軸中心距偏差和軸線平行度公差新舊標(biāo)準(zhǔn)的主要區(qū)別

蒙遠(yuǎn)春 石岳林 施金芳

（杭州前進(jìn)齒輪箱股份有限責(zé)任公司，杭州 311202）

《漸開線圓柱齒輪精度》（JB 179—83）是機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，是機(jī)械工業(yè)部于1983年頒布的等效采用國際標(biāo)準(zhǔn)《平行軸漸開線圓柱齒輪——ISO精度制》（ISO 1328—1975）的標(biāo)準(zhǔn)?！稘u開線圓柱齒輪精度》（GB 10095—1988）是國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，相對于JB179標(biāo)準(zhǔn)覆蓋面擴(kuò)大，不再局限于機(jī)械行業(yè)。2002年標(biāo)準(zhǔn)變更為國家標(biāo)準(zhǔn)化指導(dǎo)性技術(shù)文件，標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容細(xì)化為4個部分，其中軸中心距和軸線平行度為第3部分，即GB/Z 18620.3。GB/Z 18620.3現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)2008版相對于2002版內(nèi)容幾乎無更改。

從JB179—83、GB 10095—1988、GB/Z 18620.3—2002到GB/Z 18620.3—2008，軸中心距偏差和軸線平行度公差標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)歷了4次改編。從最初的機(jī)械工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)到國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，再到國家指導(dǎo)性文件，標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)歷了實施范圍從點到面、重要性程度從大到小過程的變化。本文歸納整理了中心距偏差和軸線平行度公差屢次變更的差異。

1 軸中心距偏差

各標(biāo)準(zhǔn)中軸中心距偏差的定義和推薦取值。

JB179—83標(biāo)準(zhǔn)[1]中，軸中心距偏差是指在齒輪副的齒寬中間平面內(nèi)，實際中心距與設(shè)計中心距之差。中心距極限偏差±fa值見表1。

GB 10095—1988標(biāo)準(zhǔn)[2]中，齒輪副的中心距偏差定義同JB179—83，中心距極限偏差±fa值見表1。

表1 中心距極限偏差±fa

GB/Z 18620.3標(biāo)準(zhǔn)[3-4]中，中心距允許偏差是指設(shè)計者規(guī)定的允許偏差，需要根據(jù)齒輪實際運(yùn)載情況進(jìn)行具體考核，如單向運(yùn)轉(zhuǎn)而不經(jīng)常反轉(zhuǎn)的齒輪主要考慮重合度的影響，控制運(yùn)動用的齒輪必主要考慮側(cè)隙的影響，雙向運(yùn)轉(zhuǎn)且常常反向的齒輪需要考慮軸承跳動、安裝誤差、由于箱體誤差和軸承間隙導(dǎo)致的齒輪軸線的錯斜、工作溫度溫度等因素的影響。

綜上所述，舊標(biāo)準(zhǔn)JB179—83和GB 10095—1988都是與齒輪精度相關(guān)聯(lián)并直接給出具體的推薦值。查閱文獻(xiàn)[5]、文獻(xiàn)[6]、文獻(xiàn)[7]得知，從1998年到2020年基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值沒有更改，故JB179—83和GB 10095—1988標(biāo)準(zhǔn)的中心距偏差要求一樣。而GB/Z 18620.3標(biāo)準(zhǔn)沒有給出具體的中心距偏差推薦值，給予了工廠更多的靈活性，可以根據(jù)產(chǎn)品應(yīng)用場合具體考慮。若中心距和齒厚公差超差，在保證最小側(cè)隙和一定重合度的情況下調(diào)整公差配合互補(bǔ)。

2 軸線平行度公差

各標(biāo)準(zhǔn)中軸線平行度公差的定義和推薦取值如下。

（1）JB179—83[1]。根據(jù)方向，軸線平行度包括x、y兩個方向的平行度誤差。x方向的平行度誤差是指齒輪的軸線在其基準(zhǔn)平面上的平行度誤差。y方向的平行度誤差是指齒輪的軸線在垂直于基準(zhǔn)平面且平行于基準(zhǔn)軸線的平面上的平行度誤差。x方向軸線平行度公差和y方向軸線平行度公差的推薦值分別為：

（2）GB 10095—1988標(biāo)準(zhǔn)[2]。該標(biāo)準(zhǔn)中，軸線的平行度誤差也分為x、y兩個方向，具體定義同JB179—83標(biāo)準(zhǔn)，軸線平行度公差的推薦值見式（1）和式（2）。

（3）GB/Z 18620.3標(biāo)準(zhǔn)[3-4]。軸線平行度公差根據(jù)其方向向量，可分為軸線平面內(nèi)的偏差f∑δ和垂直平面上的偏差f∑β。f∑δ是指在兩軸線的公共平面上測量的平行度偏差。f∑β是指在與軸線公共平面相垂直的交錯軸平面上測量的平行度偏差。

垂直平面上偏差f∑β和軸線平面內(nèi)偏差f∑δ的推薦最大值分別為：

式中：b為齒輪寬度，mm；L為軸承跨距，mm。

綜合上述，JB179—83、GB 10095—1988和GB/Z 18620.3標(biāo)準(zhǔn)的相同點有兩個：一是軸線平行度公差都與螺旋線總偏差Fβ有關(guān)；二是軸線平行度公差都根據(jù)方向向量不同分為水平方向的軸線平行度偏差和垂直方向的軸線平行度偏差。

