传动系统平稳性检测项目

11.2.2.1　一齿切向综合偏差

一齿切向综合偏差是指齿轮在一个齿距角内的切向综合总偏差，即在切向综合总偏差记录曲线上小波纹的最大幅度值，如图11.5所示。一齿切向综合偏差是GB/T 10095.1规定的检验项目，但不是必检项目。

齿轮每转过一个齿距角，都会引起转角误差，即出现许多小的峰谷。在这些短周期误差中，峰谷的最大幅度值即为一齿切向综合偏差。既反映了短周期的切向误差，又反映了短周期的径向误差，是评定齿轮传动平稳性较全面的综合性指标。

一齿切向综合偏差是在单面啮合综合检测仪在测量切向综合总偏差的同时测出的。

11.2.2.2　一齿径向综合偏差 f″i

一齿径向综合偏差 f″i是指当被测齿轮与测量齿轮啮合一整圈时，对应一个齿距（360°/z）的径向综合偏值。即在径向综合总偏差记录曲线上小波纹的最大幅度值，如图11.14所示，其波长常为齿距角。一齿径向综合偏差是 GB/T 10095.2规定的检验项目。

一齿径向综合偏差f ″i也反映齿轮的短周期误差，但与一齿切向综合偏差 f′i是有差别的。f″i只反映刀具制造和安装误差引起的径向误差，而不能反映机床传动链短周期误差引起的周期切向误差。因此，用一齿径向综合偏差评定齿轮传动的平稳性不如用一齿切向综合偏差评定完善。但由于双啮仪结构简单，操作方便，在成批生产中仍广泛采用，所以一般用一齿径向综合偏差作为评定齿轮传动平稳性的代用综合指标。

一齿径向综合偏差 f″i是双面啮合综合检测仪在测量径向综合总偏差的同时测出的。

11.2.2.3　齿廓偏差

齿廓偏差是指实际齿廓对设计齿廓的偏离量，它在端平面内且垂直于渐开线齿廓的方向计值。

（1）齿廓总偏差Fα。齿廓总偏差是指在计值范围内，包容实际齿廓的两条设计齿廓迹线间的距离，如图11.21（a）所示。

图11.21　齿廓偏差

（2）齿廓形状偏差ffα。齿廓形状偏差是指在计值范围内，包容实际齿廓迹线的两条与平均齿廓迹线完全相同的曲线间的距离，且两条曲线与平均齿廓迹线的距离为常数，如图11.21（b）所示。

（3）齿廓倾斜偏差fHα。齿廓倾斜偏差是指在计值范围内，两端与平均齿廓迹线相交的两条设计齿廓迹线间的距离，如图11.21（c）所示。

齿廓偏差的存在，使两齿面啮合时产生传动比的瞬时变动。如图11.22所示，两理想齿廓应在啮合线上的a点接触，由于齿廓偏差，使接触点由a变到a′，引起瞬时传动比的变化，这种接触点偏离啮合线的现象在一对轮齿啮合转齿过程中要多次发生，其结果使齿轮一转内的传动比发生了高频率、小幅度地周期性变化，产生振动和噪声，从而影响齿轮运动的平稳性。因此，齿廓偏差是影响齿轮传动平稳性中属于转齿性质的单项性指标。它必须与揭示换齿性质的单项性指标组合，才能评定齿轮传动平稳性。

①设计齿廓：未修形的渐开线；实际齿廓；在减薄区内具有偏向体内的负偏差。

②设计齿廓：修形的渐开线；实际齿廓；在减薄区内具有偏向体内的负偏差。

③设计齿廓：修形的渐开线；实际齿廓；在减薄区内具有偏向体外的正偏差。

渐开线齿轮的齿廓总误差，可在专用的单圆盘渐开线检查仪上进行测量，其工作原理如图11.23所示。被测齿轮与一直径等于该齿轮基圆直径的基圆盘同轴安装，当用手轮移动纵拖板时，直尺与由弹簧力紧压其上的基圆盘互作纯滚动，位于直尺边缘上的量头与被测齿廓接触点相对于基圆盘的运动轨迹是理想渐开线。若被测齿廓不是理想渐开线，测量头摆动经杠杆在指示表上读出其齿廓总偏差。

图11.22　齿廓偏差对传动的影响

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图11.23　单圆盘渐开线检查仪的工作原理

单圆盘渐开线检查仪结构简单，传动链短，若装调适当，可获得较高的测量精度。但测量不同基圆直径的齿轮时，必须配换与其直径相等的基圆盘。所以，这种单圆盘渐开线检查仪适用于产品比较固定的场合。对于批量生产的不同基圆半径的齿轮，可在通用基圆盘式渐开线检测仪上测量，而不需要更换基圆盘。

