裝配如的齒是相匹配的產(chǎn)品。為了保證它們無(wú)障礙也運(yùn)轉(zhuǎn),需要適當(dāng)?shù)膫?cè)隙配合。決定配合的齒輪副要素有(圖23):
小齒輪和大齒輪的齒厚(實(shí)際)尺寸和軸的中心距尺寸加上相應(yīng)齒輪要素的偏差,確定定了齒輪輪齒的側(cè)隙j,即在工作直徑處非工作齒面間的間隙。
通常,最大側(cè)隙并不影響傳遞運(yùn)動(dòng)的性能和平穩(wěn)性,同時(shí),實(shí)效齒厚偏聽(tīng)偏信差也不是在選擇齒輪的精度等級(jí)時(shí)的主要考慮因素。在這些情況下,選擇齒厚及其測(cè)量方法并非關(guān)鍵,可以用最方便的方法。在很多應(yīng)用場(chǎng)合,允許用較寬的齒厚公差或工作側(cè)隙,這樣做不會(huì)影響齒輪的性能了承載能力,卻可以獲得較經(jīng)濟(jì)的制造成本。除非十分必要,不應(yīng)該采用很緊的齒厚公差,因?yàn)檫@對(duì)于制造成本有很大的影響。當(dāng)最大側(cè)隙必須嚴(yán)格控制的情況下,對(duì)各影響因素必須仔細(xì)地研究,有關(guān)齒輪的精度等級(jí)、中心距公差和測(cè)量方法,必須仔細(xì)地予以規(guī)定。
最小工作側(cè)隙不應(yīng)當(dāng)成為零或負(fù)值。由于工作側(cè)隙是由裝配側(cè)隙和工作狀態(tài)確定的,它們包括撓度、安裝誤差、軸承的徑向跳動(dòng)、溫度以及其他未知因素的影響,因而必須區(qū)別開(kāi):
本指導(dǎo)性技術(shù)文件只限于有關(guān)裝配側(cè)隙和齒厚。有關(guān)軸中心距和軸線(xiàn)平行度的測(cè)量,包含在GB/Z 18620.3中。
關(guān)于適當(dāng)?shù)臋z測(cè)方法方面的意見(jiàn),已在第6章中提出,關(guān)于計(jì)算工作側(cè)隙的導(dǎo)則,在附錄A(標(biāo)準(zhǔn)的附錄)中給出。
輪齒的給定尺寸公差的影響,取決于裝配。另處,尺寸的測(cè)量取決于所用的方法及輪齒的幾何偏差,如在GB/T 10095.1和GB/Z 186020.1中所論述的。為了確定這些影響,計(jì)算應(yīng)在端平面上進(jìn)行,因?yàn)樽罱K的齒輪傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)和側(cè)隙,常常是在圓周上測(cè)得的值。
齒厚與側(cè)隙的給定值,是由設(shè)計(jì)人員按其使用情況選定的,在分度圓上垂直于齒線(xiàn)方向來(lái)規(guī)定和測(cè)量其值,可能是方便的。
法向齒厚公差的選擇,基本上與輪齒的精度無(wú)關(guān),它主要應(yīng)由制造設(shè)備來(lái)控制。如果出于工作運(yùn)行的原因必須控制最大側(cè)隙時(shí),就必須用附錄A中所提供的方法進(jìn)行計(jì)算。必須注意太小的齒厚公差對(duì)制造成本和保持輪齒的精度方面是不利的,因?yàn)樗鼈冊(cè)谥圃熘胁槐匾叵拗屏诵U目赡苄浴?/DIV>
附錄A
(標(biāo)準(zhǔn)的附錄)
側(cè)隙和齒厚公差
A1 目的
這個(gè)附錄對(duì)選擇齒輪的齒厚公差和最小側(cè)隙提供一個(gè)合理的方法。一對(duì)相嚙齒輪,利用最小側(cè)隙、齒厚公差、中心距公差及輪齒的精度公差,還提供一個(gè)計(jì)算其最大期望側(cè)隙的方法。本附錄還包括推薦的最小側(cè)隙值。
A2 側(cè)隙
