齿轮的精度等级及选择

1.精度等级

GB/T 10095—2008《圆柱齿轮 精度制》对齿轮的强制性和非强制性检测精度指标公差规定了13个精度等级，用数字0～12由高到低的顺序排列，0级精度最高，12级精度最低。径向综合偏差的精度等级由的9个等级组成，其中4级精度最高，12级精度最低。0～2级精度的齿轮对制造工艺与检测水平要求极高，是保留作为待发展的精度等级；3～5级精度称为高精度等级；6～8级精度称为中等精度等级，使用最多；9级为较低精度等级；10～12级精度称为低精度等级。5级精度是确定齿轮各项允许值计算式的基础级。

精度等级的选择，应根据传动的用途、使用条件、传动功率、圆周速度、性能指标或其他技术要求来确定。对齿轮工作和非工作面可规定不同精度等级，或对于不同的偏差可规定不同的精度等级，也可仅对工作齿面规定不同的精度等级。除特殊规定外，均在接近齿高中部和（或）齿宽中部的位置测量。

2.精度等级的选择

齿轮精度等级的选择方法主要有计算法和经验法两种。

1）计算法

计算法是先按产品性能对齿轮所提出的具体使用要求计算选定精度等级。如果已知传动链末端元件传动的精度要求，则可按偏差传递规律，分配各级齿轮副的运动精度要求，确定齿距累积总偏差的精度；如果已知传动装置所允许的振动，可在确定装置的动态特性过程中，确定齿距偏差、齿廓总偏差的精度要求；如果已知齿轮的承载要求，可按所承受的转矩及使用寿命，经齿面接触强度计算，确定其精度等级。

2）经验法

当原有的齿轮传动具有成熟经验时，新设计的齿轮传动可以参照相似的精度等级。当工作条件略有变动时，可对相关偏差项目的精度等级做适当调整。

表7-1所示为各精度等级齿轮的适用范围和切齿方法。

表7-1　各精度等级齿轮的适用范围和切齿方法

续表

3.偏差的允许值

当齿轮精度等级选定后，可按表7-2所列的5级精度齿轮的计算公式乘以级间公比，根据尺寸［如模数（法向模数）mn、分度圆直径d、齿宽b等］计算出各评定参数的允许值（公差或极限偏差）。计算时，mn、d及b应以分段界限值的几何平均值代入。例如，如果实际模数为7mm，分段界限值为mn=6mm和mn=10mm，公差用mn=≈7.746(mm)代入计算。当参数不在给定的范围内或供需双方同意时，可以在公式中代入实际值。为方便设计，也可在GB/T 10095—2008的表中直接查取评定参数的允许值。

齿面偏差允许值的圆整规则：如果计算值大于10μm，圆整到最接近的整数；如果小于10μm但大于5μm，圆整到最接近的尾数为0.5μm的小数或整数；如果小于5μm，圆整到最接近0.1μm的小数或整数。

当所要求的齿轮精度等级规定为标准的某一等级，而无其他规定时，则表7-2中各项偏差的允许值均按该精度等级。然而，按协议，对工作和非工作齿面可规定不同精度等级，或对于不同偏差项目可规定不同的精度等级。另外，也可以仅对工作齿面规定所要求的精度等级。

表7-2　5级精度齿轮公差或极限偏差计算式

续表

对于接触斑点，GB/Z 18620.4—2008给出了直齿轮和斜齿轮装配后的推荐值。表7-3所示为直齿轮装配后的推荐值。

表7-3　直齿轮装配后的推荐值

对于中心距极限偏差±fα，设计者可借鉴某些成熟产品的设计来确定，参考标准来选择，见表7-4。

表7-4　中心距极限偏差±fα数值（摘自GB 10095—2008）　　　　　　　　μm

对于轴线的平行度公差，GB/Z 18620.3—2008《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检验》的推荐值为

垂直平面上的平行度公差：

轴线平面内的平行度公差：

4.齿轮副的侧隙

由于各种因素影响，计算所需法向最小侧隙是较困难的，为简单起见，对中等模数、节圆速度小于15 m/s，齿轮与箱体材料为黑色金属，轴、轴泵都采用商业制造公差的齿轮传动，推荐按下式计算：

最小侧隙bnminj是由齿厚上极限偏差Esns（为负值）保证的。若主动轮与被动轮取相同的齿厚上极限偏差，即Esns1=Esns2，则有

最大侧隙由齿厚下极限偏差Esni控制。齿厚上极限偏差Esns确定后，可根据齿厚公差Tsn由式（7-2）确定其下极限偏差Esni。其中齿厚公差Tsn计算值由齿圈径向跳动公差Fr和切齿时径向进刀公差br两项组成：

通常br值按齿轮精度等级由分度圆直径查表确定，见表7-5。

表7-5　切齿径向进刀公差

在实际测量齿轮时，常用测量公法线长度极限偏差取代齿厚偏差测量，它们之间存在以下关系：

公法线长度上极限偏差

公法线长度下极限偏差

由于对最大侧隙bnmaxj一般无严格要求，故一般情况下不需校核。但对一些精密分度齿轮或读数齿轮，对齿轮的回转精度有要求时，需校核最大侧隙bnmaxj。