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锥齿轮副啮合侧隙的控制ANSI/AGMA 2005-B88锥齿轮设计手册的学习应用赵世纯 李灿摘要：锥齿轮副的啮合侧隙是锥齿轮设计、制造和安装的重要参数之一。如何确定、控制和检验锥齿轮副的侧隙并保证在安装时达到设计规定的侧隙要求，美国国家标准ANSI/AGMA2005-B88锥齿轮设计手册给锥齿轮设计制造和安装人员提供了相关资料。本文作者就标准的应用谈了一些自己的看法和体会。关键词：侧隙 最小法向许用侧隙 法向侧隙 圆周侧隙 轴向侧隙 侧隙变动量 安装距修正量前言在制造和安装锥齿轮副时应当保留一定的侧隙，其大小依齿轮的周节大小和工作条件而不同。侧隙对于齿轮安全运转是必需的。如果齿轮啮合太紧，运转时噪音会增大，磨损也会加剧，还可能出现齿面擦伤甚至断齿。如何确定锥齿轮副侧隙的大小？如何控制、检测和在安装使用锥齿轮副时达到设计规定的侧隙要求？这是我们设计制造和使用锥齿轮副的人员应该知道并严格遵照的。1 锥齿轮副侧隙的确定ANSI/AGMA 2005-B88锥齿轮设计手册中对锥齿轮侧隙的确定比GB11365锥齿轮和准双曲面齿轮 精度中侧隙的确定方法要简约、直观。1.1 最小法向许用侧隙 在“手册”第6节6.11大端法向许用侧隙中有如下描述： 侧隙的确定原则很复杂；为了补偿装配公差，必须要有侧隙；只有当一对齿轮啮合才存在侧隙；在齿轮齿厚的计算中要用到最小许用侧隙这个数据。 “手册”用表格给出了最小法向许用侧隙的推荐用值（在大端测量）。侧隙许用值与径节成反比（与模数成正比）。表1中给出两种精度范围的数值，一种是AGMA 49级，相当于GB11365 7级（不含7级）以下的精度；另一种是AGMA 1013级，相当于GB11365 7级（含7级）以上的精度。AGMA精度序号越大，精度越高；GB精度序号越高，精度越低。 用户在采用AGMA 1013级精度齿轮副时，希望更大些的侧隙，可以专门确定。但是采用49级精度齿轮副时却不宜减小表1中的数值，这是由于齿轮径向跳动和齿形误差较大的原因。表1 最小法向许用侧隙（在大端测量） 英制(英寸)公制(mm)径节AGMA精度等级模数AGMA精度等级49级1013级49级1013级1.001.250.0320.02425.0020.000.800.601.251.500.0270.02020.0016.000.640.481.502.000.0200.01516.0012.000.480.362.002.500.0160.01212.0010.000.400.302.503.000.0130.01010.008.000.320.243.004.000.0100.0088.006.000.240.184.005.000.0080.0066.005.000.200.155.006.000.0060.0055.004.000.160.126.008.000.0050.0044.003.000.120.098.0010.000.0040.0033.002.500.100.0810.0012.000.0030.0022.502.000.080.0612.0016.000.0030.0022.001.500.060.0516.0020.000.0020.0011.501.250.050.0420.0025.000.0020.0011.251.000.040.031.2 齿轮安装法向侧隙侧隙是通过在制造中控制齿厚获得的。根据大小轮轮齿弯曲强度的平衡和轮齿加工方法来决定侧隙量分配在哪个齿轮上。 “手册”用表格给出了齿轮安装法向侧隙范围的推荐值。为适应特殊的工况，要修改这些上下限。表2中给出的侧隙是齿面啮合最紧点的侧隙。齿面啮合最紧点以外位置的侧隙大小由齿轮精度决定。这就是说：当法向侧隙在下限，齿轮的周节差和周节累积误差大于表中推荐值范围时，齿面啮合最紧点以外位置的侧隙将超过推荐值的上限。表2 齿轮安装法向侧隙范围的推荐值 径节模数大端法向侧隙，英寸(mm)AGMA49级精度AGMA1013级精度1.001.25(25.0020.00)0.0320.046(0.811.17)0.0240.030(0.610.76)1.251.50(20.0016.00)0.0270.040(0.691.07)0.0200.026(0.510.66)1.502.00(16.0012.00)0.0200.032(0.510.81)0.0150.020(0.380.51)2.002.50(12.0010.00)0.0160.026(0.410.66)0.0120.016(0.300.41)2.503.00(10.008.00)0.0130.022(0.330.56)0.0100.013(0.250.33)3.004.00(8.006.00)0.0100.018(0.250.46)0.0080.011(0.200