国内外齿轮精度标准简介

国内外齿轮精度标准简介
渐开线圆柱齿轮是机械传动中量大面广的基础零部件，广泛在汽车、机床、电力、冶金、矿山、工程、起重运输、船舶、机车、农机、轻工、建工和军工等领域中应用。齿轮和齿轮箱在国内外都已以商品进行贸易。齿轮的质量以工作可靠、寿命长、振动噪声低为准则。除材料热处理硬度因素外，机械制造精度非常关键。据德国G尼曼,H温特尔齿轮专家资料介绍，制造精度等级相差一级，其承载能力强度相差20—30% ,噪声相差2.5—3dB，制造成本相差60—80%。齿轮的设计、工艺、制造、检验以及销售和采购都以齿轮精度标准为重要依据。通过对国内外齿轮精度标准的分析对比，有助于我们了解掌握国际、国外先进标准的情况，找出自己的不足之处，这对我们做好采标工作，进一步提高产品质量，将起到积极的作用。

　　1 国内外齿轮精度标准的发展及现状



　　齿轮精度标准是齿轮所有标准中最重要的一个基础性标准，世界各国都十分重视该项标准的制修订工作。在20世纪40年代，齿轮精度标准有英国BS436-1940,美国齿轮制造协会AGMA231.02-1941、德国企业工程师协会ADS提案、前苏联ROOT 1643-46、法国NF E 23-006 (1948)等，这期间齿轮标准特点是，规定的精度等级较少(4—6个级)，从几何学观点规定齿轮参数项目，按极其简单的模式来确定各项公差值。



　　五十年代由十齿轮制造技术、测量仪器和使用经验的积累，对齿轮啮合原理及精度理论的研究，世界各国都进行了齿轮精度标准的修订，以德国DIN396—3967(1952-1957)和前苏联ROCT 1643-1956标准为代表，齿轮精度等级和误差项目增多，规定了切向和径向综合误差、建立了综合误差与单项误差的关系，独立规定侧隙配合制度，并根据误差产生的原因和各误差对传动性能的影响，提出了精度等级及误差允许分类组合的概念。这对评定齿轮精度、减少废品、降低制造费用等极为有利。



　　七十年代随着各国经济的发展，各国间科学技术和贸易往来日趋频繁，制定一项能为各国都能接受的国际标准的呼声愈来愈高。1951年法国、前苏联、德国、英国、比利时和瑞士六国组成ISO/TC 60/WG2(齿轮技术委员会第二工作组)，负责制定齿轮精度ISO标准，法国为秘书国，经过十余年的磋商、讨论和验证，最后十1975年通过为正式标准ISO1328-1975。此国际标准除了德国、美国、日本外世界各国都以等同或等效采用ISO 1328-1975标准修订各自国家标准。由于工业先进国家德国、美国、日本没有采用ISO 1328-1975标准，形成世界齿轮精度标准事实上不统一。



　　八十年代ISO/TC60/WG2(齿轮技术委员会第二工作组)由德国、美国等国家参加对ISO 1328-1975标准进行修订工作。ISO于1992年一1998年陆续正式颁布ISO 1328-1:1995，ISO 1328-2 :1997两个标准，ISO/TR 10064-1:1992 , ISO/TR 10064 -2：1996，ISO/TR 11064-3:1996，ISO/TR 10064 -4: 1998四个技术报告组成成套系统替代和废除ISO1328-1975标准。此ISO 1328九十年代齿轮精度标准体系的特点，是在ISO 1328—1975标准基础上进一步发展而修订，吸收了德国DIN ,美国AGMA标准成熟技术，使标准更科学合理，从齿轮传动动态性能和承载能力出发，结合齿轮制造规律综合在标准本文和技术报告中，一一明确。该标准与ISO 1328-1975标准相比，可使相同精度等级下的圆柱齿轮，有进一步提高传动性能和承载能力及降低制造成本的效果。

国1960年以前没有圆柱齿轮精度标准，直接应用前苏联rOCT 1643-46标准，1958年起原第一机械工业部组织力量着手研究，经过分析、研究和验证前苏联ROCT 1643-56标准，制订和颁布了JB179-60《圆柱齿轮传动公差》机械工业部部标准。对当时机械工业的发展起到积极推动作用，很快达到世界五十年代水平。七十年代末机械工业部对JB179一60标准进行了修订，以等效采用ISO 1328-1975标准，颁布JB 179-81和JB 179-83渐开线圆柱齿轮精度机械工业部部标准。由十对标准进行了大力的宣贯，促进了圆柱齿轮精度质量明显的提高。同时带动国内齿轮机床、刀具和量仪的发展。于1988年国家技术监督局颁布了GB 10095-88渐开线圆柱齿轮精度国家标准。GB10095-88标准是等效采用ISO 1328-1975国际标准的，现在国际上已将ISO 1328-1975标准作废，由ISO 1328九十年代成套标准代替。1997年由国家技术监督局下达任务对GB 10095-88标准进行修订，经过几年的努力，于2001年完成了对该标准的修订工作。新修订的国家标准等同采用了ISO 1328九十年代成套国际标准，并于2001年12月发布实施。

