齒輪傳動的裝配工藝與檢驗方法探究

黑龍江 張志彬 許光馳

一、齒輪傳動的特點及使用要求

齒輪傳動的特點是傳動較穩定、傳動效率高、工作可靠、結構緊湊和使用壽命長。缺點是制造和安裝精度要求較高，制造成本高，不適宜用于兩軸間的較大距離傳動。

齒輪的裝配應與實際狀況相關聯，齒輪的裝配要求一般為以下兩種：

1.傳動精度要求。很多情況下是因齒輪較高的傳動精度和傳動比的準確性而被應用于機械設備中，所以其傳動精度，即穩定的瞬時傳動比和平均傳動比成為大部分齒輪裝配所要考慮的重點。

2.傳動平穩性要求。在有些情況下，傳動的精度并不是設備中的齒輪傳動追求的目標，如部分齒輪減速器，只要求其傳動的平穩性即可，沒有精確的傳動比需求。

二、齒輪傳動的裝配

齒輪傳動或蝸輪傳動在裝配時，一般要求其作為基準面的端面與軸肩或定位套端面應緊密貼合，且0.05mm厚的塞尺不能塞入；基準面與軸線的垂直度應符合要求；齒輪與齒輪、蝸輪與蝸桿裝配后應盤車檢查，其轉動應平穩、靈活、且無異常聲響[2]。

（一）圓柱齒輪傳動的裝配方法

1.齒輪裝配順序一般從最后一根被動軸開始，逐級進行裝配。

2.齒輪傳動部件的裝配工序包括兩步，先將齒輪裝到軸上，再將齒輪及軸組件裝入箱體：（1）齒輪在軸上的裝配方法：在軸上裝配空套或滑移的齒輪，一般采用間隙配合，裝配精度主要取決于零件本身的制造精度，裝配時要注意檢查軸、孔的尺寸公差和精度。在軸上裝配固定的齒輪，與軸一般為過渡配合或過盈量較小的過盈配合。（2）齒輪及軸組件裝入箱體的方法：齒輪、軸組件在箱體上的裝配精度除受齒輪在軸上的裝配精度影響外，還與箱體的幾何精度有關，如與箱體孔間的同軸度、軸線間的平行度，以及孔的中心距偏差等有關，同時還可能與相鄰軸上的齒輪相對位置有關。

3.高運動精度的裝配調整：首先要保證齒輪的加工精度，并可以通過定向裝配法來得到高裝配精度，在裝配傳動比為1:1或其他整數的一對嚙合時，應根據其齒距累積誤差的分布狀況，將一個齒輪的累積誤差最大相位與另一齒輪的累積誤差最大相位相對應，使齒輪的加工誤差得到一定程度的補償。對于齒輪的徑向跳動誤差和端面跳動誤差，可以分別測定齒輪定位面、軸承定位面及其他相關零件的誤差相位，裝配時通過相位的適當調整抵消有關零件的誤差。

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（二）錐齒輪傳動的裝配方法

1.應保證嚙合齒輪處于正確位置。裝配時必須使嚙合齒輪中心線相交，并有正確的夾角，嚙合齒的端面應齊平。

2.應保證合理的齒輪間隙。可以通過固定一齒輪，而將另一個齒輪沿軸向移動的方法進行調整，當達到準確嚙合位置時，將該齒輪位置進行固定。

3.齒面接觸精度可用涂紅丹粉等方法進行檢驗。

4.錐齒輪裝配對側隙的要求可按照分度圓大端至錐頂的距離，即錐頂距的不同值，對照圓柱齒輪中心距所對應的最小法向極限側隙選取。錐齒輪的齒側間隙可以用塞尺、壓鉛絲或千分尺進行檢查。

（三）蝸輪蝸桿傳動的裝配方法

1.應保證相嚙合的蝸輪與蝸桿處于正確位置，使蝸桿中心軸線處于蝸輪中心平面內。

2.蝸輪和蝸桿軸心線間的中心距應依據裝配圖尺寸及公差。中心距可調整的蝸輪蝸桿副的中心距、蝸輪與蝸桿傳動最小法向側間隙，都應符合相應的規定。

3.蝸輪、蝸桿軸心線應垂直交叉成90°，軸心線傾斜度應符合設計要求。

4.裝配質量的綜合檢查，可以通過在齒面上涂抹紅丹粉進行檢查。

三、齒輪傳動的檢驗

按照《機械設備安裝工程施工及驗收通用規范》的規定，齒輪裝配必須達到一定的通用精度。

1.齒寬小于等于100mm時，軸向錯位應小于等于齒寬的5%，齒寬大于100mm時，軸向錯位應小于等于5mm。

2.裝配軸中心線平行且位置為可調結構的漸開線圓柱齒輪副的中心距極限偏差按設計要求或按國家標準《漸開線圓柱齒輪精度》（GB/T10095-2001）的有關規定。中心距極限偏差指齒寬的中間平面上實際中心距與公稱中心距之差。

3.齒輪的接觸精度可用涂紅丹粉等方法進行檢驗。用著色法檢查傳動齒輪嚙合的接觸斑點時，應將顏色涂在小齒輪或蝸桿上，在輕微制動下，用小齒輪驅動大齒輪，使大齒輪轉動3～4圈。圓柱齒輪和蝸輪的接觸斑點，應趨于齒側面中部；圓錐齒輪的接觸斑點，應趨于齒側面的中部或接近小端。

接觸斑點的百分率計算公式為：

式中：n1—— 齒長方向的百分率（單位：%）；n2——齒高方向的百分率（單位：%）；d1——接觸痕跡極點間的距離（單位：mm）；d2——超過模數值的斷開距離（單位：mm）；B——齒全長（單位：mm）；hP——圓柱齒輪和蝸輪副的接觸痕跡平均高度或圓錐齒輪副的齒長中部接觸痕跡的高度（單位：mm）；hg—— 圓柱齒輪和蝸輪副的工作高度或圓錐齒輪副相應于hp處的有效齒高（單位：mm）。

4.裝配后保證齒輪的合理齒側隙。

5.用壓鉛法檢查齒輪嚙合間隙時，鉛條直徑不宜超過間隙的3倍，鉛條長度不應小于5個齒距，沿齒寬方向應均勻放置不少于2根鉛條。

[1]甄志強.高精度齒輪副的裝配質量及檢驗方法［J］.機械設計與制造，2009，（3）：94-96.

[2]許光馳.機電設備安裝與調試［C］.北京航空航天大學出版社，2014：71-75.