不同點也有兩個：一是GB/Z 18620.3標(biāo)準(zhǔn)考核了軸承跨距與齒寬對平行度偏差的影響，而另外兩個標(biāo)準(zhǔn)沒有；二是各標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于公共平面或者基準(zhǔn)平面的規(guī)定或者選擇要求不一樣。GB/Z 18620.3標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)兩個對嚙齒輪的軸承跨距來確定公共平面。如果對嚙齒輪的軸承跨距不相等，則由較長的軸承跨距和另一根軸上的一個軸承確定公共平面。如果對嚙齒輪的軸承跨距相等，則由小齒輪軸軸承跨距和大齒輪軸的一個軸承確定。但是，JB179—83和GB 10095—1988標(biāo)準(zhǔn)中對如何確定基準(zhǔn)平面未作嚴(yán)格要求。兩條軸線中任何一條軸線都可作為基準(zhǔn)軸線。此外，包含基準(zhǔn)軸線并通過由另一軸線與齒寬中間平面相交的點所形成的平面為基準(zhǔn)平面。

通過軸線平行度公差計算公式可知，GB/Z 18620.3標(biāo)準(zhǔn)的公差值大于JB179—83和GB 10095—1988標(biāo)準(zhǔn)。查閱文獻(xiàn)[1]和文獻(xiàn)[2]可知，JB179—83和GB 10095—1988標(biāo)準(zhǔn)中螺旋線總偏差Fβ值相等，且軸線平行度偏差計算公式相同，故JB179—83和GB 10095—1988標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于軸線平行度偏差要求相同。

3 案例計算及其標(biāo)注樣式

有一對單向運(yùn)轉(zhuǎn)、軸承跨距相等的減速箱齒輪，中心距376 mm，大齒輪分度圓直徑200 mm，齒輪寬度225 mm，齒輪精度等級6級，軸承跨距332 mm，分別按照J(rèn)B179—83、GB 10095—1988和GB/Z 18620.3標(biāo)準(zhǔn)確定軸中心距偏差和軸線平行度公差，結(jié)果見表2。

表2 軸線平行度公差計算結(jié)果匯總

通過分析表2數(shù)據(jù)得出如下結(jié)論：

（1）JB179—83和GB 10095—1988兩個標(biāo)準(zhǔn)的軸中心距偏差值相等，軸線平面內(nèi)偏差相等，垂直平面上偏差相等。

（2）GB/Z 18620.3標(biāo)準(zhǔn)的軸線平行度公差值大于兩舊標(biāo)準(zhǔn)（軸中心距偏差為工廠經(jīng)驗值沒有比較意義），差異值高達(dá)55%。究其原因，主要涉及兩個方面。一方面，F(xiàn)β值不同。查閱文獻(xiàn)[8]和文獻(xiàn)[9]可知，2001年往后Fβ的取值影響因素除了齒寬，還增加了分度圓直徑，導(dǎo)致現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)里螺旋線總偏差Fβ值總體上大于2001年前的舊標(biāo)準(zhǔn)。另一方面，新標(biāo)準(zhǔn)考核了軸承跨距和齒寬對平行度公差的影響，通常軸承跨距都比齒寬大，故L/b＞1，在不考慮Fβ的影響下新標(biāo)準(zhǔn)中的軸線平行度偏差值也大于舊標(biāo)準(zhǔn)。

從實際應(yīng)用角度看，新標(biāo)準(zhǔn)更合理。同等直徑下，長度大意味著剛性差，平行度相對難控制，采用很高的平行度公差意味著增加加工成本，因而新標(biāo)準(zhǔn)考量比較全面，更實用。

在工廠實際應(yīng)用中，軸線平行度公差不區(qū)分方向，即軸線平面內(nèi)平行度偏差和垂直平面上平行度偏差相等，圖紙標(biāo)注如Φ0.019 mm。通過定義可知，f∑δ影響齒高方向的嚙合偏差，是工作壓力角的正弦函數(shù)，而f∑β影響的是齒寬方向的嚙合偏差，是工作壓力角的余弦函數(shù)。可見，有必要分別控制f∑δ和f∑β。軸線平行度公差標(biāo)注參考文獻(xiàn)[10]，標(biāo)注樣式見圖1。

4 結(jié)論

（1）舊標(biāo)準(zhǔn)JB179—83和GB 10095—1988的軸中心距偏差要求一樣。新標(biāo)準(zhǔn)GB/Z 18620.3沒有給出具體的軸中心距偏差值，各制造廠根據(jù)實際應(yīng)用情況在綜合考慮影響中心距公差的各種因素后自行確定偏差值。

（2）舊標(biāo)準(zhǔn)JB179—83和GB 10095—1988的軸線平行度公差要求一樣。新標(biāo)準(zhǔn)GB/Z 18620.3的軸線平行度公差值大于舊標(biāo)準(zhǔn)：一是新標(biāo)準(zhǔn)的螺旋線總偏差Fβ值大于舊標(biāo)準(zhǔn)；二是新標(biāo)準(zhǔn)軸線平行度公差除了考慮螺旋線總偏差的影響，還考慮了齒輪的軸承跨距和齒輪寬度對平行度的影響。