4齒輪坯的精度
本章論述的基準軸線、用來確定它的基準面以及其他相關(guān)的基準面的選擇并給予充分明確的規(guī)定。
有關(guān)齒輪輪齒精度（齒廓偏差、相鄰齒距偏差等等）的參數(shù)的數(shù)值，只有明確其特定的旋轉(zhuǎn)軸線時才有意義。當測量時齒輪圍繞其旋轉(zhuǎn)的軸如有改變，則這些參數(shù)測量值也將改變。因此在齒輪的圖紙上必須把規(guī)定輪齒公差的基準軸線明確表示出來，事實上所有整個齒輪的幾何形狀均以其為準。
齒輪坯的尺寸偏差和齒輪箱體的尺寸偏差對于齒輪副的接觸條件和運行狀況有著極大的影響。由于在加工齒輪坯和箱體時保持較緊的公差，比加工高精度的輪齒要經(jīng)濟得多。因此應(yīng)首先根據(jù)擁有的制造設(shè)備的條件，盡量使齒輪坯和箱體的制造公差保持最小值。這種辦法，可使加工的齒輪有較松的公差，從而獲得更為經(jīng)濟的整體設(shè)計。
4.1 基準軸線與工作軸線之間的關(guān)系
基準軸線是制造者（和檢測者）用來對單個零件確定輪齒幾何形狀的軸線，設(shè)計者的責任是確保基準軸線得到足夠清楚和精確的確定，從而保證齒輪相應(yīng)于工作軸線的技術(shù)要求得以滿足。
滿足此要求的最常用的方法是確定基準軸線使其與工作軸線重合，即將安裝面作為基準面
然而，在一般情況下首先需確定一個基準軸線，然后將其他所有的軸線（包括工作軸線及可能還有一些制造軸線）用適當?shù)墓钆c之相聯(lián)系，在此情況下，公差鏈中所增加的鏈節(jié)的影響應(yīng)該考慮進去。
4.2 確定基準軸線的方法
一個零件的基準軸線是用基準面來確定的，有三種基本方法實現(xiàn)它：
4.2.1 第1種方法 如圖1所示，用兩個“短的”圓柱或圓錐形基準面上設(shè)定的兩個圓心來確定軸線上的兩個點。
4.2.2 第2種方法 如圖2所示，用一個“長的”圓柱或圓錐形的面來同時確定軸線的位置和方向�？椎妮S線可以用與之相匹配正確地裝配的工作芯軸的軸線來代表。
4.2.3 第3種方法 如圖3所示，軸線的位置用一個“短的”圓柱形基準面上的一個圓的圓心來確定，而其方向則用垂直于此軸線的一個基準端面來確定。
如果采用第1或第3種方法，其圓柱或圓錐形基準面必須是軸向很短的，以保證它們自己不會單獨確定另一條軸線。在第3種方法中，基準面的直徑應(yīng)該越大越好。
在與小齒輪做成一體的軸上常常用一段需安裝大齒輪的地方，此安裝面的公差值必須選擇得與大齒輪的質(zhì)量要求相適應(yīng)。
注：A和B是預定的軸承安裝表面。
圖1 用兩個“短的”基準面確定基準軸線
圖2 用一個“長的”基準面確定基準軸線 圖3用一個圓柱和一個端面確定基準軸線
4.3 中心孔的應(yīng)用
在制造和檢測時，對待與軸做成一體的小齒輪最常用也是最滿意的方法，是將該零件安置于兩端的頂尖上。這樣，兩個中心孔就確定了它的基準軸線，齒輪公差及（軸承）安裝面的公差均須相對于此軸線來規(guī)定（見圖4），而且很明顯，安裝面相對于中心孔的跳動公差必須規(guī)定很緊的公差值（見4.6）。
務(wù)必注意中心孔60°接觸角范圍內(nèi)應(yīng)對準成一直線。
4.4 基準面的形狀公差
基準面的要求精度取決于：
——規(guī)定的齒輪精度，這些面的極限值應(yīng)確定得大大緊于單個輪齒的極限值；
——這些面的相對位置，一般地說，跨距占齒輪分度圓直徑的比例越大，給定的公差可以越松。
這些面的精度要求，必須在零件圖上規(guī)定。
所有基準面的形狀公差不應(yīng)大于表1中所規(guī)定的數(shù)值。公差應(yīng)減至最小。
圖4 用中心孔確定基準軸線
表1 基準面與安裝面的形狀公差
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確定軸線的基準面 |
公差項目 |
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圓度 |
圓柱度 |
平面度 |
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兩個“短的”圓柱或圓錐形基準面 |
0.04(L/b)Fβ或0.1Fp
取兩者中之小值 |
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一個“長的”圓柱或圓錐形基準面 |
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0.04(L/b)Fβ或0.1Fp
取兩者中之小值 |
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一個短的圓柱面
和一個端面 |
0.06Fp |
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0.06(Dd/b) Fβ |
