蔡宏宇 李 威

蘇冶重工有限公司 江蘇蘇州市

一、引言

嚙合齒輪的側(cè)隙是為了保證非工作面不相互干涉，合理的側(cè)隙可以確保在相同條件下有更好的傳動性能，側(cè)隙通常是通過齒厚減薄獲得的，影響側(cè)隙的因素有很多，各因素共同作用，難以獨(dú)立測量，在設(shè)計(jì)圖紙中會規(guī)定法向側(cè)隙的范圍，以國外冶金行業(yè)傳動齒輪箱實(shí)例來看圖紙所標(biāo)側(cè)隙范圍和可能的側(cè)隙范圍。

表1 齒輪參數(shù)

通過計(jì)算可知，公法線和中心距均是無側(cè)隙傳動時(shí)的公稱值，圖紙所標(biāo)法向側(cè)隙的最小值基本等于大小輪公法線上偏差之和，法向側(cè)隙的最大值基本等于大小輪公法線下偏差之和。探討漸開線圓柱齒輪最小側(cè)隙、最大側(cè)隙以及中心距對最大側(cè)隙的影響，在實(shí)際生產(chǎn)中，若所測法向間隙值超出了圖紙規(guī)定的范圍，并不一定能判定零件制作有問題而不能上機(jī)使用，在此給出判定依據(jù)，提高了側(cè)隙的適用范圍。

二、齒輪最小側(cè)隙

根據(jù)ISO/T R10064的定義：最小側(cè)隙是當(dāng)一個(gè)齒輪的齒以最大允許實(shí)效齒厚與一個(gè)也具有最大實(shí)效齒厚的相配齒在最緊的允許中心距相嚙合時(shí)，在靜態(tài)條件下存在的最小允許側(cè)隙。

實(shí)效齒厚是指測量所得的齒厚加上輪齒各要素偏差及安裝所產(chǎn)生的綜合影響的量。輪齒各要素偏差及安裝對齒厚所產(chǎn)生的綜合影響的量，可近似計(jì)算為徑向綜合總偏差Fi″對齒厚的影響量，即最大實(shí)效齒厚為齒厚的上偏差值加上徑向綜合總偏差Fi″對齒厚增大的影響值。經(jīng)過計(jì)算，小輪、大輪徑向綜合總偏差之和對法向側(cè)隙的影響為減小0.161mm，最小中心距為710-0.04mm，最小中心距對法向間隙的影響為減小0.027?？紤]大小輪的徑向綜合總偏差及最小中心距的影響后，所得最小法向側(cè)隙為0.162+0.162-0.161-0.027=0.136mm，即所測的法向側(cè)隙若＜0.3255mm，并不能說明零件制造有問題。

法向側(cè)隙0.136mm是否為可能出現(xiàn)的最小側(cè)隙呢？在國標(biāo)ISO/T R10064中已明確，除了實(shí)效齒厚和中心距偏差的影響外，可能對側(cè)隙產(chǎn)生影響的還有：①箱體、軸和軸承的偏斜；②由于箱體的偏差和軸承的間隙導(dǎo)致齒輪軸線的不對準(zhǔn)；③由于箱體的偏差和軸承的間隙導(dǎo)致齒輪軸線的歪斜；④安裝誤差，例如軸的偏心；⑤軸承徑向跳動；⑥溫度影響（箱體與齒輪零件的溫度差，中心距和材料差異所致）；⑦旋轉(zhuǎn)零件的離心脹大；⑧其他因素，例如由于潤滑劑的允許污染以及非金屬齒輪材料的溶脹。

以上情況的發(fā)生可能造成側(cè)隙0.136mm的進(jìn)一步減小，但若能滿足工作時(shí)非工作齒面不干涉，設(shè)備能夠正常運(yùn)行，則即使出現(xiàn)所測側(cè)隙值小于圖紙規(guī)定的最小側(cè)隙也是可以使用的。

