圓柱齒輪 檢驗實施規範 第4部分(fēn)：
表面結構和輪齒接觸斑點的檢驗
1範圍
GB/Z18620的這(zhè)一(yī)部分(fēn)提供了(le)關(guān)于齒輪齒面表面粗糙度和輪齒接觸斑點檢測方法的推薦文件。
本指導性技術文件所提供的數值不應作(zuò)為(wèi)嚴格的精度判據，而作(zuò)為(wèi)共同協議(yì)的關(guān)于鋼或鐵制齒輪的指南(nán)來(lái)使用。
2 引用标準
下(xià)列标準所包含的條文，通過在本指導性技術文件中引用而構成為(wèi)本指導性技術文件的條文。本指導性技術文件出版時(shí)，所示版本均為(wèi)有效。所有标準都會被修訂，使用本指導性技術文件的各方應探討(tǎo)使用下(xià)列标準最新(xīn)版本的可能(néng)性。
GB/T 131-1993 機械制圖 表面粗糙度符号、代号及其注法（eqv ISO 1302:1992）
GB/T1356-2001通用機械和重型機械用圓柱齒輪 标準基本齒條齒廓（idt ISO 53:1998）
GB/T3505-2000産品幾何技術規範 表面結構 輪廓法 表面結構的術語、定義及參數（eqv ISO 4287:1997）
GB/T 6062-1985 輪廓法觸針式表面粗糙度測量儀 輪廓記錄儀及中線制輪廓計（neq ISO 1880:1979）
GB/T 10095.1-2001漸開線圓柱齒輪 精度 第1部分(fēn)：輪齒同側齒面偏差的定義和允許值（idt ISO 1328-2:1997）
GB/T 10095.1-2001漸開線圓柱齒輪 精度第2部分(fēn)：徑向綜合偏差與徑向跳(tiào)動的定義和允許值（idt ISO 1328-2:1997）
GB/T10610-1998 産品幾何技術規範 表面結構 輪廓法評定表面結構的規則和方法（eqv ISO 4288:1996）
ISO11562:1996 産品幾何技術規範（GPS） 表面結構：輪廓方法 相位校(xiào)正濾波器(qì)的計量特征
ISO 13565-1：1996 産品幾何技術規範（GPS） 表面結構：輪廓方法 分(fēn)層功能(néng)性質的表面 第1部分(fēn)：濾波和一(yī)般測量條件
ISO13565-2：1996産品幾何技術規範（GPS） 表面結構：輪廓方法 分(fēn)層功能(néng)性質的表面 第2部分(fēn)：使用等效直線的實體(tǐ)比率曲線的高度特征
3 符号和定義
3．1符号
單項要素測量所用的偏差符号，用小寫字母（如(rú)f）加上(shàng)相應的下(xià)标組成；而表示若幹單項要素偏差組合的“總”偏差所用的符号，采用大寫字母（如(rú)F）加上(shàng)相應的下(xià)标組成。
|
fwβ |
齒面波度的波幅 |
μm |
|
bc1 |
接觸斑點的較大長度 |
% |
|
bc2 |
接觸斑點的較小長度 |
% |
|
hc1 |
接觸斑點的較大高度 |
% |
|
hc2 |
接觸斑點的較小高度 |
% |
|
lr |
精糙度輪廓的取樣長度 |
mm |
|
ln |
評定長度（不注明規定ln=5×lr見
GB/T3505-2000中表C2和GB/T10610-1998中4.4） |
mm |
|
Wr |
實體(tǐ)長度 |
% |
|
Mr1,Mr2 |
實體(tǐ)（粗糙度核心輪廓）分(fēn)段點 |
% |
|
Ra |
粗糙度輪廓的算(suàn)術平均偏差 |
μm |
|
Rk |
粗糙度核心輪廓深度 |
μm |
|
Rpk |
減去的峰高 |
μm |
|
Rυk |
減去的谷深 |
μm |
|
RZ |
粗糙度輪廓的最大高度（見GB/T3505） |
μm |
|
Z(x) |
縱坐标值 |
μm |
|
λ |
波長 |
mm |
|
λc |
截止波長（波紋度的截止短波長） |
mm |
|
λs |
粗糙度的截止短波長 |
mm |
3.2 術語和定義
3.2.1 通用術語
3.2.1.1 表面加工紋理(lǐ)
表面主要加工痕迹的方向（見圖1a）。
注：表面加工紋理(lǐ)通常是由所用的加工方法決定的。
3.2.1.2 粗糙度
粗糙度輪廓的微觀不平度（見3.2.2.1）。它是在加工過程中所形成的表面結構（微觀幾何形狀特性）的一(yī)種組成成分(fēn)，不包括波紋度和形狀偏差。
3.2.1.3波紋度
波紋度輪廓的不平度（見3.2.2.2）。它是表面形狀特性的一(yī)種組成成分(fēn)，粗糙度是疊加在它的上(shàng)面的（見圖1a,b,c）。通常，加工的齒輪輪齒表面的波紋度間(jiān)距顯著大于粗糙度間(jiān)距。
圖1
3.2.2 與評定表面輪廓有關(guān)的術語
3.2.2.1 粗糙度輪廓
粗糙度輪廓的通過波段是由λc與λs輪廓濾波器(qì)限定的（見ISO 11562：1996第3章），見圖1。
注
1 粗糙度輪廓是評定粗糙度輪廓參數的基礎
2理(lǐ)論在ISO 11562：1996的3.2中給出了(le)λc和λs之間(jiān)的聯系數。
3.2.2.2 波紋度輪廓
波紋度輪廓是在用輪廓濾波器(qì)λc後留下(xià)的長波成分(fēn)的周期性部分(fēn)
