圆柱齿轮精度国家标准比较分析

（1）参数项目术语

在新国标中检验参数项目均称为偏差，可以为“+”（正），或为“-”（负），而在GB/T 10095—1988中则称为误差和偏差。误差应当是一个检测的结果，而在公差标准制定中参数项目应该是预先给定的允许值，而不是检测的结果，因此新国标称之为偏差更科学，更符合公差制订的实际。

（2）切向参数

1）齿距偏差

GB/T 10095.1—2008选用

f_pt（单齿距偏差）、F_pk（齿距累积偏差）、F_p（齿距累积总偏差）

GB/Z 18620.1—2008选用

f_pb（基圆齿距偏差）

GB/T 10095—1988选用

Δf_pt（齿距偏差）、ΔF_pk（k个齿距累积误差）

ΔF_p（齿距累积误差）、Δf_pb（基节偏差）

定义和检验方法是一致的，其中基圆齿距偏差f_pb，由于现代齿廓、齿端修形等因素，难以测量，新国标中没有给出精度等级和允许值。

2）齿廓偏差

GB/T 10095.1—2009选用

F_α（齿廓总偏差）、f_fα（齿廓形状偏差）、f_Hα（齿廓倾斜偏差）

GB/Z 18620.1—2008选用

f_α（压力角偏差）、C_α（齿廓凸度）

GB/T 10095—1988选用

Δf_f（齿形误差）

新标准中明确齿廓形状偏差f_fα、齿廓倾斜偏差f_Hα不是必检项目，但因其对齿轮性能有一定影响，故列为附录供参考。至于增加的压力角偏差f_α和齿廓凸度C_α，是从提高齿轮承载能力，降低制造难度考虑的。标准中齿廓总偏差F_α是必检项目。为了批量生产中检验方便，GB/Z 18620.1—2008《检验实施规范1》中提供了可以采用齿廓公差带方法检验齿廓偏差。

图7-1 锯齿圆柱齿轮零件工作图

3）螺旋线偏差

GB/T 10095.1—2008选用

F_β（螺旋线总偏差）、f_fβ（螺旋线形状偏差）、f_Hβ（螺旋线倾斜偏差）

GB/Z 18620.1—1992选用

f_β（螺旋角偏差）、C_β（轮齿的鼓度）、f_wβ（波度）

GB/T 10095—1988选用

ΔF_β（齿向误差）、Δf_fβ（螺旋线波度误差）

新标准中明确评定精度等级是螺旋线总偏差F_β，其余项目不是强制性的。增加的项目是从有利于提高齿轮性能考虑的。至于检测仪器和方法与GB/T 10095—1988相一致，GB/Z18620.1—2008《检验实验规范1》中提出了螺旋线公差带方法检验螺旋线偏差，是为了批量生产时检验方便。

4）切向综合偏差

GB/T 10095.1—2008选用

F′_i（切向综合总偏差）

f′_i（一齿切向综合偏差）

GB/T 10095—1988选用

ΔF′_i（切向综合误差）

Δf′_i（一齿切向综合误差）

两标准中参数定义和检验方法是相同的，都是被测齿轮与测量齿轮在单面啮合中，旋转一圈得到的曲线中取值的。反映齿轮各项要素（齿距、齿廓、螺旋线）的综合影响，虽然检测起来很方便，但它与单项偏差的检验方法相比不够成熟，一般情况下不作为必检项目。

（3）径向参数

1）径向综合偏差

GB/T 10095.2—2008选用

F″_i（径向综合总偏差）

f_i″（一齿径向综合偏差）

GB/T 10095—1988选用

ΔF″_i（径向综合误差）

Δf_i″（一齿径向综合误差）

两标准中参数定义和检验方法是相同的，都是被测齿轮与测量齿轮双面啮合，旋转一圈得到的中心距变化曲线中取得的。因此，它包括了齿轮左、右齿面综合偏差的成分，反映了机床、夹具、加工中装夹各因素的影响，适用于大批量生产，一般齿轮检验中不作为必检项目。

2）径向跳动

在GB/T 10095.2—2008和GB/T 10095—1988中选用了相同的径向跳动。它是以齿轮轴线为基准，数值等于径向偏差的最大值和最小值的代数差，反映了偏心距、齿距、齿廓偏差的影响。它不是必检项目，在GB/Z 18620.2—2008《检验实施规范2》中指出：齿轮生产中，用一套工艺方法生产中的第一批齿轮，为了保证精度，需要测量径向跳动，以后大批量生产时，只需用测径向综合偏差来控制即可。

（4）精度等级

GB/T 10095.1—2008中各项偏差：±f_pt、F_p、F_α、F_β等和GB/T 10095.2—2008中F_r的精度为13个等级，即0～12级，0级为最高，12级为最低，0级为新增级。

GB/T 10095.2—2008中，F″_i和f_i″的精度等级为9个等级，即4～12，4级最高，12级最低。

GB/T 10095—1988中所有各项公差精度为12个等级，即1～12级，1级最高，12级最低。

（5）齿厚和侧隙

规定齿厚和侧隙的目的是为了保证齿轮在传动中能正常工作，避免因温度变化而卡死，保证正常润滑，消除外力引起非工作面的撞击，在GB/Z 18620.2《检验实施规范2》中，用多项参数控制，即有：分度圆弦齿高h_c、法向弦齿厚s_nc、公法线长度W_k、跨球尺寸M_a、最大侧隙j_bnmax、最小侧隙j_bnmin。(www.xing528.com)

而GB/T 10095—1988规定了侧隙和齿厚的配合制度：可以把中心距看成孔，齿厚看成轴，通过改变不同的齿厚偏差得到不同的间隙。将齿厚偏差系列化，用14个字母代号组合，上、下偏差分别用不同字母代号规定，其值等于给定的相应精度等级的齿距极限偏差f_pt的倍数。

