齿轮传动机构的装配技巧

齿轮传动是机械中常用的传动方式之一，它是依靠轮齿间的啮合来传递运动和扭矩的。

齿轮传动的主要优点：①传动功率和速度的适用范围广；②具有恒定的传动比，平稳性较高；③传动效率高；④工作可靠；⑤使用寿命长；⑥结构紧凑。

齿轮传动的缺点：①制造和安装精度要求高，价格较贵；②精度低时，振动和噪声较大；③不宜用于轴向距离大的传动等。

通过典型装配案例，初步学会装配工艺分析及制定装配流程，根据装配流程，要求进行齿轮传动的装配齿轮传动平稳可靠，正确使用测量量具，齿轮传动机构装配达到图样上的尺寸精度及直线度平行度要求。

任务引入

按图6-1所示图样的要求，制定齿轮传动机构的装配工艺，并填写在表6-1中；规范完成该项目装配任务。任务装配完成后，轴的相互位置、齿侧间隙、尺寸精度等应符合图样要求。

图6-1　齿轮传动机构装配实物及图样

续图6-1

表6-1　工序卡

工艺分析

齿轮传动机构是由平板、垫块、齿轮、手柄、轴承及轴承座、轴等主要机件组成的，按照图样要求，工艺分析具体如下。

（1）图中4个轴承座是一体的，不要求学生安装。轴承座用垫铁通过双头螺柱、螺母固定在底板上。

（2）大齿轮距离底板右端面的距离为210mm，大齿轮距离底板下端面为181mm。

（3）调整两根轴的中心距为209mm。

（4）轴承在安装前必须加注润滑脂，轴承的安装应使用专用轴承装配工具进行安装。

任务实施

1.装配前准备

1）工、量具准备

齿轮传动机构装配所需使用的工、量具如表6-2所示。

表6-2　齿轮传动机构装配工、量具清单

2）零部件修整与清洗

检查装配件，除去毛刺；对有缺陷的装配件，利用锉刀修锉缺陷部位。修整完成后，擦拭、清理各装配部件，并按5S要求，进行分区摆放，做好相应的防护措施。

2.装配要求

齿轮传动机构装配实施按装配图样进行装配，并按装配要求，调整相应的轴与齿轮装配件，使齿轮的齿侧间隙达到图样规定的要求，两轴平行，两轮校直符合图样要求。齿轮传动机构装配要求如下：

（1）将轴承座与垫块通过内六角圆柱螺栓装配至底板指定位置，螺栓不要拧太紧，后面需要调整距离；

（2）装配轴承及轴承座；将轴装配到轴承上，注意轴承与轴承座的方向；

（3）将齿轮安装到轴上，手转动齿轮轴时，应能灵活旋转；

（4）将手柄通过连接摇杆安装在大齿轮的轴上，手柄与摇杆配合紧凑；

（5）调整两根轴的中心距。

3.装配注意事项

装配过程中，应规范操作，正确使用工、量具，并严格执行5S要求。齿轮传动机构装配需要注意事项如下：

（1）注意轴承与轴承座的方向；

（2）轴承的安装应使用专用轴承装配工具进行安装；

（3）进行调整作业时，注意敲击工具的使用，切勿用铁锤等敲击；

（4）装配检查螺纹孔内螺纹是否顺畅。

4.装配质量检测与任务评价

1）装配质量检测

齿轮传动机构装配完成，其质量检测配分情况如表6-3所示。

表6-3　齿轮传动机构装配质量检测表

2）任务评价

完成装配任务，综合评价如表6-4所示。

表6-4　装配任务综合评价表

知识链接

齿轮传动是机械中常用的传动方式之一，它是依靠轮齿间的啮合来传递运动和扭矩的。齿轮传动的主要优点是：传动功率和速度的适用范围广；具有恒定的传动比，平稳性较高；传动效率高；工作可靠；使用寿命长；结构紧凑。其缺点是：制造和安装精度要求高，价格较贵；精度低时，振动和噪声较大；不宜用于轴向距离大的传动等。

