齿轮传动机构的装配与调整

3.齿轮传动机构的装配与调整

齿轮传动是各种机械中最常用的传动方式之一。齿轮传动可用来传递运动和转矩，改变转速的大小和方向，还可把转动变为移动。

齿轮传动在机床、汽车、拖拉机和其他机械中应用如此广泛，是因为它具有以下一些特点：保证一定的瞬时传动比，传动准确可靠；传递的功率和速度范围大；传动效率高；使用寿命长及结构紧凑、体积小等。但是，它也有一些缺点，如齿轮传动噪声大、传动不如带传动平稳、不宜用于大距离传动、制造装配要求高等。 （1） 齿轮传动的种类。齿轮传动有渐开线圆柱齿轮传动、锥齿轮及准双曲面齿

轮传动、圆弧齿轮传动、圆柱齿轮传动等。齿轮传动的种类如图2-95、2-96所示。其中直齿轮（见图2-95a、2-95b、2-95c）、斜齿（见图2-95d）和人字齿圆柱齿轮（见图2-95e），用于两平行轴的传动；直齿（见图2-96a）、斜齿（见图2-96b）和弧齿锥齿轮（见图2-96c），用于两相交轴之间的传动；交错轴写齿轮（见图2-96d）和准双曲面齿轮（见图2-96e），用于相错轴之间的传动。此外还有可将旋转运动变为直线运动的齿轮齿条传动（见图2-95c）；轴间距离小时，可采用更为紧凑的内啮合齿轮传动（见图2-95b）等。

（2） 齿轮传动机构的精度要求

1）齿轮的加工精度。齿轮加工时，由于种种原因，使加工出来的齿轮总是存

在不同程度的误差。制造误差大了，精度就低，它将直接影响齿轮传动的运转质量和承载能力；而精度要求过高，将给加工带来困难。根据齿轮使用的要求，对齿轮制造精度提出下面四方面的要求：

① 运动精度。运动精度决定齿轮在转动一周范围内转角的全部误差数值，

要求齿轮在一转范围内，最大转角误差限制在一定的范围内。规定齿轮的运动精度是为了保证齿轮传动时有正确的传动比。

② 工作平稳性。工作平稳性决定齿轮在转动一周内转角误差值中多次重复

的数值。齿轮在转过一个很小的角度时（例如一个齿），它的转速也是忽快忽慢的，即也存在着理论转角和实际转角之差。这种转角差，在齿轮旋转一周中，变化的次数非常频繁，多次周期性的出现，因而引起冲击、振动和噪声，使齿轮传动不平稳。简言之，运动精度是指齿轮在转

动一周中的最大转角误差，而工作平稳性则是指瞬时的传动变化，两者是有区别的。

③ 接触精度。接触精度决定齿轮传动中啮合齿面接触半点的比例大小。齿

面接触是否良好直接影响齿轮的承载能力和齿轮工作的寿命。 ④ 齿侧间隙。在齿轮传动中，相互啮合的一对齿轮在非工作齿面留出的一

定间隙称为尺侧间隙。齿侧间隙不是一项精度指标，而是需要按齿轮工作条件的不同，确定不同的齿侧间隙。齿侧间隙的作用是使润滑油流通、补偿齿轮制造和装配误差、防止因受热膨胀或受力变形而使齿轮运转时咬住。对于侧隙的要求按使用场合的不同来区分：仪器中读数齿轮的侧隙一般为零值；经常正反转、转数不高的齿轮侧隙可小些；一般传动齿轮采用标准侧隙；高速高温传动齿轮的侧隙可较大些。

2）齿轮的精度等级。根据GB/T10095.1-2001和GB/T10095.2-2001国家标准，

对齿轮及齿轮副规定13个精度等级，其中0级精度最高，其余各级精度依次降低，12级精度最低。齿轮副中两个齿轮的精度等级一般相同。若齿轮副中两个齿轮的精度等级不同，则按其精度较低者确定齿轮副的精度等级。3～5级属于精密级；6～8级属于中精度级，常用于机床中；9～12级为低精度等级。

齿轮的传动精度，按照要限制的各项公差和极限偏差，可分为三个公差组。第Ⅰ组为运动精度，影响传递运动的准确性，用限制齿圈径向圆跳动公差、公法线长度变动公差等来保证；第Ⅱ组为工作平稳性精度，影响传递运动的平稳性、噪声和振动，一般用限制齿距和基节极限偏差以及切向和径向综合公差来保证；第Ⅲ组为接触精度，影响齿面载荷分布的均匀性，一般用限制齿向公差、接触线公差等来保证。这三个组的精度标准指标，按使用要求的不同，允许采用相同的精度等级，也允许采用不同的精度等级。

3）齿轮副的接触精度。它是用齿轮副的接触斑点和接触位置来评定的，见表

2-9。所谓接触斑点就是装配好的齿轮副，在轻微的制动下运转后齿面上分布的接触擦亮痕迹。接触痕迹的大小是在齿面展开图上用百分表来计算的，见表2-10。接触斑点的分布位置应趋近齿面中部，齿顶和两端部棱边处不允许接触。

