引言
2001年我國頒布了GB/T10095.1-2001和GB/T10095.2-2001標(biāo)準(zhǔn)，2002年又頒布了GB/Z18620.1～4-2002等四項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)化指導(dǎo)性技術(shù)文件，兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)和四項(xiàng)指導(dǎo)性技術(shù)文件一起組成了我國漸開線圓柱齒輪的精度標(biāo)準(zhǔn)體系。兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)和四項(xiàng)指導(dǎo)性技術(shù)文件的名稱分別為：GB/T10095.1-2001漸開線圓柱齒輪精度第1部分：輪齒同側(cè)齒面偏差的定義和允許值(1)，GB/10095.2-2001漸開線圓柱齒輪精度第2部分：徑向綜合偏差與徑向跳動(dòng)的定義和允許值（2），GB/Z18620.1-2002圓柱齒輪檢驗(yàn)實(shí)施規(guī)范第1部分：輪齒同側(cè)面的檢驗(yàn)，GB/Z18620.2-2002圓柱齒輪檢驗(yàn)實(shí)施規(guī)范第2部分：徑向綜合偏差、徑向跳動(dòng)、齒厚和側(cè)隙的檢驗(yàn)，GB/Z18620.3-2002圓柱齒輪檢驗(yàn)實(shí)施規(guī)范第3部分：齒輪坯、軸中心距和軸線平行度，GB/Z18620.4-2002圓柱齒輪檢驗(yàn)實(shí)施規(guī)范第4部分：表面結(jié)構(gòu)和輪齒接觸斑點(diǎn)的檢驗(yàn)。
兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)分別等效采用ISO1328-1:1995和ISO1328-2:1997，四項(xiàng)指導(dǎo)性技術(shù)文件分別等效采用ISO/TR10064-1:1992、ISO/TR10064-2:1996、ISO/TR10064-3:1996和ISO/TR10064-4:1998。
2002年，美國齒輪制造者協(xié)會(huì)（AGMA）也等效采用ISO1328標(biāo)準(zhǔn)，頒布了ANSI/AGMA ISO1328-1和ANSI/AGMA ISO1328-2，亦即ANSI/AGMA ISO1328并不代替AGMA2000-A88[3]。
我國企業(yè)在齒輪制造過程中除使用GB/T10095-2001精度系列標(biāo)準(zhǔn)外，還大量使用國外先進(jìn)工業(yè)國家的標(biāo)準(zhǔn)，如AGMA、DIN和JIS等。在使用過程中，經(jīng)常遇到GB/T10095-2001和AGMA2000-A88的精度等級(jí)及不同偏差項(xiàng)目的對(duì)比轉(zhuǎn)化問題，本文針對(duì)這一問題進(jìn)行了分析探討。
1 精度等級(jí)、檢驗(yàn)組、公式與表格
1.1精度等級(jí)
GB/T10095.1[1]的精度等級(jí)是從0級(jí)到12級(jí)，共13個(gè)精度等級(jí)，0級(jí)精度量高（公差量小），12級(jí)精度最低（公差最大）；GB/T10095.2[2]的精度等級(jí)是從4級(jí)到12級(jí)；AGMA[3]的精度等級(jí)是從3級(jí)到15級(jí)，也是共13個(gè)精度等級(jí)，15級(jí)精度最高（公差最�。�3級(jí)精度最低（公差最大）。
對(duì)任一精度等級(jí)，將GB/T與AGMA直接進(jìn)行比較是困難的。例如，對(duì)單個(gè)齒距偏差而言，在某一給定的直徑和模數(shù)下，兩標(biāo)準(zhǔn)某相同精度等級(jí)的公差數(shù)值可能是相同的，但對(duì)其它模數(shù)和直徑，其公差數(shù)值可能是不同的。為了有一個(gè)直觀的概念，大致估出GB/T和AGMA標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可用經(jīng)驗(yàn)法比較兩標(biāo)準(zhǔn)，即用17減速去GB/T的精度等級(jí)便得出相應(yīng)的AGMA的精度等級(jí)，用17減速去AGMA的精度等級(jí)便得出相應(yīng)的GB/T的精度等級(jí)[4]。
這種方法僅用于兩標(biāo)準(zhǔn)的大致比較，不適用于對(duì)某一特定的精度等級(jí)的比較。另一方面，由于GB/T的公差表是按分度圓直徑和模數(shù)列出的，而AGMA的公差表是按齒數(shù)和模數(shù)的大小列出的，因此也給兩種標(biāo)準(zhǔn)的精度對(duì)比造成了一定的困難。
1.2檢驗(yàn)組
GB/T10095.1和GB/T10095.2沒有規(guī)定齒輪偏差的檢驗(yàn)組，對(duì)于某一精度等級(jí)的齒輪，應(yīng)滿足GB/T10095中規(guī)定的所有偏差項(xiàng)目的要求，為了降低檢驗(yàn)成本，在供需雙方協(xié)商一致的前提下，建議選用表1中給出的任一檢驗(yàn)組來評(píng)定齒輪的精度。
AGMA明確給出了檢驗(yàn)齒輪質(zhì)量水平的單項(xiàng)偏差和徑向綜合偏差，分別見表2和表3，可選擇表2或表3任一表平評(píng)定齒輪的質(zhì)量。為了方便比較，術(shù)語均采用GB/T中的術(shù)語。
表1 GB/T的檢驗(yàn)組