（6）齿轮坯、轴中心距和轴线平行度

GB/Z 18620.3—2008和GB/T 10095—98都有齿轮坯公差的规定，前者还比较详细地介绍了基准轴线与工作轴线的关系、基准轴线的确定、基准面的形状公差、公差的组合等。

1）轴中心距

齿轮箱中心距的下偏差要考虑最小侧隙和齿顶与配对齿轮的齿根（非渐开线部分）的干涉，确定上偏差时主要考虑最小重合度，设计者可以根据自己的经验和实际加工水平选定，GB/T 10095—1988标准中的规定仍可参考使用。

2）轴线平行度

GB/T 10095—1988标准中规定了x向轴线平行度误差Δf_x和y方向轴线平行误差Δf_y，但没有考虑与两端轴承间距离的关系，使用不够方便，GB/Z 18620.3—2008中推荐轴线平行度在垂直平面上的偏差fΣβ的最大值公式为

式中 L——轴承中心距；

b——齿宽；

F_β——螺旋线总偏差值。

轴线平行度在轴线平面内偏差fΣδ的最大值公式为

（7）轮齿接触斑点

GB/T 10095.1—2008标准仅适用于单个齿轮，不包括齿轮副的检验项目，GB/Z18620.4—2008中对轮齿接触斑点进行的分析和介绍，是将相配的产品齿轮副测量安装在机架上，用厚度为0.006～0.012mm的印痕涂料涂在其中一个齿轮上，两齿轮轻载下啮合，在未涂涂料的齿轮上粘有的印痕为接触斑点，用录像、照相或用胶带把接触斑点剥落下来，以接触斑点占齿高、齿宽的百分比评定。GB/T 10095—1988标准中接触斑点的定义是：装配好的齿轮副，轻载制动下，运转后齿面上分布的擦亮痕迹，以接触痕迹在齿面长度和宽度上的百分比计算。

（8）其他检测项目

齿轮副的切向综合偏差F_ic、一齿切向综合偏差Δf_ic和轴向齿距偏差ΔF_px，在GB/Z18620.1中作了解释和说明。在GB/T 10095—1988标准中除上三项外还有公法线平均长度偏差ΔE_Wm、公法线长度变动ΔF_W、接触线误差ΔF_b、中心距偏差Δf_a，而在GB/Z 18620.1中未涉及。

（9）参数范围

1）分度圆直径（mm）

GB/T 10095.1中的所有项目和GB/T 10095.2中的F_r为

5/20/50/125/280/560/1000/1600/2500/4000/6000/8000/10000

GB/T 10095.2中的F″_i和f_i″为5/20/50/105/280/560/1000。

GB/T 10095—1988中的所有项目为

≤125/125/400/800/1600/2500/4000，4000～10000按给定公式计算。

2）模数（法向模数）（mm）

GB/T 10095.1中的所有项目和GB/T 10095.2中的F_r为

0.5/2/3.5/6/10/16/25/40/70

GB/T 10095.2中的F″_i和f_i″为

0.2/0.5/0.8/1.0/1.5/2.5/4/6/10

GB/T 10095—1988为

1/3.5/6.3/10/16/25/40，40～70按给定公式计算。

3）齿宽b（mm）

GB/T 10095.1为

4/10/20/40/80/160/250/400/650/1000。

GB/T 10095—1988为

≤40/40/100/160/250/400/650，650～1000按给定公式计算。

（10）相同精度等级的F_α、F_β、±f_t允许值的比较

1）齿廓总偏差F_α

在贯彻GB/T 10095—1988过程中，为保证一定的齿形误差Δf_f难度比较大，需付出较高的制造费用，实践中发现使齿轮的性能和承载能力达到最佳的条件必须是齿形的形状和位置与误差数值相结合，而不单单由齿形误差Δf_f一项来达到。因此，在GB/T 10095.1制定中，齿廓总偏差F_α比相应GB/T 10095—1988中的齿形误差Δf_f的允许值放宽了半级到一级（图7-2），从而既保证了齿轮的性能和承载能力，又降低了制造成本。

2）螺旋线总偏差F_β

在贯彻GB/T 10095—1988过程中，保持一定的齿向误差ΔF_β，难度情况与齿形误差相类似，同样，要增加制造成本。因此，GB/T 10095.1中螺旋线偏差是根据螺旋线形状和位置与偏差允许值结合起来，综合保证相应的齿轮性能和承载能力，其螺旋线总偏差F_β比齿向误差ΔF_β允许值有不同程度的放宽（图7-3）。

3）单个齿距偏差±f_pt

在贯彻GB/T 10095—1988过程中，由于国内外齿轮加工机床在分度精度方面具有较高的水平，齿轮加工中，在保证相应齿形误差Δf_f和齿向误差ΔF_β要求时，其齿距极限偏差±f_pt往往富余1～2级。在制定GB/T 10095.1时考虑到齿距偏差对齿轮性能和承载能力影响比较大，因此，单个齿距偏差±f_pt比GB/T 10095—1988中的齿距极限偏差±f_pt允许值收紧半级到一级（图7-4）。

图7-2 齿廓总偏差F_α与齿形误差Δf_f允许值的比较

图7-3 螺旋线总偏差F_β与齿向误差ΔF_β允许值的比较

图7-4 单个齿距偏差±f_pt与齿距极限偏差±f_pt允许值的比较

（11）有效性

新国标GB/T 10095.1、10095.2—2008与GB/T 10095—1988标准有效性的比较见表7-21。

表7-21 新旧标准有效性的比较

由表7-21可见，新旧标准在选定确定齿轮精度等级的偏差项目上是一致的。