　　2 国内外齿轮精度标准的对比分析



　　目前我国最新的齿轮精度标准为GB/T 10095-2001，该标准等同十ISO 1328最新标准，在技术内容上与ISO 1328标准完全一致。但GB/T 10095 -2001标准发布后，并没有及时出版发行，直至今年年初才拿到正式的标准文本，因此，该标准并没有得到及时的贯彻执行。目前各单位在加工齿轮时，绝大多数仍然按照原先规定的精度等级要求组织生产，即按GB 10095-88规定的精度等级要求加工齿轮。为了比较客观地反映目前齿轮的精度状况，本文对国内外标准对比分析时，主要把GB10095-88标准与国际、国外先进标准进行对比分析，而GB/T10095-2001标准的情况与国际标准基本一致。



　　2.1标准的结构和组成



　　国标GB10095-88结构非常简单，仅由标准的正文和标准的附录两部分构成，整个标准都具法定约束力。



　　ISO 1328标准结构相对比较复杂，整个标准有两个分标准和四个技术报告组成成套的系统标准:ISO 1328-1:1995圆柱齿轮—ISO精度制—第1部分:轮齿同侧齿面偏差的定义和允许值ISO 1328-2:1997圆柱齿轮—ISO精度制—第2部分:径向综合偏差与径向跳动的定义和允许值ISO/TR 10064-1:1992圆柱齿轮-检验实施规范—第1部分:轮齿同侧齿面的检验 ISO/TR 10064-2:1996圆柱齿轮—检验实施规范—第2部分:径向综合偏差、径向跳动、齿厚和侧隙的检验ISO/TR 11064-3:1996圆柱齿轮—检验实施规范—第3部分:齿轮坯、轴中心距和轴线平行度的推荐评文件ISO/TR 10064-4:1998圆柱齿轮—检验实施规范—第4部分:表面结构和轮齿接触斑点检验的推荐文件



　　每个分标准，如ISO 1328-1，又有三部分组成，除标准的正文外，还有两种类型的附录，即标准的附录和提示的附录。提示的附录仅是参考资料，不具法定约束力。



　　美国现行的标准ANSI/AGMA 2000-A88，该标准与国标一样，结构比较简单，仅有标准的正文和附录两部分。不同之处是该标准的附录为提示的附录，不具法定约束力。



　　德国齿轮精度标准有DIN3960-3967共8个标准组成，每个标准都非常简洁、具体，实用性较强。



　　从标准内容看，国标GB10095-88内容最少，主要由齿轮精度的参数项目术语定义及公差表组成，而ISO ,AGMA和DIN标准除了上述内容外，还提供了指导性文件，为确定齿轮精度等级和齿轮参数的测量原则及实际操作方法提供了较为详细的指导，同时还为制造厂和用户列出了合同要求条款、过程控制、检查项目和方法等，尤其是美国AGMA标准特别强调齿轮制造的过程控制。所谓过程控制，就是控制齿轮制造过程中的每一个工序来保证齿轮的制造精度。采用过程控制时，只要对任意一个齿轮做较少的测量即可，如测量公法线长度等。AGMA标准对不同精度等级的所有误差项目的检测控制作了推荐，具有较强的实用性。从内容上分析，IS01328的内容非常接近美国AGMA和德国DIN标准的内容，它吸收了德国DIN ,美国AGMA标准的成熟技术，使标准更科学合理，并从齿轮传动动态性能和承载能力出发，结合齿轮制造规律综合在标准本文和技术报告中一一明确。可以说，修订后的IS01328标准向美国AGMA和德国DIN标准更靠近了一大步。



　　因此，从标准结构和内容上分析，可以看出，ISO 1328标准的结构更为合理，层次清楚，内容全面和科学合理，操用性强。



　　2.2精度等级



　　GB 10095-88标准的精度等级为1-12级共12个等级，1级为最高级，12级为最低级。



　　ISO 1328-1:1995标准所有项目及ISO 1328-21997标准，1，的Fr的精度等级为0-12级共13个等级，0级为最高级，12级为最低级，0级为新增加的等级。IS01328-2 :1997标准中Fi

(4)径向综合误差ΔFi″径向综合误差ΔFi″：被测齿轮与理想精确的测量齿轮双面啮合转动时，在被测齿轮一转内，双啮中心距的最大变动量。它是一个径向性质的单项性指标。综上所述：对于齿轮，影响传递运动准确性的误差可用一个综合性的指标或两个单项性指标不评定。径向性质，切向性质指标各取一个才能全面反映各性质加工因素对运动精度影响。