是否有最小間隙的推薦值？在ISO/T R10064中給出了計(jì)算最小間隙的推薦公式，并說明適用范圍是傳動裝置用黑色金屬齒輪和黑色金屬箱體制造的，工作時(shí)節(jié)圓速度＜15m/s，其箱體、軸和軸承都采用常用的商業(yè)制造公差。按此公式計(jì)算，本例中的最小法向側(cè)隙0.5967mm，遠(yuǎn)大于圖中最小側(cè)隙0.3255mm，這說明了推薦公式的局限性。

根據(jù)文獻(xiàn)介紹的不同國家及行業(yè)對最小側(cè)隙的推薦值，資料的推薦值相差較大，可以作為參照。而且資料中雖有最小推薦值，但都未明確最小側(cè)隙值所包含的影響內(nèi)容，也沒有給出各影響要素對側(cè)隙的影響計(jì)算公式，難以進(jìn)行比較判斷。

實(shí)測時(shí)許多影響側(cè)隙的因素已經(jīng)產(chǎn)生作用，故重點(diǎn)需對運(yùn)行后可能造成側(cè)隙減小的因素進(jìn)行分析。在各影響因素中，溫度影響較大，需要特別注意。由于最壞情況不大可能同時(shí)出現(xiàn)，因此需要經(jīng)驗(yàn)確定可能的最小側(cè)隙值，用于判斷實(shí)際運(yùn)行是否會出現(xiàn)干涉。

三、齒輪最大側(cè)隙

最大側(cè)隙是在最小實(shí)效齒厚和最松中心距下產(chǎn)生的。最小實(shí)效齒厚為齒厚的下偏差值減去徑向綜合總偏差Fi″對齒厚減小的影響值，經(jīng)過計(jì)算其對法向側(cè)隙的影響為增大0.161mm。最大中心距為710+0.04mm，最大中心距對法向間隙的影響增大0.027mm。

考慮大小輪的實(shí)效齒厚及最大中心距的影響后，所得最大法向側(cè)隙為0.189+0.194+0.161+0.027=0.571mm，遠(yuǎn)大于圖紙規(guī)定的0.3838mm。同時(shí)，由于同樣存在最小間隙中所述的8個(gè)影響因素，在極端情況下，可能出現(xiàn)所測間隙＞0.571mm的情況。當(dāng)出現(xiàn)超出圖紙規(guī)定的最大間隙值時(shí)，要分析產(chǎn)生的原因和是否會對正常運(yùn)行造成影響。

四、中心距對最大側(cè)隙的影響

國標(biāo)ISO/T R10064-2給出了最大側(cè)隙的計(jì)算公式j(luò)wtmax=pw-swtmin1-swtmin2-（amax-amin）2tanαwt?？梢钥闯?，隨著中心距增大，最大圓周側(cè)隙將減??；但實(shí)際情況是隨著中心距增大，最大圓周側(cè)隙必定會增大。另外根據(jù)公式還可以看到中心距對最大圓周側(cè)隙的影響是-（amax-amin）2tanαwt，因此，當(dāng)中心距為 a±△a，若公式中的pwt與a相對應(yīng)（即pwt是在公稱中心距a時(shí)的值），則中心距的影響是+△a2tanαwt；若公式中的pwt與 a-△a相對應(yīng)（即pwt是在最小中心距amin時(shí)的值），則中心距的影響是+（amax-amin）2tanαwt。

五、結(jié)論

根據(jù)國標(biāo)ISO/T R10064-2極限側(cè)隙的定義，在確定側(cè)隙范圍時(shí)傾向于包含徑向綜合總偏差和中心距偏差的影響，當(dāng)側(cè)隙超出規(guī)定范圍，需仔細(xì)分析產(chǎn)生的原因，有些情況還是可以上機(jī)使用的。本文給出的具體分析方法，可以防止誤判造成不必要的損失與浪費(fèi)。 W13.12-20