齿轮的加工误差

1.误差分类

齿轮的加工误差和安装误差都影响齿轮传动的使用要求。齿轮的加工误差主要来源于组成工艺系统的机床、刀具、夹具和齿轮坯的误差及其安装误差。由于齿轮的齿形较复杂，故引起齿轮加工误差的因素也较多。齿轮加工的方法很多，机械加工中就渐开线齿形的形成原理来分有成形法和范成法两种，其中滚齿是应用最广且最具有代表性的一种范成加工方法。现以滚齿为例进行分析，其加工示意如图7-1所示。齿轮齿廓的形成是滚刀通过传动链对齿轮毛坯做周期性地连续强迫运动的结果，因而加工误差是齿轮转角的函数，具有周期性是齿轮误差的特点。

图7-1　滚齿加工

按误差的计量方向（图7-2）可分为径向误差、周向误差、法向误差和轴向误差等。径向误差按垂直于齿轮轴线的齿轮的半径方向计量；切向误差沿齿轮啮合线的方向来计量，此方向与基圆相切，又与齿面垂直；直齿轮的切向误差在端截面内计量；斜齿轮的切向误差在法向截面内计量，因此，斜齿轮的切向误差也称法向误差；周向误差沿齿轮分度圆的弧长方向计量；轴向误差沿齿轮的轴线方向计量。

图7-2　齿轮误差的计量方向

齿轮误差按其周期或频率特征可分为长周期误差和短周期误差。长周期误差也称低频误差，指被加工齿轮转过2π的范围内，误差出现一次最大值和最小值。短周期误差也称高频误差，指被加工齿轮转过2π的范围内，误差曲线上的峰、谷多次出现。

齿轮误差按其表现特征可分为齿廓误差、齿距误差、齿向误差和齿厚误差。齿廓误差指加工出来的齿廓不是理论的渐开线；齿距误差指加工出来的齿廓相对于工件的旋转中心分布不均匀；齿向误差指加工后的齿面沿齿轮轴线方向上的形状和位置误差；齿厚误差指加工出来的轮齿厚度相对于理论值在整个齿圈上不一致。

2.误差分析

1）影响传递运动准确性的主要误差

影响传递运动准确性的误差是指齿轮一转为周期的误差，即长周期误差，主要是由切齿加工中的几何偏心和运动偏心引起的。运动偏心是指在滚齿加工中，机床分度蜗轮对主轴有偏心，如图7-1中ke，引起齿轮坯运动不均，呈周期性变化。运动偏心引起切向误差，使轮齿在齿圈上分布不均，表现为齿距累积误差。几何偏心是指在加工中齿轮坯与机床主轴有间隙，或端面有跳动，或使用中齿轮与传动轴有间隙，如图7-1中re。几何偏心引起径向误差，表现为齿距不均、齿槽宽度不均、齿槽径向跳动等，因而在传动中侧隙发生周期性变化。

2）影响传动平稳性的主要误差

影响传动平稳性的误差是齿轮一转过程中的短周期误差，使齿轮传动瞬时速比发生变化，主要原因是在加工中机床蜗杆的几何偏心we（图7-1）和轴向窜动、刀具的偏心de（图7-1）和倾斜及刀具本身的制造误差，表现为单个齿距误差、齿廓误差等。

3）影响载荷分布均匀性的主要误差

齿轮轮齿载荷分布是否均匀与啮合齿面的接触状态有关，反映齿面接触状态的有齿高和齿宽两个方向的因素。影响齿高方向载荷分布均匀性的误差为齿廓误差，影响齿宽方向载荷分布均匀性的误差为螺旋线误差，主要是由机床刀架导轨与工作台回转轴线不平行、齿轮坯端面的跳动或芯轴歪斜等因素产生的。

4）影响侧隙的主要误差

齿轮副侧隙是指一对齿轮啮合时在非工作齿面间的间隙，影响这一间隙变动的主要因素有齿厚误差、齿距误差和齿廓误差等，其中齿厚偏差是影响齿侧间隙的主要因素。另外，两齿轮安装的中心距偏差、轴线不平行，也将直接影响侧隙的变动。