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檢驗(yàn)組 |
適用的精度等級(jí) |
檢驗(yàn)項(xiàng)目 |
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1 |
0-12 |
齒距累積總偏差、齒廓總偏差、螺旋線總偏差 |
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2 |
齒距累積總偏差、齒距偏差、齒廓總偏差、螺旋線總偏差、單個(gè)齒距偏差 |
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3 |
齒距累積總偏差、單個(gè)齒距偏差、齒廓總偏差、螺旋線總偏差 |
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4 |
切向綜合總偏差、一齒切向綜合偏差、螺旋線總偏差 |
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5 |
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單個(gè)齒距偏差、徑向跳動(dòng) |
表2 AGMA單項(xiàng)偏差檢驗(yàn)組[3]
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精度等級(jí) |
模數(shù)/mm |
檢驗(yàn)項(xiàng)目 |
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3～5 |
3～50 |
徑向跳動(dòng) |
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6～7 |
1.25～50 |
徑向跳動(dòng)、單個(gè)齒距偏差 |
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8～15 |
1.25～50 |
徑向跳動(dòng)、單個(gè)齒距偏差、齒廓總偏差、螺旋線總偏差 |
表3 AGMA綜合偏差檢驗(yàn)組[3]
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精度等級(jí) |
模數(shù)/mm |
檢驗(yàn)項(xiàng)目 |
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5 |
0.2～2 |
徑向綜合偏差、一齒徑向綜合偏差 |
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5～14 |
0.2～50 |
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15 |
0.2～1.25 |
表1、表2、表3中列出的檢驗(yàn)項(xiàng)目均非強(qiáng)制性的，為評(píng)定齒輪的質(zhì)量，供、需雙方協(xié)商一致即可；其原則是既能評(píng)定質(zhì)量，又不增加不必要的成本，在這一點(diǎn)上兩標(biāo)準(zhǔn)都體現(xiàn)了較濃的商業(yè)色彩。
我們認(rèn)為，表1年推薦的徑向跳動(dòng)檢驗(yàn)僅用于10～12級(jí)精度齒輪，比AGMA的任何精度等有均用徑向跳動(dòng)來檢驗(yàn)要合理，原因是齒輪的功能是切向功能而不是徑向功能，雖然徑向跳動(dòng)對(duì)切向功能有影響，但對(duì)齒輪進(jìn)行合適的精加工（如剃齒、磨齒）后，徑向跳動(dòng)值可減少到很小的值。對(duì)低精度等級(jí)（公差大）的齒輪用徑向跳動(dòng)來檢驗(yàn)齒輪是可行的，而對(duì)于高精度等級(jí)（公差小）的齒輪再用徑向跳動(dòng)來評(píng)價(jià)齒輪的質(zhì)量，就不一定合理了。
徑向綜合偏差檢驗(yàn)主要用于大批量生產(chǎn)齒輪的產(chǎn)生檢驗(yàn)中。一般來說，不論用何種方法生產(chǎn)出第一批齒輪時(shí)，為評(píng)價(jià)其是否達(dá)到某一質(zhì)量等級(jí)需要進(jìn)行詳細(xì)的檢驗(yàn)，而以后用同樣的生產(chǎn)方法大批量生產(chǎn)齒輪時(shí)，為降低檢測成本和節(jié)約時(shí)間，可用徑向綜合偏差檢驗(yàn)來控制質(zhì)量。
1.3偏差的計(jì)算公式和公差表格
GB/T10095-2001中是以表格來查取偏差或公差數(shù)值的，公差數(shù)值的曲線是不連續(xù)的，而AGMA2000-A88則是以公式計(jì)算偏差或公差數(shù)值的，公差數(shù)值的曲線是連續(xù)的。盡管AGMA也給出了表格值，但僅是為方便使用。
GB/T中也給出了5級(jí)精度的齒輪偏差允許值的計(jì)算公式，它是用來確定整個(gè)公差表的，而不是用來確定某一特定的模數(shù)mn、公度圓直徑d和齒寬b下的值的。GB/T中的模數(shù)mn分段為0.5/2/3.5/5/6/10/16/25/40/70，分度圓直徑d分段為5/20/50/125/280/560/1000/1600/2500/4000/6000/8000/10000，齒寬b分段為4/10/20/40/80/160/250/400/650/1000。在用公式計(jì)算時(shí)，參數(shù)mn、d和b取的是分段界限值的幾何平均值，而不是用實(shí)際數(shù)值代入計(jì)算。例如，如果實(shí)際模數(shù)7mm，分段界限值為mn=6mm和為mn=10mm，公差用mn= =7.746mm代入計(jì)算。由此繪制成的GB/T中計(jì)算的公差曲線是不連續(xù)，成臺(tái)階狀的（見圖1）。這就引起了一些不合理的狀況，即在分段界限值附近，mn、d和b有一個(gè)很小的變化就會(huì)導(dǎo)致公差值中較大的變化，而進(jìn)入另一個(gè)臺(tái)階。AGMA中，是以實(shí)際的齒數(shù)和模數(shù)值代入公式計(jì)算，因此公差曲線是連續(xù)的（如圖1）。
