪測量中心系列，這是當(dāng)今國內(nèi)外具有代表性的高端齒輪測量儀器。特點(diǎn)是被測工件在一次裝夾過程中微機(jī)控制全自動完成測量循環(huán)，主要可測量內(nèi)、外直齒或斜齒圓柱齒輪，直齒、斜齒或弧齒錐齒輪，齒輪滾刀、插齒刀、剃齒刀和徑向剃齒刀，蝸輪蝸桿、花鍵及齒條等工件的多項(xiàng)主要檢測項(xiàng)目，并可按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)自動評定精度等級。還可對某些有特殊要求的齒輪進(jìn)行評定，如齒廓K型圖、齒廓凸度和螺旋線輪齒鼓度等。速度快，精度高，測量項(xiàng)目全，自動化程度高，應(yīng)用范圍廣泛。

6 結(jié) 語

齒輪的檢測技術(shù)隨著制造技術(shù)的發(fā)展在不斷地提高，齒輪的加工精度則必需嚴(yán)格符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定，齒輪精度檢測與齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)二者是相互依存并相互促進(jìn)的，隨著齒輪性能的不斷提高及設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的發(fā)展，齒輪的精度標(biāo)準(zhǔn)和檢測技術(shù)也會得到不斷地完善和進(jìn)步。