在一對(duì)裝配好的齒輪副中,側(cè)隙j是相嚙齒輪齒間的間隙,它是在節(jié)圓上齒槽寬度超過(guò)相嚙合的輪齒齒厚的量。側(cè)隙可以在法向平面上或沿嚙合線(xiàn)(見(jiàn)圖A1)測(cè)量,但是它是在端平面上或嚙合平面(基圓切平面)上計(jì)算和規(guī)定的。
圖A1 用塞尺測(cè)最側(cè)隙(法向平面)
單個(gè)齒輪并沒(méi)有側(cè)隙,它只有齒厚,相嚙齒的側(cè)隙是由一對(duì)齒輪運(yùn)行時(shí)的中心距以及每個(gè)齒輪的實(shí)效齒厚所控制。
所有相嚙的齒輪必定要有些側(cè)隙。必須要保證非工作齒面不會(huì)相互接觸,在一個(gè)已定的嚙合中,側(cè)隙在運(yùn)行中由于受速度、溫度、負(fù)載等變動(dòng)而變化。在靜態(tài)可測(cè)量的條件下,必須有足夠的側(cè)隙,以保證在帶負(fù)載運(yùn)行于最不利的工作條件下仍有足夠的側(cè)隙。
側(cè)隙需要的量與齒輪的大小、精度、安裝和應(yīng)用情況有關(guān)。
A3最大齒厚
齒輪的最大齒厚是這樣確定的,即假定齒輪在最小中心距時(shí)與一個(gè)理想的相配齒輪嚙合,能存在所需的量小側(cè)隙。齒厚偏差使最大齒厚從其最大值減小,從而增加了側(cè)隙。
對(duì)于X=0的齒輪,理論齒厚或公稱(chēng)齒厚通常等于分度圓上的齒距的一半。除非有專(zhuān)門(mén)的規(guī)定,一個(gè)未裝配的齒輪其實(shí)際最大齒厚常常比理論值要小,因?yàn)橹圃煺叱3R詼p小齒厚來(lái)實(shí)現(xiàn)側(cè)隙。
A4 最小側(cè)隙
最小側(cè)隙jbmmin是當(dāng)一個(gè)齒輪的齒以最大允許實(shí)效齒厚與一個(gè)也具有最大允許實(shí)效齒厚的相配齒在最緊的允許中心距相嚙合時(shí),在靜態(tài)條件下存在的最小允許側(cè)隙。這是設(shè)計(jì)者所提供的傳統(tǒng)“允許側(cè)隙”,又防備下列所述情況:
a) 箱體、軸和軸承的偏斜;
b) 由于箱體的偏差和軸承的間隙導(dǎo)致齒輪軸線(xiàn)的不對(duì)準(zhǔn);
c) 由于箱體的偏差和軸承的間隙導(dǎo)致齒輪軸線(xiàn)的歪斜;
d) 安裝誤差,例如軸的偏心;
e) 軸承徑向跳動(dòng);
f) 溫度影響(箱體與齒輪零件的溫度差、中心距和材料差異所致);
g) 旋轉(zhuǎn)零件的離心脹大;
h) 其他因素,例如由于潤(rùn)滑劑的允許污染以及非金屬齒輪材料的溶脹。
如果上述因素能很好的控制,則量小側(cè)隙值可能很小,每一個(gè)因素均可用分析其公差來(lái)進(jìn)行估計(jì),然后可計(jì)算出最小的要求量,在估計(jì)最小期望要求值時(shí),也需要用判斷和經(jīng)驗(yàn),因?yàn)樵谧顗那闆r時(shí)的公差,不大可能都疊加起來(lái)。
表A1列出了對(duì)工業(yè)傳動(dòng)裝置推薦的最小側(cè)隙,這傳動(dòng)裝置是用黑色金屬齒輪和黑色金屬的箱體制造的,工作時(shí)節(jié)圓線(xiàn)速度小于15m/s,其箱體、軸和軸承都采用常用的商業(yè)制造公差。
表A1 對(duì)于中、大模數(shù)齒輪最小側(cè)隙jbnmin的推薦數(shù)據(jù)
mn |
最小中心距ai |
50 |
100 |
200 |
400 |
800 |
1600 |
1.5 |
0.09 |
0.11 |
- |
- |
- |
- |
2 |
0.12 |
0.12 |
0.15 |
- |
- |