2 齒廓偏差和螺旋線偏差
2.1齒廓偏差
GB/T10095.1中給出了齒廓總偏差、齒廓形狀偏差和齒廓傾斜偏差，在GB/Z18620.1中還給出了壓力角偏差和齒廓凸度，僅齒廓總偏差用于評(píng)價(jià)齒輪的精度等級(jí)，其它的項(xiàng)目均不是強(qiáng)制性的，但它們對(duì)提高齒輪的承載能力、降低傳動(dòng)噪聲具有一定的意義。GB/Z18620.1中指出，為了方便批量生產(chǎn)齒輪的檢驗(yàn)，可采用齒廓公差帶檢驗(yàn)齒廓偏差。
AGMA中僅給出了齒廓總偏差，它是用K形圖來評(píng)價(jià)齒廓總偏差的。
2.2螺旋線偏差
GB/T10095.2中給出了螺旋線總偏差、螺旋線形狀偏差和螺旋線傾斜偏差，在GB/Z18620.2中還給出了螺旋角偏差、輪齒鼓度和波度。僅用螺旋線總偏差來評(píng)價(jià)齒輪的精度等級(jí)，其它的項(xiàng)目均不是強(qiáng)制性的，但對(duì)提高齒輪的承載能力具有一定的意義。
AGMA僅給出了螺旋線總偏差。
表4 GB/T10095.1～2-2001和AGMA2000-A88部分偏差項(xiàng)目精度對(duì)應(yīng)關(guān)系
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偏差項(xiàng)目 |
AGMA精度等級(jí) |
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Q15 |
Q14 |
Q13 |
Q12 |
Q11 |
Q10 |
Q9 |
Q8 |
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GB/T精度等級(jí) |
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齒廓總偏差 |
1～2 |
2～4 |
3～4 |
4～5 |
5～6 |
6～7 |
7～8 |
8 |
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螺旋線總偏差 |
2～5 |
2～5 |
3～6 |
4～7 |
4～7 |
5～8 |
6～8 |
6～9 |
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單個(gè)齒距偏差 |
0～3 |
1～2 |
2～3 |
3～4 |
4～5 |
5～6 |
6～7 |
8 |
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徑向跳動(dòng) |
1～4 |
2～6 |
3～7 |
4～7 |
5～8 |
6～9 |
7～11 |
8～12 |
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徑向綜合總公差 |
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4～6 |
4～7 |
5～9 |
6～9 |
7～10 |
8～11 |
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一齒徑向綜合總公差 |
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4～7 |
4～8 |
5～9 |
5～10 |
6～11 |
7～12 |
AGMA的螺旋線總偏差定義在法平面上，GB/T定義在端平面上，二者均在基圓切平面上計(jì)值。對(duì)于大直徑、高精度齒輪，GB/T給出的螺旋線總偏差值比AGMA更嚴(yán)。
3 主要偏差項(xiàng)目的精度等級(jí)對(duì)照
為了有一個(gè)直觀的概念，大致估出GB/T和AGMA兩標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在此歸納整理出了齒廓總偏差、螺旋線總偏差、單個(gè)齒距偏差、徑向跳動(dòng)、徑向綜合總公差和一齒徑向綜合公差之間的精度對(duì)應(yīng)關(guān)系，見表4。
4 結(jié)語
本文對(duì)GB/T10095.1～2-2001和AGMA2000-A88的精度等級(jí)設(shè)置、公式與表格的應(yīng)用、齒廓偏差和螺旋線偏差進(jìn)行了分析比較；推薦給出了GB/T10095.1～2-2001的檢驗(yàn)組；經(jīng)過歸納整理給出了GB/T10095.1～2-2001和AGMA2000-A88部分偏差項(xiàng)目精度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以方便讀者使用兩標(biāo)準(zhǔn)。
專題信息 => 齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)GB/T10095.1～2001與AGMA200準(zhǔn).gif)