淺析齒輪精度檢測

董秀鵬

（哈爾濱量具刃具集團有限責任公司，哈爾濱150040）

1 引 言

隨著現代工業的發展和進步，對機械傳動中的重要零部件齒輪的精度要求也越來越高。齒輪質量以能夠傳遞大的載荷、運轉平穩、噪音低和壽命長為準則，其制造精度非常關鍵。要求在加工過程中，遵照相關標準和用高精度的測量設備對所生產的齒輪進行準確、可靠的工藝分析和質量評定。為此，不僅在齒輪的最后驗收，而且在加工過程中都需要提供各種相應測試儀器對其進行精確檢測，以確保齒輪的各項精度達到技術要求。

2 對機械傳動中齒輪的使用要求

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

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

（2）良好的接觸精度。要求齒輪在傳遞運動過程中，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，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、轉速低的起重運輸機械此項要求是極為重要的。

（3）穩定的載荷傳遞。即要求齒輪在傳動過程中安靜平穩，避免有瞬時和反復多次的傳動比變化而產生的噪聲和顫動。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，汽車變速箱和機床齒輪箱中的齒輪此項要求是主要的。

（4）有一定的傳動間隙。根據齒輪傳動的特點，要求兩齒輪在傳遞運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，并可以補償因受力后產生的彈性變形及其他構件的系統誤差對齒輪傳動精度所產生的影響。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確而穩定的運動傳遞過程，還要具有良好的接觸精度等使用要求。

3 對齒輪測量設備和相關技術的要求

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鍵的。

（1）用具有測量單項誤差功能的測量儀器在車間或生產現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單項的測量。

（2）用綜合測量的方法檢驗成品齒輪的加工精度。

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

（4）根據齒輪的用途和精度要求的不同，既有在生產現場使用的中、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）如對測量結果需要評值，要配置自動記錄系統或計算機數據處理系統。

（6）由于有的廠家采用國外技術生產齒輪，因此，除有國家標準外，還有要求用國外標準來進行測量結果評值的。

4 有關齒輪精度標準簡介

齒輪精度標準是齒輪所有標準中的基礎標準，也是強制性的標準。我國1960 年以前直接應用前蘇聯TOCT1643-46 標準，后采用原第一機械工業部制定和頒布的JB179-60 標準，在1970 年代末頒布了JB179-81 和JB179-83 機械工業部標準，在1998 年國家技術監督局頒布了GB10095-88《漸開線圓柱齒輪精度》國家標準，修訂后等同于ISO1328 國際標準。

5 常用的齒輪精度測量儀器

根據齒輪生產企業的經濟實力、生產規模、技術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構簡單，價格便宜，手動操作，人工讀數，故障率低，占地面積小，易于實際操作，特別適用于批量小、精度要求不高的生產現場專項測量使用。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。它們的共同特點是操作簡單，經濟適用，對使用環境要求不高，廣泛地應用于機床、汽車和拖拉機等企業齒輪生產的現場和檢查站。

（2）第二類屬于中檔儀器，它們的結構相對較為復雜，主要測量一個或少數幾個誤差項目，主要采用機械展成式測量原理，配有電子測量記錄系統或計算機系統用以控制測量并處理測量結果。常見的有基圓調節式齒廓螺旋線測量儀，它采用獨特的基圓分級式機械展成原理，用光學分度裝置來進行螺旋角調整定位和基圓半徑的分級調整，計算機進行誤差數據處理和評值。再有一種萬能型齒輪測量機，此類型是一種多功能儀器，被測工件在一次裝夾中由計算機控制自動完成測量過程，可測幾項主要參數，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、剃齒刀的相關誤差。此類儀器有較高的測量精度，示值穩定，自動化程度較高，應用廣泛，是齒輪加工企業檢查站、精測計量室常見的檢測設備。

（3）齒輪測量中心系列，這是當今國內外具有代表性的高端齒輪測量儀器。特點是被測工件在一次裝夾過程中微機控制全自動完成測量循環，主要可測量內、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主要檢測項目，并可按相應標準自動評定精度等級。還可對某些有特殊要求的齒輪進行評定，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，測量項目全，自動化程度高，應用范圍廣泛。

6 結 語

齒輪的檢測技術隨著制造技術的發展在不斷地提高，齒輪的加工精度則必需嚴格符合相關標準中的規定，齒輪精度檢測與齒輪精度標準二者是相互依存并相互促進的，隨著齒輪性能的不斷提高及設計和制造技術的發展，齒輪的精度標準和檢測技術也會得到不斷地完善和進步。