3.2.2.3 粗糙度輪廓的中線
粗糙度輪廓的中線是被輪廓濾波器(qì)λc所壓縮後的長波輪廓成分(fēn)（見ISO 11562：1996的3.2.1）。
注：粗糙度輪廓的中線是測量粗糙度輪廓縱坐标Z（x）的其準線，見圖2。
3.2.2.4 縱坐标值
所評定輪廓在任一(yī)位置x的高度。
3.2.2.5 粗糙度的取樣長度lr
用于識别所評定輪廓不平度特征的x軸方向的長度。粗糙度的取樣長度lr在數值上(shàng)同輪廓濾波器(qì)λc的特性波長相等（見GB/T3505）。
圖2 測量長度
3.2.2.6 評定長度ln
用于評定被測定輪廓的x軸方向的長度，評定長度可以包括一(yī)個(gè)或幾個(gè)取樣長度（見GB/T3505-2000中4.4）。
3.2.2.7 輪廓濾波器(qì)的截止波長λc
正弦波輪廓的波長，在這(zhè)一(yī)波長的幅值的50%被輪廓濾波器(qì)通過（見ISO 11562）。
3.2.2.8截止比
給定通過波段的長波截止波長與短波截止波長之比（見ISO11562）。
3.2.3 與表面粗糙度參數有關(guān)的術語
3.2.3.1粗糙度輪廓的最大高度RZ
在取樣長度内最大的輪廓峰高Zp與最大的輪廓谷深Zυ之和（見GB/T3505-2000中4.1.3和圖8）。
注：通常這(zhè)個(gè)參數是按五個(gè)連接的取樣長度的最大高度的平均值來(lái)測定的，這(zhè)評定長度就(jiù)包含五個(gè)取樣長度（見圖3）。
圖3 粗糙度輪廓的最大高度
3.2.3.2 粗糙度輪廓的算(suàn)術平均Ra
在取樣長度内縱坐标絕對值Z（x）的絕對值的算(suàn)術平均值（見GB/T3505-2000中4.2.1）。
Ra=
……………………（1）
式中：lr——Ra的取樣長度；
Z（x），Zi——縱坐标值。
注：算(suàn)術平均Ra是按五個(gè)連接的取樣長度組成的評定長度來(lái)确定的（見圖4和GB/T10610）。
3.2.4輪齒波度
波度是齒面的周期性波紋度，波度的特殊形狀有以下(xià)特征：
——表面加工紋理(lǐ)接近平行于（同相齧齒輪的）接觸線；
——投影在節圓上(shàng)（在回轉平面内）的波紋數為(wèi)整數，見圖5；
——它們是産生(shēng)噪聲的一(yī)個(gè)可能(néng)原因。
圖5 斜齒輪的波度
4表面結構
試驗研究和使用經驗表明，在表面結構等級和齒輪承載能(néng)力狀況之間(jiān)存在某種關(guān)系。GB/T3480叙述了(le)表面粗糙度對輪齒點蝕和彎曲強度的影響，在ISO/TR 13989中論述了(le)粗糙度對膠合的影響。
同粗糙度一(yī)樣，波紋度和表面結構的其他特征也(yě)會影響材料的表面抗疲勞能(néng)力，因此，當需要高标準的性能(néng)和可靠性時(shí)，要細心地記錄未濾波的輪廓來(lái)反映輪齒表面結構。
在本指導性技術文件中沒有推薦适用于特定用途的表面粗糙度、波紋度的等級和表面加工紋理(lǐ)的形狀或類型，也(yě)未鑒别這(zhè)種表面不平度的成因。
注意——要強調的是：在規定輪齒現(xiàn)在結構的特征極限值之前，齒輪設計者和齒輪工程師們應熟悉有關(guān)的國家标準和這(zhè)方面的其他文獻，參見第2章的引用标準。
5 功能(néng)考慮
受表面結構影響的輪齒功能(néng)特性可以分(fēn)為(wèi)幾類：
——傳動精度（噪聲和振動）；
——表面承載能(néng)力（如(rú)點蝕=膠合和磨損）；
——變曲強度（齒根過渡曲面狀況）。
5.1 傳動精度
表面結構包含兩個(gè)主要特征：粗糙度和波紋度。
表面波紋度或齒面波度會引起傳動誤關(guān)，這(zhè)種影響依賴波紋的紋理(lǐ)相對于瞬間(jiān)接觸線和接觸迹線的方向，如(rú)果波紋的紋理(lǐ)平行于瞬時(shí)接觸線或接觸區（垂直于接觸迹線），齒輪齧合時(shí)會出現(xiàn)一(yī)個(gè)高音(yīn)的刺耳聲（高于齧合頻率的古怪的諧波成分(fēn)）。
在少數情況下(xià)，表面粗糙度會使齒輪噪聲的特性産生(shēng)差異（光滑的齒面與粗糙的比較），一(yī)般它對齒輪齧合頻率的噪聲及其諧波成分(fēn)不産生(shēng)影響。
5.2承載能(néng)力
表面結構可在兩個(gè)大緻的方面影響輪齒耐久性：齒面劣化(huà)和輪齒折斷。
5.2.1 齒面劣化(huà)
齒面劣化(huà)有磨損、膠合中擦傷和點蝕等。齒廓上(shàng)的表面粗糙度和波紋度與此有關(guān)。表面結構、溫度和潤滑劑決定影響齒面耐久性的彈性流體(tǐ)動力（EHD）膜的厚度。
5.2.2 彎曲強度
輪齒折斷可能(néng)是疲勞（高循環應力）的結果，表面結構是影響齒根過渡區應力的一(yī)個(gè)因素。
5.3測量方法的影響
測量方法的儀器(qì)、定位、方向和分(fēn)析（濾波器(qì)等）必須選擇得使其能(néng)體(tǐ)現(xiàn)輪齒的功能(néng)區域和接觸迹線。
6圖樣上(shàng)應标注的數據