11.2.2.4　基圆齿距偏差fpb

基圆齿距偏差fpb是指实际基节与公称基节的代数差，如图11.24所示。

图11.24　基圆齿距偏差

GB/T 10095.1中没有定义评定参数基圆齿距偏差，而在GB/Z 18620.1中给出了这个检测参数。齿轮副正确啮合的基本条件之一是两齿轮的基圆齿距必须相等。而基圆齿距偏差的存在会引起传动比的瞬时变化，即从上一对轮齿换到下一对轮齿啮合的瞬间发生碰撞、冲击，影响传动的平稳性，如图11.25所示。

图11.25　基圆齿距偏差对传动平稳性的影响

当主动轮基圆齿距大于从动轮基圆齿距时，如图11.25（a）所示。第一对齿A1、A2啮合终止时，第二对齿B1、B2尚未进入啮合。此时，A1的齿顶将沿着A2的齿根“刮行”（顶刃啮合），发生啮合线外的啮合，使从动轮突然降速，直到B1和B2齿进入啮合时，使从动轮又突然加速。因此，从一对齿啮合过渡到下一对齿啮合的过程中，瞬间传动比产生变化，引起冲击，产生振动和噪声。

当主动轮基圆齿距小于从动轮基圆齿距时，如图11.25（b）所示。第一对齿的啮合尚未结束，第二对齿就已开始进入啮合。此时，B′2的齿顶反向撞向的齿腹，使从动轮突然加速，强迫和脱离啮合。的齿顶在的齿腹上“刮行”，同样产生顶刃啮合。直到和进入正常啮合，恢复正常转速时为止。这种情况比前一种更坏，因为冲击力与运动方向相反，故引起更大的振动和噪声。

上述两种情况都在轮齿替换啮合时发生，在齿轮一转中多次重复出现，影响传动平稳性。因此，基圆齿距偏差可作为评定齿轮传动平稳性中属于换齿性质的单项性指标。它必须与反映转齿性质的单项性指标组合，才能评定齿轮传动平稳性。

基圆齿距偏差fpb通常采用基节检测仪进行测量，可测量模数为2～16 mm 的齿轮，如图11.26（a）所示。活动量爪的另一端经杠杆系统和与指示表相连，旋转微动螺杆可调节固定量爪的位置。利用仪器附件（如组合量快），按被测齿轮基节的公称值Pb调节活动量爪与固定量爪之间的距离，并使指示表对零。测量时，将固定量爪和辅助支脚插入相邻齿槽，如图11.26（b）所示，利用螺杆调节支脚的位置，使它们与齿廓接触，借以保持测量时量爪的位置稳定。摆动检测仪，两相邻同侧齿廓间的最短距离即为实际基节（指示表指示出实际基节对公称基节之差）。在相隔120°处对左右齿廓进行测量，取所有读数中绝对值最大的数作为被测齿轮的基圆齿距偏差fpb。

图11.26　齿轮基节检测仪

11.2.2.5　单个齿距偏差fpt

单个齿距偏差fpt是指在端平面上，在接近齿高中部的一个与齿轮轴线同心的圆上，实际齿距与理论齿距的代数差，如图11.27所示。单个齿距偏差fpt是GB/T 10095.1—2008规定的评定齿轮几何精度的基本参数。

图11.27　单个齿距偏差

单个齿距偏差fpt在某种程度上反映基圆齿距偏差fpt或齿廓形状偏差ffα对齿轮传动平稳性的影响，故单个齿距偏差fpt可作为齿轮传动平稳性的单项性指标。

单个齿距偏差fpt也用齿距检测仪测量，在测量齿距累积总偏差的同时，可得到单个齿距偏差值。用相对法测量时，理论齿距是指在某一测量圆周上对各齿测量得到的所有实际齿距的平均值。在测得的各个齿距偏差中，可能出现正值或负值，以其最大数字的正值或负值作为该齿轮的单个齿距偏差值。

综上所述，影响齿轮传动平稳性的误差，为齿轮一转中多次重复出现的短周期误差，主要包括转齿误差和换齿误差。评定传递运动平稳性的指标中，能同时反映转齿误差和换齿误差的综合性指标有：一齿切向综合偏差、一齿径向综合偏差；只反映转齿误差或换齿误差两者之一的单项指标有：齿廓偏差、基圆齿距偏差fpb和单个齿距偏差fpt。使用时，可选用一个综合性指标，也可选用两个单项性指标的组合（转齿指标与换齿指标各选一个）来评定，这样才能全面反映对传递运动平稳性的影响。