.28)4.005.00(6.005.00)0.0080.016(0.200.41)0.0060.008(0.150.20)5.006.00(5.004.00)0.0060.013(0.150.33)0.0050.007(0.130.18)6.008.00(4.003.00)0.0050.010(0.130.25)0.0040.006(0.100.15)8.0010.00(3.002.50)0.0040.008(0.100.20)0.0030.005(0.080.13)10.0012.00(2.502.00)0.0030.005(0.080.13)0.0020.004(0.050.10)12.0016.00(2.001.50)0.0030.005(0.080.13)0.0020.004(0.050.10)16.0020.00(1.501.25)0.0020.004(0.050.10)0.0010.002(0.030.05)20.0025.00(1.251.00)0.0020.003(0.050.08)0.0010.002(0.030.05)载重汽车驱动桥主减速器螺旋锥齿轮精度一般为GB11365-89 8级与AGMA2005-B88 8级大致相当。在选择最小法向许用侧隙和齿轮啮合最紧点法向侧隙范围的推荐值时，以按AGMA 49级选择为宜。 精度等级对照见表3。表3 精度等级对照 2 侧隙测量锥齿轮副的侧隙是啮合锥齿轮副在正确安装位置下，在检验机上，将百分表测头放置在大轮齿面大端节圆处，方向垂直于齿表面，在小轮固定不转的情况下，通过晃动大轮量得侧隙，此时的侧隙为旋转平面内的圆周侧隙，见图1。2.1 法向侧隙与圆周侧隙的关系式中：法向侧隙；圆周侧隙；大轮大端螺旋角；压力角。 图1 2.2 法向侧隙与轴向侧隙的关系 在检验机上我们可以采用测量沿大轮轴向方向的轴向侧隙的数值来换算法向侧隙。即在正确安装位置下，固定大小轮不转动，沿大轮轴向方向移动小轮消除啮合间隙。这个移动量的大小就是轴向侧隙，见图2。法向侧隙与轴向侧隙的关系： = = 图2 2.3 锥齿轮副装配时侧隙的控制一对锥齿轮优良的设计和制造质量只有通过正确的安装才能体现出来。为达到这一目的，大轮和小轮必须安装在准确的轴向位置上，以获得图纸规定的齿面接触图形和侧隙。一般情况下，装配时装配工唯一能控制的调整是大小轮的轴向位置。通常的做法是：在小轮轴承与壳体之间添加不同厚度的调整垫片，大轮是利用其支承轴承外侧的调整垫片或用调整螺母进行。调整的目的是使大小轮的安装距达到该对齿轮在配对检验时获得图样规定的接触图形和侧隙时的安装距要求。上述调整不能修正轴交角误差和偏置距误差。在检验机上作配对检验时，应在理论安装距位置上，前后调整小轮的轴向位置，使接触斑点的位置、形状、大小达到图样规定的要求后，再前后调整大轮的轴向位置，使啮合最紧处的侧隙大小达到图样规定的法向侧隙要求。在大轮等分的四方（或三方）上测量法向侧隙变动量，其值可参照GB11365侧隙变动公差FVJ ，在精度较高时，可根据使用要求适当压缩公差值。大小轮安装距的调整量通常规定在0.20mm范围内。若上述条件不能满足时，应更换齿轮副中的一个齿轮，重新按上述要求进行调整检验。合格后在成对齿轮上标注安装距修正量，供用户在安装时参照使用。修正量以0.10mm分级并注明安装距修正的方向。3 体会和看法3.1美国齿轮标准ANSI/AGMA 2005-B88和GB 11365-89是两套不同的标准。GB11365-89对圆周侧隙的规定是：“齿轮副按规定位置安装后，其中一个齿轮固定时，另一个齿轮从工作齿面接触到非工作齿面接触所转过的齿宽中点分度圆弧长”。在生产现场的检验机上，百分表的测头在齿宽中点垂直齿面上进行测量是困难的。ANSI/AGMA 2005-B88规定在大轮大端节圆处测量更符合生产现场实际。相应的圆周侧隙转换为法向侧隙的公式中，螺旋角就不应是中点螺旋角而是大轮大端螺旋角。3.2GB11365-89对齿轮副的最小法向侧隙规定有a.b.c.d.e 和h六种，最大法向侧隙要进行一系列的查表和计算。规定齿轮副的侧隙公差有A.B.C.D和H五种，同时还规定了齿厚公差。相比ANSI/AGMA2005-B88的按齿轮精度等级分两挡确定最小法向侧隙和法向侧隙范围来说要繁杂得多。同时ANSI/AGMA2005-B88也强调了AGMA1013级齿轮希望更大一些的侧隙，可以专门确定。但在采用AGMA49级齿轮时却不宜减小最小法向许用侧隙范围的推荐值。这些规定更加符合齿轮设计制造和安装使用的实际情况。而特殊工况下侧隙的确定，往往需要经过试验。3.3在齿轮副装配壳（箱）体上安装孔的尺寸和位置精度都合格的前提下，齿轮副的接触精度和法向侧隙完全由齿轮的实际安装距来保证。实际安装距对理论（图样规定）安装距的修正量是在配对检验机上，以获得该对齿轮副最佳接触精度和规定法向侧隙时确定的，修正量的大小和方向应刻写在该齿轮上。用户在装配齿轮