當用戶已規定時(shí)，或當設計和運行要求必需時(shí)，在圖樣上(shàng)應标出完工狀态表面粗糙度的适當的數值。如(rú)圖6a和b所示。
圖6
7測量儀器(qì)
觸針式測量儀器(qì)通常用來(lái)測量粗糙度。可采用以下(xià)幾種類型的儀器(qì)來(lái)進行測量，不同的測量方法對測量不确定度的影響有不同的特性（見圖7）。
a) 在被測表面上(shàng)滑行的一(yī)個(gè)或一(yī)對導頭的儀器(qì)（儀器(qì)有一(yī)平直的基準平面）；
b) 一(yī)個(gè)在具有名義表面形狀的基準平面上(shàng)滑行的導頭；
c) 一(yī)個(gè)具有可調整的或可編程的導頭組合一(yī)起的基準線生(shēng)成器(qì)，例如(rú)，可由一(yī)個(gè)坐标測量機來(lái)實現(xiàn)基準線；
d) 用一(yī)個(gè)無導頭的傳感器(qì)和一(yī)個(gè)具有較大測量範圍的平直基準對形狀、波紋度和粗糙度進行評定。
圖7 儀器(qì)特性以及與制造方法相半的測量行程方向
根據國家标準，觸針的針尖半徑應為(wèi)2μm或5μm或10μm，觸針的圓錐角可為(wèi)60°或90°。此外，有關(guān)儀器(qì)特性的詳細資料見GB/T 6062，在表面測量的報(bào)告中應注明針尖半徑和觸針角度。
在對粗糙度或波紋度進行測量時(shí)，需要有無導頭傳感器(qì)和一(yī)個(gè)被限定截止的濾波器(qì)，它壓縮表面輪廓的長波成分(fēn)或短波成分(fēn)。測量儀器(qì)僅适用于某些(xiē)特定的截止波長，表1給出了(le)适當的截止波長的參考值。必須要認真選擇合适的觸針針尖徑、取樣長度和截止濾波器(qì)，見GB/T6062、GB/T10610和ISO11562，否則測量中就(jiù)會出現(xiàn)系統誤差。
根據波紋度、加工紋理(lǐ)方向和測量議(yì)器(qì)的影響的考慮，可能(néng)要選擇一(yī)種不同的載止值。
表1濾波和截止波長
|
模數/mm |
标準工作(zuò)齒高/mm |
标準截止波長/mm |
工作(zuò)齒高内的截止波數 |
|
1.5 |
3.0 |
0.2500 |
12 |
|
2.0 |
4.0 |
0.2500 |
16 |
|
2.5 |
5.0 |
0.2500 |
20 |
|
3.0 |
6.0 |
0.2500 |
24 |
|
4.0 |
8.0 |
0.8000 |
10 |
|
5.0 |
10.0 |
0.8000 |
12 |
|
6.0 |
12.0 |
0.8000 |
15 |
|
7.0 |
14.0 |
0.8000 |
17 |
|
8.0 |
16.0 |
0.8000 |
20 |
|
9.0 |
18.0 |
0.8000 |
22 |
|
10.0 |
20.0 |
0.8000 |
25 |
|
11.0 |
22.0 |
0.8000 |
27 |
|
12.0 |
24.0 |
2.5000 |
30 |
|
16.0 |
32.0 |
2.5000 |
13 |
|
20.0 |
40.0 |
2.5000 |
16 |
|
25.0 |
50.0 |
2.5000 |
20 |
|
50.0 |
100.0 |
8.0000 |
12 |
8 齒輪齒面表面粗糙度的測量
本章論述了(le)各參數的優先值、截止波長和評定長度以及漸開線圓柱齒輪輪齒和齒根過渡區表面結構的測量方法。
在測量表面粗糙度時(shí)，觸針的軌迹應與表面加工紋理(lǐ)的方向相垂直，見圖7和圖8中所示方向。測量還應垂直于表面，因此，觸針應盡可能(néng)緊跟齒面的變曲的變化(huà)。
在對輪齒齒根的過渡區表面粗數度測量時(shí)，整個(gè)方向應與螺旋線正交，因此，需要使作(zuò)一(yī)些(xiē)特殊的方法，圖8中表示了(le)一(yī)種适用的測量方法，傳感器(qì)的頭部，在觸針前面，有一(yī)半徑為(wèi)r（小于齒根過渡曲線的半徑R）的導頭，安裝在一(yī)根可旋轉的軸上(shàng)，當該軸轉過角度約100°時(shí)，觸針的針尖描繪出一(yī)條同齒根過渡區接近的圓弧。當齒根據過渡區足夠大，并且該裝置仔細的定位時(shí)方可進行粗糙度測量。
注：導頭直接作(zuò)用于表面，應使半徑r>50λc，以避免因導頭引起的測量不确定度。
圖8 齒根過渡曲面粗糙度的測量
使用導頭形式的測量儀器(qì)進行測量還有另一(yī)種辦法，選擇一(yī)種适當的注塑材料（如(rú)樹脂等）制作(zuò)一(yī)個(gè)相反的複制器(qì)。當對較小模數齒輪的齒根過渡部分(fēn)的粗糙度進行測量時(shí)，這(zhè)種方法是特别有用的。在使用這(zhè)種方法時(shí)，應記住在評定過程中齒廓的記錄曲線的凹凸是相反的。
8.1評定測量結果
直接測得的粗糙度參數值，可直接與規定的允許值比較。
參數值通常是按沿齒廓取的幾個(gè)接邊的取樣長度上(shàng)的平均值确定的，但(dàn)是應考慮到表面粗糙度會高測量行程有規律地變化(huà)，因此，确定單個(gè)取樣長度的粗糙度值，可能(néng)是有益的。為(wèi)了(le)改進測量數值的統計上(shàng)的準确定性，可從幾個(gè)平行的測量迹線計算(suàn)其算(suàn)術平均值。