- |
3 |
0.12 |
0.14 |
0.17 |
0.24 |
- |
- |
5 |
- |
0.18 |
0.21 |
0.28 |
- |
- |
8 |
- |
0.24 |
0.27 |
0.34 |
0.47 |
- |
12 |
- |
- |
0.35 |
0.42 |
0.55 |
- |
18 |
- |
- |
- |
0.54 |
0.67 |
0.94 |
表A1中的數(shù)值,也可用公式A1進(jìn)行計(jì)算:
注意:ai必須是一個(gè)絕對(duì)值。
jbn=|(Esns1+Esns2)|cosαn……………………(A2)
如果Esns1和Esns2相等,則jbn=2Esnscosαn,小齒輪和大齒輪的切削深度和根部間隙相等,且重合度為最大。
A5齒厚測(cè)量中的規(guī)定
對(duì)于任何檢測(cè)方法所規(guī)定的最大齒厚必須減小,以便確保徑向跳動(dòng)及其他切齒時(shí)變化對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響,不致增加最大實(shí)效齒厚,規(guī)定的最小齒厚也必須減小,以便使所選擇的齒厚公差能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的齒輪制造,且不會(huì)被來(lái)源于精度等級(jí)的其他公差所耗盡。
A6 最大側(cè)隙
一對(duì)齒輪副中的最大側(cè)隙jbnmax,是齒厚公差、中心距變動(dòng)和輪齒幾何形狀變異的影響之和。理論的最大側(cè)隙發(fā)生于兩個(gè)理想的齒輪按最小齒厚的規(guī)定制成,且在最松的允許中心距條件下嚙合,最松的中心距對(duì)外齒輪是指最大的,對(duì)內(nèi)齒輪是指最小的。
最大的理論側(cè)隙也可發(fā)生于當(dāng)兩個(gè)齒輪都按最小實(shí)效齒厚swtmin制成,且運(yùn)行于最松中心距條件下碰在一起時(shí)。在實(shí)踐中,那種情況不大可能發(fā)生。
swtmin的值,計(jì)算方法如下:
式中:swt——在工作直徑處的理論端面齒厚;
pwt——工作節(jié)圓的齒距。
在工作直徑處側(cè)隙的值,可以按下面方法轉(zhuǎn)換成塞尺測(cè)得的側(cè)隙jbn:
最大期望側(cè)隙是jbnmax及輪齒的單個(gè)要素和中心距變動(dòng)的統(tǒng)計(jì)分布的函數(shù)。由于制造上的原因而造成輪齒的任何偏差將減速少最大期望側(cè)隙,需要用經(jīng)驗(yàn)和判斷來(lái)估計(jì)一個(gè)合理的數(shù)值。
如果必須控制最大側(cè)隙的話(huà),應(yīng)該對(duì)最大側(cè)隙的每個(gè)要素作仔細(xì)的分析,然后選擇一個(gè)精度等級(jí),以求按需要去限制輪齒的偏差。
對(duì)于一個(gè)裝配好的齒輪傳動(dòng)裝置,特別是多級(jí)傳動(dòng),如果用最大側(cè)隙作為驗(yàn)收合格準(zhǔn)則時(shí),其最大合格值必須很小心的選擇,以求總成的每個(gè)部分都能有合理的制造公差。
附錄B
(提示的附錄)
文獻(xiàn)目錄
1) GB/T 2821-1992 齒輪幾何代號(hào)
2) GB/T 3374-1992 齒輪基本術(shù)語(yǔ)
3) ISO/TR 10063: 圓柱齒輪功能組,檢驗(yàn)組,公差族(正在制訂中)
4) 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)