齿轮的种类较多，但选择使用哪种类型的齿轮取决于传动的目的和功能，如传送功率的大小、齿轮的速度、旋转的方向、中心距或轴的位置等。

在本任务的实际项目操作中，使用的是外啮合直齿圆柱齿轮传动，因此，本节将对该类齿轮传动做进一步介绍。

直齿圆柱齿轮传动是一种应用最为广泛的齿轮传动（见图6-2），在传动中，齿轮间传递的力与齿面垂直，无轴向分力，齿在啮合时沿着整个齿宽同时接触。

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图6-2　直齿圆柱齿轮传动

齿轮的啮合质量包括适当的齿侧间隙、一定的接触面积以及正确的接触位置。在实际装配操作中，常常重点检查齿轮啮合的齿侧间隙。

1.齿侧间隙

图6-3　齿侧间隙

齿侧间隙是两齿轮间沿着法线方向测量的两轮齿齿侧之间的间隙，如图6-3所示。该间隙是为防止齿轮在运转中由于轮齿制造误差、传动系统的弹性变形以及热变形等使啮合轮齿卡死的现象，同时也为了在啮合轮齿之间存留润滑剂等，而在啮合齿对的齿厚与齿间留有适当的间隙（即侧隙）。侧隙过小，齿轮传动不灵活，热胀时易卡齿，加剧磨损；侧隙过大，则易产生冲击和振动。

通常根据齿轮的模数、中心矩、齿轮的尺寸精度和齿轮的应用范围选择齿侧间隙。齿侧间隙不需计算，常可以通过查表确定。

1）齿轮模数

齿轮模数是决定齿大小的因素。齿轮模数被定义为模数制轮齿的一个基本参数，是人为抽象出来用以度量轮齿规模的数。

模数的计算：对于正常齿轮，模数m必须依据下列公式计算

m=d/z=p/π

式中：d为分度圆直径；z为齿轮的齿数；p为齿距；π为圆周率。

2）中心距的计算

对于外啮合传动齿轮，其中心距A根据下列公式计算

式中：z1为大齿轮齿数；z2为小齿轮齿数；m为模数。

3）齿侧间隙的确定

（1）间隙等级：模数和中心距可以计算，但是齿侧间隙等级应根据实际应用情况来确定。齿侧间隙的等级分类及其应用范围如下。

①间隙等级1：该等级用于高精度要求的场合。此时，可以将其中一个齿轮固定，用测量仪器测量齿轮的齿侧间隙。

②间隙等级2：该等级用于一般精度以上的要求，适用于转向变化和没有振动的场合。

③间隙等级3：该等级为最为通用的间隙等级，常用于普通的机械工程设备。

④间隙等级4：该等级可用于当齿轮和外壳的温度有很大差异的场合。

⑤间隙等级5：用于开式齿轮传动中。在这种场合中，污染物容易进入轮齿之间而引起轮齿磨损。

（2）查表确定齿侧间隙：查看齿侧间隙表，必须知道以下三个数值：间隙等级、中心距、模数。依据这些数值，可以在表6-5中查到所要求的齿侧间隙。

2.齿侧间隙的检查

确定齿侧间隙时，必须调节齿轮使齿侧间隙处在两个极限值之间，并最好接近最小的齿侧间隙值。调节齿轮后，还必须定期检查。

1）测量工具

用下列工具测量齿侧间隙：

①铅丝；

表6-5　齿侧间隙表

续表

②百分表；

③塞尺。

2）压铅丝检验法

测量齿侧间隙时，必须在齿轮的四个不同位置测量齿侧间隙，所以每次测量后须将轮子旋转90°。通过这种方法，可以确定齿轮的摆动或偏心误差。

在实际操作中，测量步骤如下。

（1）取两根直径相同的铅丝，其直径不宜超过最小间隙的4倍。

（2）在齿宽两端的齿面上，平行放置两条铅丝，如图6-4所示。

图6-4　用压铅丝法测量齿侧间隙

（3）转动齿轮，将铅丝压扁。铅丝必须在一个方向上转动后压扁，齿轮不能来回转动。

（4）用千分尺测量铅丝被挤压后最薄处的尺寸，即为侧隙。

如果齿侧间隙不合乎要求，必须通过调整齿轮所在轴的位置以使齿侧间隙达到规定的要求。

3）百分表检验法

如图6-5所示为用百分表测量齿侧间隙的方法，测量时，将一个齿轮固定，在另一个齿轮上装上夹紧杆。由于侧隙存在，装有夹紧杆的齿轮便可摆动一定角度，在百分表上得到读数C，则此时齿侧间隙cn为

式中：C为百分表表面的读数；R为安装夹紧杆齿轮的分度圆半径；L为夹紧杆长度。

图6-5　用百分表测量齿侧间隙

也可将百分表直接抵在一个齿轮的齿面上，另一个齿轮固定。将接触百分表触头的齿从一侧啮合迅速转到另一侧啮合，百分表上的读数差值即为侧隙。

齿侧间隙与中心距偏差有关，在装配中可通过微调中心距进行齿侧间隙的调整。而在有些装置中，中心距由加工保证，若由滑动轴承支承时，可通过精刮轴瓦调整齿侧间隙。