如(rú)不用相對于基準有關(guān)的導頭測量輪廓可望獲得最好(hǎo)(hǎo)的結果，這(zhè)就(jiù)是第7章中7b和7d所提到的那種設備情況。
參見第7章中粗糙度、波紋度、形狀和形狀偏差同時(shí)被評定的情況。
在此情況下(xià)，為(wèi)了(le)将粗糙度從輪廓的較長波長的組成中分(fēn)離出來(lái)，在按ISO11562和GB/T10610用相位校(xiào)正濾波器(qì)進行濾波之前，首先必須将名義的形狀成分(fēn)消除。
當齒輪齒廓太小，以緻無法在5個(gè)接連的取樣長度進行測量時(shí)，允許在分(fēn)離的齒上(shàng)取單個(gè)取樣長度進行測量（見GB/T10610-1998第7章），但(dàn)必須在參數符号後面附注取樣長度的個(gè)數，例如(rú)：RZ1、RZ3。
為(wèi)了(le)避免使用濾波器(qì)時(shí)評定長度的部分(fēn)損失，可以在沒有标準濾波過程的情況下(xià)，在單個(gè)取樣長度評定粗糙度。圖9說(shuō)明為(wèi)消除形狀成分(fēn)等，将（沒有濾波器(qì)）軌迹輪廓細分(fēn)為(wèi)短的取樣長度l1、l2、l3等所産生(shēng)的濾波效果。為(wèi)了(le)同标準方法的濾波結果相比較，取樣長度應與截止值λc為(wèi)同樣的值。
圖9取樣長度和濾波的影響
8.2參數值
從對數得出的值應該與規定值進行比較，規定的參數值應優先從表2和表3中所給出的範圍中選擇，無論是Ra還是RZ 均可作(zuò)為(wèi)一(yī)種判斷依據，但(dàn)是，兩者不應在同一(yī)部分(fēn)使用。
在GB/T10095.1中規定的齒輪精度等級和表2和表3中粗糙度等級之間(jiān)沒有直接的關(guān)系。
注：在關(guān)于Ra和RZ 的表中，相同的表面狀況等級并不與特定的制造工藝對相應，這(zhè)一(yī)點尤其适用表中1級到4級的表列值。
表2 算(suàn)術平均偏差Ra的推薦極限值
|
等級 |
Ra |
|
模數/mm |
|
m>6 |
6≤m≤25 |
m>25 |
|
1 |
|
0.04 |
|
|
2 |
|
0.08 |
|
|
3 |
|
0.16 |
|
|
4 |
|
0.32 |
|
|
5 |
0.5 |
0.63 |
0.80 |
|
6 |
0.8 |
1.00 |
1.25 |
|
7 |
1.25 |
1.6 |
2.0 |
|
8 |
2.0 |
2.5 |
3.2 |
|
9 |
3.2 |
4.0 |
5.0 |
|
10 |
5.0 |
6.3 |
8.0 |
|
11 |
10.0 |
12.5 |
16 |
|
12 |
20 |
25 |
32 |
表3微觀不平度十點高度R 的推薦極限值
|
等級 |
R |
|
模數/mm |
|
m>6 |
6≤m≤25 |
m>25 |
|
1 |
|
0.25 |
|
|
2 |
|
0.50 |
|
|
3 |
|
1.0 |
|
|
4 |
|
2.0 |
|
|
5 |
3.2 |
4.0 |
5.0 |
|
6 |
5.0 |
6.3 |
8.0 |
|
7 |
8.0 |
10.0 |
12.5 |
|
8 |
12.5 |
16 |
20 |
|
9 |
20 |
25 |
32 |
|
10 |
32 |
40 |
50 |
|
11 |
63 |
80 |
100 |
|
12 |
125 |
160 |
200 |
8.3粗糙度輪廓的實體(tǐ)比率曲線
本章的以下(xià)各條對與高應力接觸表面相關(guān)的表面粗糙度的功能(néng)特性的各參數用實體(tǐ)比率曲線作(zuò)了(le)規定（見GB/T3505）。
對于高應力接觸表面，将其形狀偏差和波紋度偏差的規定極限值保持在一(yī)個(gè)很小值的範圍内是很重要的。
這(zhè)些(xiē)參數描述了(le)實體(tǐ)比率曲線的形狀，從而說(shuō)明粗糙度廓的高度和特性。首先要有一(yī)張全面有代表性的、無誤差的，經過濾波的粗糙度輪廓圖。才能(néng)進行下(xià)文中叙述的表面結構的評定過程。
8.3.1實體(tǐ)比率曲線的有關(guān)術語
a)截止線：一(yī)條平行于中線切割粗糙度輪廓的線（見圖10a）；
b)實體(tǐ)長度；截線所截位于輪廓峰内各段截線長度之和，用它與評定長度之比的百分(fēn)數表示（見GB/T3505-2000中3.2.14的輪廓的實體(tǐ)長度）。
8.3.2實體(tǐ)比率曲線的結構
在粗糙度輪廓的實體(tǐ)比率曲線上(shàng)每點的坐标：
a) 在x軸：用評定長度的百分(fēn)數表示的五個(gè)接連的取樣長度的實體(tǐ)長度；
b) 在 軸：粗糙度輪廓截線的縱坐标（見圖10a）。
8.3.3 實體(tǐ)比率曲線的參數
a)粗糙度核心輪廓：粗糙度核心輪廓是不包含有突出的峰點和深谷的粗糙度輪廓（見ISO13565-2:1996中3.1）；
