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9切向綜合偏差的檢驗
9.1概述
爲進行切向綜合偏差的檢測 ，兩個齒輪其中一個可以是測量齒輪，以适當的中心距相齧合並(bìng)旋轉 ，在隻有一組同側(cè)齒面相接觸的情況下使之旋轉直到獲得一整圈的偏差曲線圖。
作爲切向綜合偏差檢測(cè)時，需施加很輕的負載和很低的角速度，以保證齒面間的接觸所産(chǎn)生的記錄曲線，反映出一對齒輪輪齒要素偏差的綜合影響（即齒廓、螺旋線和齒距）。
下列幾種組合都可用於(yú)檢測(cè)：
a)一個産(chǎn)品齒輪和一個測(cè)量齒輪；
b)一對相配的産品齒輪；
c)兩個(gè)以上齒(chǐ)輪相齧合的齒(chǐ)輪輪系。
關於(yú)a）種情況 ，以産品齒輪轉一周後，即産生适用的記錄，但必須注意，測量齒輪的精度将影響檢測的結果，如測量齒輪的精度比被檢驗的産品齒輪的精度至少高4級時 ，則測量齒輪的不精確(què)性可忽略不計，但如果測量齒輪的質量達不到比被檢齒輪高4個等級時，則測量齒輪的不精確(què)性必須考慮進去 。
切向綜合總偏差（Fi′）是指一個齒距位移間的切向綜合偏差。
關於(yú)b）種情況 ，涉及兩個産品齒輪所産生的偏差（F′和f′），稱爲“齒輪副的傳動偏差”。爲瞭(le)完全確定完整的偏差譜圖，必須繼續旋轉 ，直至兩個産品齒輪的旋轉數分别等於(yú)另一相配齒輪齒數被齒輪副兩個齒數的最大公因數除所得的數 ，用這種方法確定的旋轉數符合齒輪副的完整齧合周期。形成的偏差曲線圖反映出齒輪副中兩個齒輪的輪齒要素的各分量，如果要檢測出單個齒輪的輪齒偏差 ，必須對數據作适當的處理（見9.3.3.2）。
如果有适當的試驗台，重載齒輪的切向綜合偏差也可用類似方法檢驗，但在這種情況下 ，記錄下來的偏差受到輪齒受載變(biàn)形，齧合剛度變(biàn)化以及由於(yú)旋轉速度面産生沖擊和輪齒的幾何形狀不完善等因素的影響，故GB/T10095.1不适用於(yú)這類檢測。
關於(yú)c）是齒輪傳動運動學的評定，這種檢測(cè)不屬於(yú)GB/T10095的應用範圍。
9.2産(chǎn)品齒輪與測(cè)量齒輪副的檢測(cè)
9.2.1直齒圓柱齒輪
切向綜合偏差的記錄圖 ，包括齒輪和測(cè)量齒輪齧合作完整圈旋轉數的長(zhǎng)周期成分，和加在其上的各齒相繼齧合的短周期成分 。
圖25是切向綜合偏差的記錄曲線 ，它是在與測(cè)量齒輪齧合時，16個齒的産(chǎn)品齒輪轉一轉所形成的。
9.2.1.1直齒(chǐ)輪(lún)齒(chǐ)廓偏差的影響
在切向綜合偏差檢測中 ，如果所用的測量齒輪是完全精確(què)的 ，這就意味著(zhe)切向綜合偏差圖上所表示的隻是産品齒輪的輪齒各要素的偏差的綜合。
圖26所示意的是相當於(yú)三種不同齒廓的産品齒輪與測(cè)量齒輪相齧合産生的三個齒齧合周期的切向綜合偏差記錄圖，第一個表示無修形也無誤差，第二個則表示自齒高中部開始到有效齒廓兩端逐漸修形，而第三個則表示有“傾斜偏差”。
圖26直齒(chǐ)輪(lún)齒(chǐ)廓偏差的影響
圖25中注明瞭切向綜合總偏差Fi′，最大一齒切向綜合偏差fi′以及齒廓分量“a”和單個齒距成分“b”。
圖26A表示爲被測(cè)齒(chǐ)輪和測(cè)量齒(chǐ)輪兩者均爲無誤差、無修形的齒(chǐ)輪時，得到一條直線形圖 。
圖26B中，記錄圖表示齒頂和齒根修削 ，形成整個齒廓爲凸形（Cα）從被動産品齒輪的齒頂開始進入齧合時起，偏差值逐漸增加到零 ，即接近齒高中部時，然後是逐漸減少的趨勢 ，一直到輪齒齧合結束 。
圖26C中 ，圖中所示三角形的成分，表示産(chǎn)品齒輪的接觸由齒頂逐漸移到有效齒廓起點時，切向綜合偏差逐漸從零變(biàn)爲一個負值 ，在這一點時，接觸突然轉移到下一個齒，從而産(chǎn)生一個突變(biàn)爲正的各齒相等的切向綜合偏差。
必須記信：記錄下來的切向綜合偏差線圖並(bìng)不僅反映檢驗少數幾數幾個齒的齒廓偏差的影響 ，而且受到産(chǎn)品齒輪輪齒工作齒面上任何凸出物接觸的影響 。
9.2.1.2直齒(chǐ)輪(lún)齒(chǐ)距偏差的影響 。
如果在齒(chǐ)距N處産(chǎn)生一個齒(chǐ)距偏差 ，是當旋轉接觸過程從N-1齒(chǐ)轉移到N齒(chǐ)時，一個局部的切向分量将顯示在切向綜合偏差圖上 ，它表現爲圖上齒(chǐ)廓展成分量中一個分量的位移 。
