淺議高精度齒輪副的裝配質量及檢驗方法

摘要：本文首先對齒輪的裝配技術要求進行了簡單的介紹，之后詳細分析了漸開線圓柱齒輪、錐齒輪以及蝸輪蝸桿的異常嚙合情況，并對這些情況產生的原因進行了深入的分析，同時提出了相應的解決方法。

關鍵詞：齒輪傳動；嚙合面；工藝分析

1、齒輪的裝配技術要求

1.1 準備工作

齒輪裝配前，認真檢查各類零件尺寸是否滿足公差的要求。對于較為精密的傳動部件，做好誤差相位記錄，便于定向裝配，以提高齒輪的裝配精度。在裝配高精度的齒輪時，齒輪的加工質量要滿足要求，之后對齒輪進行定向裝配。結合齒距累積誤差的分布圖可知，可將兩齒輪累積誤差的最大相位與最小相位相對應，在一定程度上彌補了齒輪因加工誤差帶來的影響。裝配前擦洗干凈各零件，同時仔細檢查齒輪是否有磨損，損壞現象。

1.2 裝配技術要求

根據傳動裝置的用途和精度的具體要求，采用相應的裝配技術，對于精度較高的傳動機構來說，要確保齒輪的傳動精度和裝配間隙滿足所需公差的要求。

（1）低速重載的齒輪要滿足接觸精度的要求，對于高速傳動的齒輪不僅要求較高的接觸精度，還應有合理的齒側間隙，若齒側間隙過小，會造成卡齒，加劇齒輪的磨損；若齒側間隙過大，增大了換向空程，會對齒輪造成極大的沖擊。

（2）進行齒輪裝配時，確保齒面具有一定的接觸面積和正確的接觸部位，若接觸部位不正確，則表明兩嚙合齒輪存在著位置誤差。

2、漸開線圓柱齒輪嚙合面的研究

漸開線圓柱齒輪裝配時兩齒輪軸向會呈現如下三種不同狀態：兩齒輪軸線相平，行，相交于較遠一點，異面直線。裝配時檢驗下齒輪副齒面是否有金屬磨痕。例如直徑φ=800mmd，齒寬b=120mm的漸開線圓柱齒輪，若圓柱齒輪內孔對其端面的垂直度大于0.025，則會使兩齒輪軸線的平行度相差0.18/800mm，增大了齒寬方向的接觸間隙，造成兩齒不能正確接觸。

2.1 漸開線圓柱齒輪正常接觸

齒輪受到輕微載荷時，接觸部位位于齒寬的中部，靠近分度圓的外部，齒寬約為其寬度的2倍。

2.2 漸開線圓柱齒輪異常接觸

兩齒輪出現同向、異向以及單向偏接觸時，使得兩齒輪軸線相交于一點，或是不相交、不平行而成異面直線。

解決方法：（1）在中心距誤差允許的范圍內，對移動的軸承座進行調整；（2）對于固定的軸承座，可通過更換軸瓦來確保兩齒輪軸線的平行；（3）對于固定的滾動軸承，可通過增加或去除隔套來進行調整。

2.3 裝配齒輪中心距過大或過小

解決方法：（1）在中心距誤差允許的范圍內，調整軸承座；

（2）對于固定的軸承座，可通過更換軸瓦來確保兩齒輪軸線的平行：（3）還可以通過增加隔套的方法進行補償調整。

2.4 漸開線圓柱齒輪游離接觸

齒圈上接觸區域由一邊移動到另一邊，造成了齒輪端面與齒輪軸線的不垂直。

解決方法：調整齒輪軸線與其端面的垂直度，直至滿足條件為止。

2.5 漸開線圓柱齒輪不規則接觸

齒輪齒面出現點接觸或兩端接觸等不規則接觸情況，主要是由齒面有毛刺或劃傷引起的。

解決方法：去除毛刺，修磨齒輪齒面。

3、錐齒輪嚙合面的研究

與漸開線圓柱齒輪一樣，錐齒輪的裝配也存在著錐齒輪軸線的平行、相交、異面的情況，其中兩軸線異面時錐齒輪嚙合情況復雜。

（1）正常接觸時，接觸區域位于齒寬的中部，其寬度接近齒寬的一半；從齒輪側面觀察，接觸區域靠近齒輪小端；以分度圓為基準進行觀察，接觸區域位于小齒輪與大齒輪齒面之間。

（2）錐齒輪裝配時出現高低接觸的現象，比如小齒輪接觸區域太高或太低，由于小齒輪軸向定位存有誤差所致，或者同一齒輪一側的接觸區域高，一側低等。

解決方法：1）沿軸線向外移動小齒輪，若造成間隙過大，可適當移動大齒輪；2）沿軸線向里移動小齒輪，若造成間隙過小，可適當移動大齒輪；3）上述兩種情況無法進行調節時，調換零件或增加隔套進行調整。（3）錐齒輪裝配時同向接觸，即兩齒輪的齒兩側同在小端接觸或同在大端接觸。

解決方法：1）在中心距誤差允許的范圍內，對移動的軸承座進行調整；2）若無法進行裝配調整時，可以通過增加隔套的方法進行補償調整。（4）錐齒輪裝配時異向接觸，比如接觸區域靠近分度圓，造成兩齒輪在齒兩側，一側接觸大，一側接觸小；小齒輪小端位于分度圓的外側或內側。

解決方法：1）沿軸線移動小齒輪，在確保軸及孔的位置正確后，仔細檢查各零件的加工誤差是否符合要求；2）若無法進行裝配調整時，也可以通過增加隔套的方法進行補償調整。

4、蝸輪蝸桿嚙合面的研究

蝸輪蝸桿裝配時也會出現像漸開線圓柱齒輪、錐齒輪那樣的情況，從運動精度上分析可得，蝸輪齒面的接觸區域位于中央截面處最佳，結合給出的潤滑條件可得，接觸區域位于中部略偏齒出口的一端較為合適，這樣易于潤滑油膜的形成。蝸輪蝸桿受輕微負荷時，接觸情況可通過墊圈來改變蝸輪的軸向位置。