b)核心粗糙度深度Rk（μm）:核心粗糙度深度是粗糙核心輪廓的深度（圖10b）（見ISO 13565-2：1996中3.1.1）；
圖10按ISO13565-2規定的實體(tǐ)比率曲線的特性值
c) 實體(tǐ)區段Mr1(%):是為(wèi)突峰從粗糙度核心輪廓分(fēn)開的截線而确定的實體(tǐ)區段Mr1（見ISO 13565-2：1996中3.1.2）;
d) 實體(tǐ)區段Mr2(%):是為(wèi)深谷從粗糙度核心輪廓分(fēn)開的截線而确定的實體(tǐ)區段Mr2（見ISO 13565-2：1996中3.1.2）
e) 削減的峰高Rpk(μm):是粗糙度核心輪廓之上(shàng)的突出的峰的平均高度（見ISO 13565-2：1669中3.28）;
f) 削減的谷深Rυk(μm):穿過粗糙度核心輪廓的谷底的平均深度值（見ISO13565-2：1996中3.3）。
注：8.3.5中的平均方法減少了(le)界外值對Rpk和Rυk的影響。
8.3.4 實體(tǐ)比率曲線的測量條件
a）實體(tǐ)比率曲線的測量儀器(qì)：使用觸針式儀器(qì)來(lái)測定實體(tǐ)比率曲線的參數，此儀器(qì)用幾何表面或基準線生(shēng)成器(qì)對觸針軌迹進行控制。
b)測量方向：應選擇給出粗糙度最大值的測量路(lù)程。
8.3.5實體(tǐ)比率曲線的參數的确定
8.3.5.1 Rk、Mr1、Mr2的确定
在橫坐标Mr1和Mr2之間(jiān)取間(jiān)距40%的分(fēn)段，貫穿實體(tǐ)比率曲線，畫一(yī)條相對于x軸斜率最小的平均直線，見圖11。假如(rú)有兩個(gè)或多個(gè)斜率相同的線段，則選定較接近曲線較高端的線段，此直線在0%和100%處兩點縱坐标之間(jiān)的差值等于Rk。
圖11 Rk、Mr1和Mr2特性值的确定與測量
8.3.5.2 Rpk和Rυk的确定
從0%和100%處的Z軸上(shàng)交點畫切向粗糙度輪廓的橫截線A和B，見圖11和12，确定線A以上(shàng)的粗糙度輪廓所圍面積AA和線B以下(xià)的谷部輪郭所圍的面積BA。
在0%處的 軸方向與在線段c1—a1以上(shàng)構造出一(yī)個(gè)面積等于BA的直角三角形a2b2c2。
邊上(shàng)c1—b1與Rpk相等，邊長c1—b2與Rυk相等。
對不同粗糙度輪廓的實體(tǐ)比率曲線的對比，說(shuō)明了(le)如(rú)何利用實體(tǐ)比率曲線來(lái)估計給定表面對表面損傷的相對抵抗能(néng)力。
8.3.6實體(tǐ)比率曲線的參數Rk、Rpk、Rυk的應用
圖11闡明Rk不能(néng)僅以輪廓深度值來(lái)表示，還要有實體(tǐ)比率的主要部分(fēn)的斜率值。
實體(tǐ)比率曲線的斜率是十分(fēn)重要的，它的值表明了(le)在更深地進入核心輪廓時(shí)實體(tǐ)比率的增加趨勢，因此Rk對表面的承載能(néng)力有重要意義。
圖12 Rpk和Rυk的測定
ISO13565-2借助于3條直線的參數描述了(le)實體(tǐ)比率曲線的形狀，它将輪廓總深度細分(fēn)為(wèi)：
——突峰區域（與初始運轉狀況有關(guān)，例如(rú)磨合和磨損）；
——核心區域（與承載能(néng)力、使用特性有關(guān)）；
——深谷區域（與潤滑=保存油有關(guān)）。
圖13說(shuō)明把突出的峰和谷從核心輪廓中分(fēn)離出來(lái)的方法。假如(rú)Rk等于0時(shí)（見圖13a），圖中清楚地表明了(le)峰和谷的明顯分(fēn)離。圖13b表明了(le)Rk值的擴展（向中間(jiān)的直線兩邊），除去表面很突出的峰和谷，具有接近高斯分(fēn)布的縱坐标。
雖然計量學上(shàng)确定實體(tǐ)比率曲線的參數，并不比确定齒輪的Ra或R 1）（1）Beyer,Eckolt,Hillmann,Witteklpf用掃描電子(zǐ)顯微鏡和觸針式測量表面儀器(qì)研究輪齒齒面PTB報(bào)告PTB-F-2（1987年11月(yuè)(yuè)）。）更困難，但(dàn)實體(tǐ)比率曲線的參數所能(néng)提供的信息，對當前要使用來(lái)說(shuō)研究得還不夠充分(fēn)。因此，目前還不能(néng)給出那些(xiē)參數的推薦值。
圖13 粗糙度核心區域對突峰和深谷的量值的影響及其特性
9能(néng)輪齒接觸斑點的檢驗
本章将對獲得與分(fēn)析接觸斑點的方法進行解釋，還給出對齒輪精度估計的指導。
檢測産品齒輪副在其箱體(tǐ)内所産生(shēng)的接觸斑點，可以幫助我們對輪齒間(jiān)載荷分(fēn)布進行評估。
産品齒輪與測量齒輪的接觸斑點，可用于裝配後的齒輪的螺旋線和齒廓精度的評估。
9.1 檢測條件
9.1.1精度