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注：齒輪坯的公差應(yīng)減至能經(jīng)濟地制造的最小值。 |
4.5 工作及制造安裝面的形狀公差
工作安裝面的形狀公差，不應(yīng)大于表1中所給定的數(shù)值。如果用了另外的制造安裝面時，應(yīng)采用同樣的限限制。
4.6 工作軸線的跳動公差
如果工作安裝面被選擇為基準面，則不涉及本條。當基準軸線與工作軸線并不重合時，則工作安裝面相對于其準軸線的跳動必須在圖樣上予以控制。跳動公差不應(yīng)大于表2中規(guī)定的數(shù)值。
表2 安裝面的跳動公差
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確定軸線的基準面 |
跳動最（總的指示幅度） |
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徑向 |
軸向 |
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僅指圓柱或圓錐形基準面 |
0.05(L/b) Fβ或0.3 Fp
取兩者中之大值 |
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一個圓柱基準面和一個端面基準面 |
0.3 Fp |
0.2(Dd/b) Fβ |
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注：齒輪坯的公差應(yīng)減至能經(jīng)濟地制造的最小值。 |
4.7 齒輪切削和檢測時使用的安裝面
在制造中，切削輪齒使其達到規(guī)定的公差以及在檢測時，測量其實際偏差使測量值有足夠的精確度，十分重要的一點是在制造中檢測過程中，齒輪的安裝應(yīng)使其旋轉(zhuǎn)的實際軸線盡可能地與圖樣上規(guī)定的基準線相接近。
除非在制造和檢測中用不定期安裝齒輪的安裝面就是基準面，否則這些安裝面相對于基準軸線的位置也必須予以控制。表2中所給的數(shù)值可作為這些面合適的公差值。為了獲得最高的精度，如制造高質(zhì)量齒輪時所做的，將跳動“高點”的位置和數(shù)值標記在基準面的附近，在每一步找正時，重復其相當?shù)奶鴦恿俊?/DIV>
在制造齒輪坯的嚴格過程控制中，要應(yīng)用精確的膨脹式芯軸以齒輪坯的中心定位，要應(yīng)用一適當?shù)膴A具以支承齒輪坯使之在限定的跳動量內(nèi)，還要用高質(zhì)量的齒輪加工機床，在齒輪加工機床上，齒輪坯的位置只須對一批工件中的首件進行檢查。這個步驟是大批量加工齒時的典型步驟。
對于高精度齒輪，必須設(shè)置專門的基準面（見圖5）。對于很高精度的齒輪（例如果GB/T 10095.1的4級精度或更高），齒輪加工前需裝在軸上，在這種情況下，軸頸可用作基準面。
4.8 齒頂圓柱面
設(shè)計都應(yīng)適當選擇頂圓直徑的公差以保證最小限度的設(shè)計重合度，同時又具有足夠的面隙。如果把齒頂圓柱面作為基準面，上述數(shù)值仍可用作尺寸公差，而其形狀公差不應(yīng)大于表1中的適當數(shù)值。
4.9 公差的組合
當工作軸線與基準軸線重合時，或可直接從工作軸線來規(guī)定公差時，可應(yīng)用表2的公差。不是這種情形時，則兩者之間存在著一公差鏈，此時就需要把那些表1和表2中的單項公差數(shù)值適當減小。減小的程度取決于該公差鏈排列，一般大致與n的平方根成正比，其中n為公差鏈中的鏈節(jié)數(shù)。
圖5 高精度齒輪帶有基準面
對于很高精度的齒輪，通常需要先把齒輪裝到軸上然后再精加工輪齒。如果做不到時，可將裝配后的齒輪，在其基準面上測量跳動量，用此法來表明所要求的總的齒輪精度已經(jīng)達到。這種測量不僅能發(fā)現(xiàn)由于所有工作安裝面的綜合跳動所導致的誤差，而且還能發(fā)現(xiàn)由于裝在軸上的任何軸承圈的跳動所導致的誤差。
4.10 其他齒輪的安裝面
在與小齒輪做成一體的軸上，常常有一段安裝一個大齒輪。這時大齒輪安裝面的公差應(yīng)妥善考慮大齒輪輪齒的質(zhì)量要求所進行選擇。常用的適當辦法是相當于已經(jīng)確定的基準軸線規(guī)定允許的跳動量。
4.11 基準面
基準面是這樣的（軸向和徑向的）基準帶，它們應(yīng)加工得與齒輪坯的實際軸孔、軸頸和肩部完全同心（見圖5）。
當安裝在齒輪機床上加工時，或安裝在檢測儀上時以及最后在使用中安裝時，用它們可以進行找正。對于更高精度的工件，基準面還須進行校驗，對其跳動的高點，要標明其量值和位置。這個高點以及它的量值，在加工過程的每一步找正中均應(yīng)復現(xiàn)出來，以保證很高精度齒輪的要求。
但是，很多校驗齒輪裝置是小批量生產(chǎn)的。在些情況下，裝在齒輪加工機床上的齒輪的位置，在切削之前都必須校驗，是校驗每件齒輪坯還是部分校驗，取決于齒輪制造者的經(jīng)驗。對于中等精度的齒輪。齒頂圓柱面的一部分可用來作為徑向基準面，而軸向位置則可用齒輪切削時的安裝面進行校驗。