4）齿轮副的侧隙。装配好的齿轮副，若固定其中一个齿轮，另一个齿轮能转

过的节圆弧长的最大值，称为圆周侧隙。齿轮副的侧隙要求应根据工作条件，用最大极限侧隙与最小极限侧隙来规定。侧隙要求是通过选择适当的中心距偏差、齿厚极限偏差（或公法线平均长度偏差）等来保证。标准中规定了14种齿厚（或公法线长度）极限偏差，代号分别为C、D、E、F、G、H、J、K、L、M、N、P、R、S，其极限偏差值依次递增，如图2-97所示。

（3）齿轮传动机构的装配和检修 1）技术要求

①齿轮孔与轴配合要适当，不得有偏心或外协现象。

②保证齿轮油准确的安装中心距和适当的齿侧间隙。间隙过小，齿轮转动不灵活，甚至卡齿，会加剧齿面的磨损；间隙过大，换向空程大，而且会产生冲击。 ③ 保证齿面有一定的接触面积和正确的接触部位。接触部位与接触面积是

互相联系的，接触部位不正确也反映了两啮合齿轮的相互位置误差。 ④ 滑动齿轮不应有卡住和阻滞现象。变换机构应保证准确的定位，齿轮的

错位量不得超过规定值。

⑤ 对转速高的大齿轮，装配在轴上后还应做平衡检查，以避免过大振动。 装配的技术要求主要决定于传动装置的用途和精度，并非对所有齿轮传动装置都要求一样。如分度机构中的齿轮传动主要是保证运动精度，而低速重载的齿轮传动主要要求是传动平稳等。

2）圆柱齿轮传动机构的装配。装配圆柱齿轮传动机构，一般可按下述顺序进行：把齿轮装在轴上；把齿轮轴部件装入箱体中。

①齿轮与轴的装配。齿轮是装在轴上工作的，轴安装齿轮的部位应光洁并符合图样要求。齿轮在轴上可以空转、滑移或固定连接。常见的几种结合方法如图2-98所示。

在轴上空转或滑移的齿轮，与轴为间隙配合，装配后的精度主要取决于零件本身的加工精度。这类齿轮的装配比较方便，装配后，齿轮在轴上不得有晃动现象。

在轴上固定的齿轮，通常与轴为过渡配合或少量过盈配合，装配时需加一定

外力。压装时，要避免齿轮歪斜和产生变形等。若配合的过盈量较小，可用手工工具敲击压装，过盈量较大的，可用压力机压装或采用热装法进行装配。

将齿轮安装在轴上，常见的误差是齿轮的偏心、歪斜和丢安眠未贴紧轴肩（见图2-99）。精度要求高的齿轮传动机构，在压装后需要检查。检查其径向圆跳动和端面圆跳动误差。径向圆跳动误差的检查方法如图2-100所示。将齿轮轴支持在V形架或两顶尖上，使轴与平板平行，把圆柱规放在齿轮的轮齿间，将百分表测量头抵在圆柱规上，从百分表上得出一个读数。然后转动齿轮，每隔3～4个齿重复进行测量，测得百分表最大读数与最小读数之差，就是齿轮分度圆上的径向圆跳动误差。

端面圆跳动误差的检查方法（见图2-101）。用顶尖将轴颈在中间，使百分表测量头抵在齿轮端面上，在齿轮轴旋转一周范围内，百分表的最大读数与最小读书之差即为齿轮端面圆跳动误差。

这里还要指出，安装在非剖分式箱体内的传动齿轮，将齿轮先装在轴上后，不能安装进箱体中时，齿轮与轴的装配是在装入箱体的过程中同时进行的。齿轮与轴为锥面配合时（见图2-102），常用语定心精度较高的场合。装配前，用涂色法检查内外锥面的接触情况，贴合面不良的可用三角刮刀进行修正，装配后，轴端与齿轮端面应有一定的间隙?。

②将齿轮轴部件装入箱体。这是一个极为重要的工序，装配方法应根据轴在箱体中的结构特点而定。为了保证质量，装配前应检验箱体的主要部件是否达到规定的技术要求。检验内容主要有：孔和平面的尺寸精度及几何形状精度；孔和平面的表面粗糙度及外观质量；孔和平面的表面粗糙度及外观质量；孔和平面的相互位置精度。前两项检验比较简单，这里就孔和平面的相互位置精度检验方法介绍如下：

同轴线孔的同轴度误差的检验。在成批生产中，用专用检验心轴检验，若心轴能自由地推入几个孔中，表明孔的同轴度误差在规定范围之内。对精度要求不高的孔，为减少专用检验心轴数量，可用几副不同外径的检验套配合检验（见图2-103）。

若要确定同轴度误差值，可用检验心轴及百分表，如图2-104所示，在两孔中装入专用套，将心轴插入套中，再将百分表固定在心轴上，转动心轴