齿轮坯及精度要求

齿轮坯是指在轮齿加工前供制造齿轮用的工件。齿轮坯的尺寸偏差和几何偏差都直接影响齿轮的加工、检验，以及轮齿接触和运行。

GB/Z 18620.3—2008对齿轮坯推荐了相关数值和要求。

1.术语和定义

有关齿轮坯的术语和定义见表10-17。

表10-17 齿轮坯术语和定义

2.齿轮坯精度

齿轮坯精度涉及对基准轴线与相关安装面的选择及其制造公差。测量时，齿轮的旋转轴线（基准轴线）若有改变，则齿廓偏差，相邻齿距偏差的测量数值也将会改变。因此，在齿轮图样上必须把规定公差的基准轴线明确表示出来，并标明对齿轮坯的技术要求。

1）基准轴线与工作轴线间的关系。基准轴线是制造者（或检验者）用于对单个零件确定轮齿几何形状的轴线，设计者应确保其精确地确定，使齿轮相应于工作轴线的技术要求得到满足。通常使基准轴线与工作轴线重合，即将安装面作为基准面。

一般情况下，先确定一个基准轴线，然后将其他的所有轴线（包括工作轴线及可能的一些制造轴线）用适当的公差与之联系。此时，应考虑公差链中所增加的链环的影响。

2）基准轴线的确定方法。一个零件的基准轴线是用基准面来确定的。它可用三种基本方法来确定，见表10-18。

表10-18 确定基准轴线的方法

设计时，如果采用序号1或序号3的方法，其圆柱或圆锥形基准面必须在轴向很短，以保证它们自己不会单独确定另一条轴线。在序号3的方法中，基准面的直径应越大越好。

在一个与小齿轮做成一体的轴上，常有一段安装大齿轮的地方，此安装面的公差数值选择必须与大齿轮的技术要求相适应。

3）中心孔的应用。在制造和检验与轴做成一体的小齿轮时，最常用也是最满意的方法，是将该零件安置于两端的顶尖上。这样，两个中心孔就确定了它的基准轴线，齿轮公差及（轴承）安装面的公差均需相对此轴线来规定（见图10-7）。显然，安装面相对于中心孔的跳动必须规定很紧的公差。

图10-7 由中心孔确定基准轴线

需注意中心孔60°接触角内应对准成一直线。

4）基准面的形状公差。基准面的精度要求取决于以下几方面：

①齿轮的精度。要求基准面的形状误差的极限值应大大小于单个轮齿的公差值。

②基准面的相对位置。一般来说，跨距相对于齿轮分度圆直径的比例越大，给定的公差要求可以越松。

这些基准面的精度要求，必须在零件图上予以规定。

根据确定轴线基准面方法的不同，表10-19对基准面的圆度、圆柱度和平面度规定了公差数值，使用时公差应减至能经济制造的最小值。

表10-19 基准与安装面的形状公差

注：1.齿轮坯的公差应减至能经济地制造的最小值。(www.xing528.com)

2.L—较大的轴承跨距；D_d—基准面直径；b—齿宽。

5）工作及制造安装面的形状公差。工作及制造安装面的形状公差，不应大于表10-19中规定的公差。

6）工作轴线的跳动公差。当基准轴线与工作轴线不重合时，则工作安装面相对于基准轴线的跳动必须标注在齿轮图样上予以控制。跳动公差应不大于表10-20中规定的数值。

7）齿轮切削和检验时使用的安装面。齿轮在切削和检验过程中，安装齿轮时应使旋转的实际轴线与图样上规定的基准轴线重合。表10-20中规定了这些面的跳动公差。

对大批量生产的齿轮，在制造齿轮坯的控制过程中，应采用精确的膨胀式心轴以齿轮坯的轴线定位，用适当的夹具支承齿轮坯，使其跳动限定在规定的范围内。同时，还需要选用高质量的切齿机床进行加工并检查首件。

表10-20 安装面的跳动公差

注：齿轮坯的公差应减至能经济地制造的最小值。

图10-8 高精度齿轮带有基准面

对高精度齿轮，必须设置专用的基准面（见图10-8）。对特高精度的齿轮，加工前需先装在轴上，此时，轴颈可用作基准面。

8）齿顶圆柱面。应对齿顶圆直径选择合适的公差，以保证有最小的设计重合度，并具有足够的齿顶间隙。如果将齿顶圆柱面作为基准面，除了上述数值仍可用作尺寸公差外，其形状公差应不大于表10-19所规定的相关数值。

9）公差的组合。当基准轴线与工作轴线重合时，或可直接以工作轴线来规定公差时，可直接应用表10-20的公差。当不是上述情形时，则两者之间存在着一公差链，此时需要把表10-19和表10-20中的单个公差数值适当减小。减小的程度取决于该公差链排列，一般大致与n（公差链中的链节数）的平方根成正比。

10）齿轮其他的安装面。在一个与小齿轮作成一体的轴上，常有一段用来安装一个大齿轮。这时，大齿轮安装面的公差应妥善考虑大齿轮的质量要求后选择。常用的办法是相对于已定的基准轴线规定其允许的跳动量。

11）基准面。轴向和径向基准面应加工得与齿轮坯的实际轴孔、轴颈和肩部完全同轴（见图10-9）。当在机床上精加工时，或安装在检测仪上，以及最后在使用中安装时，用它们可以进行找正。对于更高精度的工件，基准面还需进行校正，标明其跳动的高点的位置和量值，以控制高精度齿轮的要求。

对于中等精度的齿轮，部分齿顶圆柱面可用来作为径向基准面，而轴向位置则可用齿轮切削时的安装面进行校核。

12）制造和测量时的安装面。为保证切齿和测量后误差的精度，提出以下考虑安装面的意见。

①切齿和检验中使用的安装面如图10-10和图10-11给出的安装图例。即实际旋转轴线与图样规定的基准轴线越接近越好。

图10-9 切削齿时轴齿轮的安装示例

②建议将加工内孔、切齿的安装面和齿顶面上用来校核径向圆跳动的那部分在一次装夹中完成，如图10-11所示。

图10-10 切削齿时齿轮安装的示例

图10-11 在一次装夹后加工的几个面