産品齒輪與測量齒輪副輕載下(xià)的接觸斑點，可以從安裝在機架上(shàng)的齒輪相齧合得到。為(wèi)此，重要的是，齒輪軸線的不平行度，在等于産品齒輪齒寬的長度上(shàng)的數值，盡可能(néng)在接近的位置上(shàng)測定，不得超過0.005mm。同時(shí)也(yě)要保證測量齒輪的齒寬不小于産品齒輪的齒寬，通常這(zhè)意味着對于斜面齒輪需要一(yī)個(gè)專用的測量齒輪，對于大齒輪來(lái)說(shuō)，這(zhè)樣的測量齒輪可以是一(yī)個(gè)特制的産品齒輪的樣品，并保留它，便于作(zuò)為(wèi)備件替換損壞了(le)的齒輪。
相配的産品齒輪副的接觸斑點也(yě)可以在相齧合的機架上(shàng)獲得。
9.1.2載荷分(fēn)布
産品齒輪副在其箱體(tǐ)内的輕載接觸斑點，有助于評估載荷的可能(néng)分(fēn)布，在其檢測過程中，齒輪的軸頸應當位于他們的工作(zuò)位置，這(zhè)可以通過對軸承軸頸加墊片調整來(lái)達到。
9.1.3印痕塗料
适用的印痕塗料有：裝配工的藍色印痕塗料和其他專用塗料。應選擇那些(xiē)能(néng)确保油膜層厚度在0.006～0.012mm的應用方法。
9.1.4 印痕塗料層厚度的标定
這(zhè)對判明接觸斑點的檢查結果是很重要的，操作(zuò)者掌握了(le)穩定的工藝後，就(jiù)可來(lái)确立印痕塗料層的厚度，在垂直于切平面的方向上(shàng)以一(yī)個(gè)已知小角度移動齒輪的軸線，即在軸承座上(shàng)加墊片并觀察接觸斑點的變化(huà)，這(zhè)标定工作(zuò)應該有規範地進行以确保印痕塗料、測試載荷和操作(zuò)工人(rén)的技術都不改變。
9.1.5測試載荷
用于獲得輕載接觸斑點所施加的載荷，應能(néng)恰好(hǎo)(hǎo)保證被測齒面保持穩定的接觸。
9.1.6記錄測試結果
接觸斑點通常以畫草圖、照片、錄像記錄下(xià)來(lái)，或用透明膠帶覆蓋在接觸斑點上(shàng)，再把粘住接觸斑點的塗料的膠帶撕下(xià)來(lái)，貼在優質的白卡片上(shàng)。
9.2操作(zuò)者的培訓
要完成以上(shàng)操作(zuò)的人(rén)員(yuán)，應訓練正确地操作(zuò)，并定期檢查他們的效果，以确保操作(zuò)效能(néng)的一(yī)緻性。
9.3接觸斑點的判斷
接觸斑點可以給出齒長方向配合不準确的程度，包括齒長方向的不準确配合和波紋度，也(yě)可以給出齒廓不準确性的程度，必須強調的是作(zuò)出的任何結論都帶有主觀性，隻能(néng)是近似的并且依賴于有關(guān)人(rén)員(yuán)的經驗。
9.3.1與測量齒輪相齧的接觸斑點
圖14到圖17所示的是産品齒輪與測量齒輪對滾産生(shēng)的典型的接觸斑點示意圖。
9.3.2齒輪精度的接觸斑點
圖18和表4、表5給出了(le)在齒輪裝配後（空載）檢測時(shí)，我們所預計的在齒輪精度等級和接觸斑點分(fēn)布之間(jiān)關(guān)系的一(yī)般指示，必須記住實際的接觸斑點不一(yī)定同圖18中所示的一(yī)緻，在齧合機架上(shàng)所獲得的齒輪檢查結果應當是相似的。
注：圖18、表4和表5對齒廓和螺旋線修形的齒面是不适用的。
注意：這(zhè)些(xiē)表格試圖描述那些(xiē)從通過直接的測量，證明符号表列精度的齒輪副中獲得的最好(hǎo)(hǎo)接觸斑點，不要把它們理(lǐ)解為(wèi)證明齒輪精度等級的可替代方法。
圖18接觸斑點分(fēn)布的示意圖
表4 斜齒輪裝配後的接觸斑點
|
精度等級按GB/T10095 |
bc1
占齒寬的百分(fēn)比 |
hc1
占有效齒面高度的百分(fēn)比 |
bc2
占齒寬的百分(fēn)比 |
hc2
占有效齒面高度的百分(fēn)比 |
|
4級及更高
5和6
7和8
9至12 |
50%
45%
35%
25% |
50%
40%
40%
40% |
40%
35%
35%
25% |
30%
20%
20%
20% |
表5直齒輪裝配後的接觸斑點
|
精度等級按GB/T10095 |
bc1
占齒寬的百分(fēn)比 |
hc1
占有效齒面高度的百分(fēn)比 |
bc2
占齒寬的百分(fēn)比 |
hc2
占有效齒面高度的百分(fēn)比 |
|
4級及更高
5和6
7和8
9至12 |
50%
45%
35%
25% |
70%
50%
50%
50% |
40%
35%
35%
25% |
50%
30%
30%
30% |
附錄A
（标準的附錄）
用接觸斑點控制齒輪輪齒的齒長方向配合精度
A1目的
本附錄叙述用接觸斑點來(lái)規定和控制齒輪輪齒的齒長方向配合精度。
論述接觸斑點的兩種産生(shēng)辦法：
——靜态方法，通過軟塗層的轉移；
——動态方法，通過硬塗層的磨損。
A2應用
A2.1典型用途
用接觸斑點作(zuò)定量和定性控制齒輪的齒長方向配合精度的方法，經常用于以下(xià)場(chǎng)合：大齒輪不能(néng)裝在現(xiàn)成的檢查儀上(shàng)及工作(zuò)現(xiàn)場(chǎng)沒有檢查儀可用。其優點是：
——測試工具的便于攜帶；
——可以測試其他方法不能(néng)測試的大型和複雜的表面；
——測試簡單和快(kuài)捷；
——如(rú)果通過适當的标定，測試結果具用可再現(xiàn)性；
