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农业机械齿轮副侧隙的设计计算

摘要：介绍了齿轮副侧隙的定义及存在必要性,最小法向侧隙的计算确定,怎样获取侧隙及调整和控制,齿厚极限偏差的计算确定和公法线长度测量,最后给出了齿轮副侧隙计算的excel表,实现自动计算.

关键词：农业机械；齿轮副侧隙；最小法向侧隙；齿厚极限偏差；公法线

0 引言

农业机械中能量的传递主要有机械传动、液力传动和电力传动,现在广泛采用的是机械传动.而机械传动系一般以齿轮传动为主体,其结构成熟、工作可靠、传递转矩的能力大、传动效率高以及成本较低,因而在农业机械中占主导地位.农业机械传动系齿多处于低速、大转矩的作用下,其齿轮往往属于大模数的重载荷齿轮.传动系的齿轮传动噪音也就成为农业机械的主要噪音源之一,随着ISO14000、ISO18000两项标准的相继颁布,控制齿轮传动噪音这一因素的重要性日趋明显.

当然产生齿轮传动噪音是多方面的,齿侧间隙只是原因之一.关于齿轮轮齿侧隙对噪声的影响,一般认为,如果侧隙过小,噪声会急剧增大,而侧隙稍大些对噪声的影响并不大；齿侧间隙的存在会产生齿间冲击,影响齿轮传动的平稳性.

1 侧隙的定义

在一对装配好的齿轮副中,侧隙j是相啮齿轮齿间的间隙,它是在节圆上齿槽宽度超过相啮合的轮齿齿厚的量.侧隙可以在法向平面上或沿啮合线（见图l）测量,但是它是在端平面上或啮合平面（基圆切平面）上计算和规定的.文章中的专业术语及其定义见表1.

2 最小法向侧隙的确定

齿轮副的侧隙是为保证齿轮转动灵活,齿轮润滑以及补偿齿轮的制造误差、安装误差和热变等造成的误差,必须在非工作面上留有适当的侧隙.侧隙的计算就是要确定这个最小法向侧隙.下文中为了便于说明我们列举一对圆柱齿轮,基本参数见下表2.设环境温度为20℃,工作时齿轮温度上升至t1等于55℃,箱体升温至t2等于30℃.

2.1 计算确定最小法向侧隙

参考《重型机械用圆柱齿轮检验规范》（JB/ZQ 4074-2006）,根据齿轮副的工作条件、工作速度、温度、负荷、润滑等条件来设计计算齿轮副的最小法向侧隙：

2.2 标准推荐的最小法向侧隙

参考《圆柱齿轮检验实施规范第2部分：径向综合偏差、径向跳到、齿厚和侧隙的检验》（GB/Z 18620.2-2008）的推荐,表4列出了对工业传动装置的最小侧隙,这传动装置是用黑色金属齿轮和黑色金属的箱体制造的,工作时节圆线速度小于15 m/s,其箱体、轴和轴承都采用常用的商业制造公差.

表4中的数值,也可用公式进行计算：

综合2.1、2.2的计算,对于这对圆柱齿轮副我们一般在0.083～0.198 mm范围内选取其最小侧隙.齿轮及安装精度较高、工作时需要正反转时可以取较小的侧隙值.

对于锥齿轮副参见《锥齿轮和准双曲面齿轮精度》（GB/T 11365-1989）,根据最小法向侧隙种类查取最小法向侧隙的值；也可参考下表5取值.

3 侧隙的调整和控制

对于平行轴齿轮副,获得侧隙的方法基本有两种：装配时调整中心距,如调整机床挂轮架上的中心距；若装配时中心距不能调整,就应在加工齿轮时把齿轮轮齿切簿,即减小齿厚.另外变厚渐开线齿轮副可以轴向移动调整两轮的侧隙.农业机械传动系齿轮副中心距基本上都是固定的,只能通过减小齿厚来调整侧隙.

对于锥齿轮副,在调整齿面接触区的位置、大小和形状的同时调整侧隙大小.当误差不是很大时,可以通过增减垫片厚度来调整两锥齿轮的安装距,使齿面接触区和侧隙符合设计要求.

4 齿厚的极限偏差及测量

4.1 齿厚的极限偏差计算