　　2、工作平稳性的评定指标



　　(1)切向一齿综合误差Δfiˊ定义：在切向综合误差记录曲线上，小波纹的最大幅度值。它是一个综合性指标。



　　(2)径向一齿综合误差Δfi″定义：径向综合误差记录曲线上小波纹的最大幅度值。在成批生产中，Δfi″为Δfiˊ的代用指标(也为综合性指标)。



　　(3)齿形误差Δff与基节偏差Δfpb



　　A、齿形误差Δff：在齿端面上，齿形工作部分内，齿顶倒棱部分除外包括包容实际齿形的两条最近的设计齿形间的法向距离。是一个单向性的指标。



　　B、基节偏差Δfpb：被测齿轮的实际基节与公称基节之差。是一个单向性指标。



　　(4)齿形误差Δff与周节偏差Δfpt 周节偏差Δfpt：分度圆上，实际周节与公称周节之差。是一个单向性指标。



　　(5)周节偏差Δfpt与基节偏差Δfpb 综上所述：Δfiˊ是评定齿轮工作平稳性的综合指标。对于直齿轮Δfiˊ是由基节偏差和齿形误差引起的。当用单项性指标评定直齿轮的精度时，不论对于哪种切齿方法，原则上均可采用Δff与Δfpb这组指标；对于仿形法磨齿或范成法单齿分度磨齿Δff与Δfpt有关，这时可采用这组指标；对于直径较大的或低于7级精度的齿轮，因渐开线检查仪的测量范围有限，价格较贵，故应选用Δfpt与Δfpb这组指标。



　　3、接触精度的评定指标



　　齿轮工作时，两齿面接触良好，才能保证齿面上载荷分布均匀。在齿高方向上，齿形误差会影响两齿面的接触；在齿宽方向上，齿向误差会影响两齿面的接触。齿向误差是在加工齿轮时，刀具进给方向与齿轮基准轴线方向不平行造成的。如刀架导轨沿齿坯径向和切向的倾斜、齿坯定位端面对基准轴线的跳动等。此外，机床传动链的调整误差也是产生齿向误差的主要原因。

齿面接触精度的评定指标有：

　　①齿向误差(△Fβ) 在分度圆柱面上，齿宽有效部分范围内(端部倒角部分除外)，包容实际齿线且距离为最小的两条设计齿向线之间的端面距离为齿向误差。齿向线是齿面和分度圆柱面的交线。通常直齿轮的齿向线为直线，斜齿轮的齿向线是螺旋线。设计齿向线可以是修正的，如对高速重载齿轮，为补偿轮齿在受载下的变形量，提高轮齿的承载能力，设计时就常修正成鼓形齿或将轮齿的两端修缘。齿向误差允许在齿高中部测量，一般用专门的齿向检查仪进行测量。



　　②接触线误差(△Fb)一对斜齿轮啮合时，在啮合平面内应是沿一条直线接触的，这就是接触线。接触线误差也见就是在基圆柱的切平面内，平行于公称接触线并包容实际接触线的两条直线间的法向距离。它影响齿面接触斑点的大小。接触线误差全面反映了齿形误差和齿向误差，是评定斜齿轮载荷分布均匀性的一项主要指标。



　　③轴向齿距偏差(△FPX) 对宽斜齿轮，在与齿轮基准轴线平行而大约通过齿高中部的一条直线上，任意两个同侧齿面间的实际距离与公称距离之差称为轴向齿距偏差△FPX。该偏差沿齿面法线方向计值，它直接影响宽斜齿轮接触斑点的大小。



　　4、侧隙的评定指标



　　为使齿轮啮合时有一定的侧隙，应将箱体中心距加大或将轮齿减薄。考虑到箱体加工与齿轮加工的特点，宜采用减薄齿厚的方法获得齿侧间隙(即基中心距制)。齿厚减薄量是通过调整刀具与毛坯的径向位置而获得的，其误差将影响侧隙的大小。此外，几何偏心和运动偏心也会引起齿厚不均匀，使齿轮工作时的侧隙也不均匀。



　　为控制齿厚减薄量，以获得必要的侧隙，可以采用下列评定指标：



　　①齿厚偏差(△ES) 齿厚偏差是指在齿轮分度圆柱面上，齿厚的实际值与公称值之差(如图3-62)。对于斜齿轮，指法向齿厚。



　　为了保证一定的齿侧间隙，齿厚的上偏差(ESS)，下偏差(ESi)一般都为负值。齿厚偏差可用齿轮游标卡尺在齿高的中部测量(如图3-63)以齿顶圆作为测量基准，在离齿顶为弦齿高处，测分度圆上的弦齿厚。



　　②公法线平均长度偏差(△EWm)



　　公法线平均长度偏差△EW是指在齿轮一周内，公法线长度平均值与公称值之差。即△EWm =(W1+W2+…+W3)/z—W公称式中z——齿轮齿数



　　公法线的平均长度是因为运动误差切向分量使齿轮一周内的公法线长度有变动，为消除运动误差的影响，故取其平均值。齿轮因齿厚减薄使公法线长度也相应减小，所以可用公法线平均长度偏差作为反映侧隙的一项指标。通常是通过跨一定齿数测量公法线长度来检查齿厚偏差的。

好贴！

请问楼主：齿厚偏差的选取和计算，我应该看那些标准呀

楼主有没有国内与国外的齿轮精度等级对照表呢，

好,感谢指导!