——對裝配狀況的敏感性，例如(rú)軸承配合不良和齒輪箱變形；
——可以探測微小的齒長方向配合誤差和系統差的能(néng)力，例如(rú)齒面波度，這(zhè)在導程和齒廓檢測曲線圖裏并不表現(xiàn)；
——能(néng)夠評定輪齒的配合性，包括大齒輪和小齒輪的疊加或累積偏差的作(zuò)用，這(zhè)在導程和齒廓檢測曲線圖裏并不表現(xiàn)；
——能(néng)評定整個(gè)齒面，而不是單單一(yī)條表示齒廓或齒長方向配合的曲線。
A2.2特定應用領域
一(yī)些(xiē)使用接觸斑點測試方式的例子(zǐ)：
——船艦用大型齒輪；
——高速齒輪；
——船艦和高速齒輪箱的現(xiàn)場(chǎng)組裝；
——起重機、提升機、橋、微波天線等的開式末級傳動齒輪的裝配；
——圓錐齒輪；
——航天齒輪。
A2.3使用方法
靜态方法：通過小齒輪和大齒輪之間(jiān)一(yī)層薄薄的塗層轉移來(lái)完成，不加載荷，一(yī)般用手轉動。
動态方法：需要可控制的遞增适當的載荷并按設計規定的動轉速度來(lái)完成。
A3 使用說(shuō)明
A3.1靜态方法
接觸斑點檢測，使一(yī)個(gè)齒輪的齒上(shàng)的規定厚度的印痕塗料轉移到相配齒輪的齒上(shàng)。将接觸斑點檢測的結果與規定的斑點作(zuò)比較。這(zhè)規定斑點是分(fēn)析想要的無載荷接觸狀況得出的，或按類似齒輪副的經驗得出的。這(zhè)技術與精密儀器(qì)和精密機床的接觸表面的手工配合或刮研相類似。
A3.2動态方法
接觸斑點是靠受載區域的齧合面塗層被磨掉來(lái)顯示的，觀察和記錄随着載荷增加短期轉動後的斑點。典型載荷遞增最為(wèi)5%，25%，50%，75%和100%用所得到的接觸斑點進行比較，以保證在規定工作(zuò)條件下(xià)，觀察到輪齒逐漸發展的接觸面積達到設計的接觸面大小。
A4測試器(qì)具和材料
a) 清洗劑
b) 印痕的塗料
c)——紅(hóng)丹；
——專用塗料；
——基礎顔料和油的混合物；
——普魯士藍軟膏；
——染料滲透顯示劑，噴霧器(qì)包裝的白色粉劑，作(zuò)為(wèi)裂紋探傷檢測滲秀顯示劑套件之一(yī)（有銷售）；
——劃線用藍油。
c)記錄手段：
——照相；
——和輪齒一(yī)樣大小的透明膠帶和白紙；
——畫草圖。
d)标定用量具：
——精密墊片或塞尺；
——千分(fēn)表。
A5靜态方法
A5.1測試
A5.1.1軸線的校(xiào)正
當沒有現(xiàn)成的齒輪箱體(tǐ)可用或齒輪在車間(jiān)測試，以便以後在現(xiàn)場(chǎng)裝配，車間(jiān)使用試驗台架和轉動夾具把齒輪定位在正确的相互位置上(shàng)。必須保證齒輪軸線在同一(yī)平面上(shàng)并且相互平行，即使0.00010rad微小的軸線對準誤差，對測試結果的再現(xiàn)性将産生(shēng)有害影響。典型的測試程序，是把一(yī)個(gè)精密直尺橫置于齒輪軸上(shàng)，将精密塊墊于直徑較小的軸和直尺之間(jiān)，以補償軸半徑之差。把精密的水平儀放(fàng)在精密直尺的上(shàng)面，然後調速齒輪軸的高度，直至精密直尺水平為(wèi)止。在每對支承軸頸中間(jiān)重複這(zhè)個(gè)操作(zuò)程序，用精密測量來(lái)檢測支撐所測齒輪的兩軸之間(jiān)的中心距和軸線平行度。在作(zuò)接觸試驗的車間(jiān)常能(néng)找到帶易調整支承座的轉動夾具（齧合台架）。
如(rú)果在未裝配的齒輪箱内做接觸試驗時(shí)，則必須先保證齒輪箱以盡量高的精度放(fàng)置水平，以避免齒輪軸線的不對準，齒輪軸線偏移使接觸斑點測試結果受到影響，其影響的程度與在轉動夾具内測試是一(yī)樣的。
當裝配後齒輪箱重新(xīn)做接觸測試，其接觸斑點如(rú)果和調好(hǎo)(hǎo)水平而未裝配齒輪箱的測試結果有差别，這(zhè)反映出安裝時(shí)由于箱體(tǐ)變形而引起齒輪軸線産生(shēng)了(le)歪斜。
A5.1.2 測試程序
将準備測試的齒輪用清洗劑徹底清洗，清除任何污染和殘油。然後将小齒輪的三個(gè)或更多輪齒上(shàng)塗一(yī)層薄的印痕塗料，使用硬毛刷操作(zuò)，可以将普通25mm寬度油漆刷子(zǐ)的硬毛修剪成大約10mm長度，做成一(yī)把合适刷子(zǐ)。塗層要薄而均勻，沒有必要除掉所有的毛刷痕迹，因為(wèi)測試時(shí)這(zhè)些(xiē)痕迹會被抹平，塗層厚度應該在5～15μm之間(jiān)（見A5.2标定）。
小齒輪的輪齒塗完後應蓋起來(lái)，以免過于濺散，并在大齒輪的和跟小齒輪塗了(le)塗料的齒齧合的輪齒上(shàng)噴一(yī)層薄薄的顯像液膜。噴顯像液是為(wèi)了(le)消除齒面反光，以便觀察接觸斑點的試驗結果，而不要制作(zuò)一(yī)層會影響接觸斑點真實性的厚膜。
完成塗料塗刷後，操作(zuò)者轉動小齒輪，使其塗有塗料的輪齒和大齒輪相齧合，由助手在大齒輪上(shàng)施加一(yī)個(gè)足夠反力矩以保證接觸，然後把齒輪反轉回到原來(lái)位置，在輪齒的背面做上(shàng)記号，以便對接觸斑點進行觀察。這(zhè)個(gè)操作(zuò)程序至少要在大齒輪三個(gè)等距離的位置上(shàng)重複地做，以顯示由于擺動或其他周期性誤差所産生(shēng)接觸斑點的變異。
A5.1.3 記錄結果
得到的接觸斑點要用照相、畫草圖或透明膠帶記錄下(xià)來(lái)。一(yī)步成像照相和透明膠帶紙是最常用的方法。使用膠帶時(shí)把透明膠帶小心壓在接觸區域上(shàng)，然後再小心地把它撕取下(xià)來(lái)，貼在白紙上(shàng)，這(zhè)樣接觸斑點就(jiù)被保存在膠帶和白紙之間(jiān)。接觸斑點還可用黑白或彩色的靜電複印來(lái)複制。膠帶上(shàng)應編号以指明使用了(le)哪一(yī)個(gè)輪齒，同時(shí)在接觸斑點上(shàng)注明方向，齒的一(yī)哪一(yī)側齒面，哪是齒頂，哪是齒根。
接觸斑點的記錄紙帶可随現(xiàn)場(chǎng)裝配的齒輪備件一(yī)起提供。與現(xiàn)場(chǎng)裝配後的測試接觸斑點作(zuò)比較，驗證裝配是否正确。
A5.2标定
為(wèi)了(le)使測試結果有意義和可再現(xiàn)性，印痕塗料層的厚度必須控制且前後一(yī)緻。
印痕塗料層厚度可以很容易地通過以下(xià)任意一(yī)種技術測定。
A5.2.1 作(zuò)為(wèi)接觸試驗的一(yī)部分(fēn)，小心地擡起小齒輪軸的一(yī)端軸承，其擡高量應足以使小齒輪軸傾斜面0.00010rad，記錄下(xià)接觸斑點，并使軸承在正常（水平）位置時(shí)在同一(yī)輪齒上(shàng)重複試驗，塗層厚度由接觸斑點的飄移量和角度為(wèi)100mm，則塗層厚度應為(wèi)0.010mm。
A5.2.2 另一(yī)個(gè)類似的考證操作(zuò)員(yuán)技術的方法是，用一(yī)塊标準平闆和精密直尺，在直尺的邊上(shàng)塗以印痕塗料，然後将直尺一(yī)端落在平闆上(shàng)，另一(yī)端放(fàng)在平闆上(shàng)已知厚度的墊片上(shàng)，則塗層厚度等于墊片厚度乘以接觸斑點長度和直尺長度的比值。
A5.2.3應該進行标定試驗并用為(wèi)測試試驗記錄的一(yī)部分(fēn)，印痕塗層厚度取決于操作(zuò)者的技巧和技術，如(rú)果是一(yī)個(gè)正規操作(zuò)接觸斑點的操作(zuò)人(rén)員(yuán)，則不必對其每一(yī)次試驗的技術進行重新(xīn)标定。可随時(shí)使用以上(shàng)标定方法标定塗層厚度并記錄其結果作(zuò)為(wèi)評判試驗或審查用。
A6 動态方法
A6.1試驗程序
每次試驗前，都要把待測試的輪齒用清洗液徹底洗淨，以除去任何污染和殘油，将小齒輪和大齒輪至少三個(gè)以上(shàng)的輪齒噴上(shàng)劃線用藍油，産生(shēng)的膜應光滑和薄。千萬不能(néng)造成過厚的膜，所以，每次做完試驗，應徹底用清洗液洗淨任何殘留在輪齒上(shàng)的藍油、污垢或油。
當輪齒被塗層後，給齒輪副一(yī)個(gè)載荷增量作(zuò)短時(shí)間(jiān)運行，然後停止，将其接觸斑點記錄下(xià)來(lái)，徹底清洗幹淨輪齒後在下(xià)一(yī)個(gè)載荷增量下(xià)重複運行以上(shàng)程序。整個(gè)操作(zuò)過程應至少在三個(gè)不同載荷上(shàng)重複進行。
A6.2記錄結果
接觸斑點的結果應照相或畫草圖加以記錄。
附錄B
（提示的附錄）
文獻目錄
1） GB/T 1357-1987 漸開線圓柱齒輪模數
2） GB/T1800.1-1997極限與配合 基礎 第1部分(fēn)：詞彙
3） GB/T2821-1992 齒輪幾何要素代号
4） GB/T3374-1992 齒輪基本術語
5） GB/T3480-1997 漸開線圓柱齒輪承載能(néng)力計算(suàn)方法
6） GB/Z18620.1-2002 圓柱齒輪 檢驗實施規範 第1部分(fēn)：輪齒同側齒輪的檢驗
7） GB/Z18620.2-2002圓柱齒輪 檢驗實施規範 第2部分(fēn)：徑向綜合偏差、徑向跳(tiào)動、齒厚和側隙的檢驗
8） GB/Z1860.3-2002 圓柱齒輪 檢驗實施規範 第3部分(fēn)：齒輪坯、軸中心距和軸線平行度
9） ISO/TR13989-1：2000齒輪 圓柱齒輪、圓錐齒輪和次雙曲面齒輪膠合承載能(néng)力的計算(suàn)方法 第1部分(fēn)：閃溫法
10） ISO/RT13989-2：2000 齒輪 圓柱齒輪、圓錐齒輪和準雙曲面齒輪膠合承載能(néng)力的計算(suàn)方法 第2部分(fēn)：積分(fēn)溫度法
11） ANSI/AGMA 2000-A88齒輪分(fēn)級和檢測手冊 未安裝的直齒輪和斜齒輪的公差和測量方法（1992修訂版附錄D）
12） Beyer,Eckolt,Hillmann,Wittekopf,用掃描電子(zǐ)顯微鏡和觸針式測量表面儀器(qì)研究輪齒齒面PTB報(bào)告PTB-F-2（1987年11月(yuè)(yuè)）