圖27表示單(dān)個齒(chǐ)距偏差對切向綜合偏差的影響。
圖27直齒(chǐ)輪單(dān)個齒(chǐ)距偏差的影響
當各齒通過齧合時，單個齒距偏差在切向綜合位移圓弧上有累積作用。這種影響在切向綜合偏差圖上看得很清楚 ，這樣，可確(què)定齒距累積偏差值，（比如k=2.3,…）即在适當數量的齒距間測頂點切線的縱坐标。圖28中表示瞭(le)單個齒距偏差、單個齒距和齒廓組合偏差以及近似的齒距累積總偏差。
圖28直齒(chǐ)輪(lún)的切向綜合偏差及其各成分
9.2.1.3直齒(chǐ)輪(lún)螺旋線偏差的影響
螺旋線偏差其大小和符号對一個齒(chǐ)輪的每一個齒(chǐ)都一樣時，意味著(zhe)相齧合時有一緻的局部接觸區 ，因此，切向綜合偏差不會受什麽影響。
如果沿一個産(chǎn)品齒輪一圈上各齒的螺旋線偏差的大小和符号均改變(biàn)時，則切向綜合偏差将受到影響，螺旋線偏差大小的改變(biàn)将影響切向綜合偏差。
如果在這種情況下，齧合相對的兩端點(diǎn)的齒(chǐ)廓偏差也不相同，則切向綜合偏差圖上的齒(chǐ)廓（一齒(chǐ)綜合）成分也将受到影響 。
9.2.1.4直齒(chǐ)輪(lún)重合度的影響
由一對“測量齒輪與産品齒輪”齧合所得出的切向綜合偏差圖 ，是由代表大部分齒廓偏差的一系列相繼的曲線組成的，如圖29所示。在齒輪進入齧合到脫開的整個周期中，切向綜合偏差與“兩對齒一單對齒一兩對齒”齧合段的相位間的關系 ，在圖中已清楚地表明，很容易看瞭：當重合度εα等於1時 ，可實現最長的單對齒齧合線，随著重合度的增加，單對齒齧合長度就相應減小，而當重合度等於或大於2時單對齒齧合段就不存在瞭。
爲瞭(le)獲得盡可能多的有用數據，測(cè)量齒輪的輪齒高應做得盡可能地深（在有足夠齒頂寬的條件下），這樣一來 ，就可以在加大中心距的情況下進行檢測(cè) ，使其重合度爲1；還可以進行這樣檢測(cè)，将中心距調整到使其實際運行的工作齒面都能顯示出來。
圖29（直齒(chǐ)輪）切向綜合偏差圖上齒(chǐ)間接觸(chù)轉移對齒(chǐ)廓分量的影響
9.2.2斜齒輪
當總重合度εγ小於2時，斜齒輪的齧合情況與重合度εα小於2的直齒輪是相類似的 ，在這情況下 ，上面關於直齒輪的說明對斜齒輪同樣适用 。
在通常情況下，斜齒輪的總重合度εγ常常超過2，這時，表示齒廓偏差的短周期成分将變得到某種程度平滑，這是由於有兩對以上的齒同時齧合之故。
圖30所示線圖中 ，情況“A”爲斜齒(chǐ)輪而“B”則爲直齒(chǐ)輪 ，顯示出兩種情況下重疊(dié)齒(chǐ)影響的差别。
當評定切向綜合偏差檢測(cè)的結果時，必須十分小心，這是因爲這種測(cè)試的結果，可能與考慮理論重合度及假定斜齒(chǐ)輪的齒(chǐ)廓和齒(chǐ)寬上均是理想的接觸時所獲得的結果大不一樣。
在滿負載時 ，工作齒面上的接觸斑點即使是均勻分布的，在輕載下進行切向綜合偏差檢測(cè)時，就不見得是這種情況瞭(le)，此時齒面上接觸斑點也可能是局部的。這情況說明，檢測(cè)時的重合度比理論計算的要小的多。
圖30重合度的影響
9.3應用舉例
9.3.1缺陷的識(shí)别和定位
切向綜合偏差的檢測，可幫(bāng)助我們方便地辨認影響傳動質量的偏差並(bìng)找到其部位。例如從圖31很容易看出一個輪齒有缺陷 。而且往往有可能就地作出糾正措施。在這種情況下，調整的效果可以很快得到驗證 。
圖31部分的切向綜合偏差圖實(shí)例解釋(shì)
9.3.2齒輪的選配齧合
在一些特定的情況下，兩相配齒輪的齒數相等可成整倍數，而且不要求互換時，可採(cǎi)用特殊的步驟以實現最優的工作性能。得到最優齧合效果的辦(bàn)法是：将齒輪轉動一個90°的相位使之重新齧合，以便初步找到哪個象限時其切向綜合偏差爲最小。在此基礎上，再将齒輪的相位轉動一個比90°小的角度，最後找出最優的齧合相位。
在圖32中表示出一對齒(chǐ)輪（左側(cè)和右側(cè)）在不同相位齧合時的線圖 。
從圖中可以很明顯地看到左齒(chǐ)面和右齒(chǐ)面的切向綜合偏差圖是不一樣的 。因此，對一個雙向轉動都要求高傳(chuán)動精度的齒(chǐ)輪副，要選擇一個中間的齧合相位，以獲得最佳的折衷效果。
圖32齧合相位改變(biàn)對(duì)切向綜合偏差圖的影響
9.3.3切向綜合偏差數據(jù)的識(shí)别分析
9.2提代瞭(le)切向綜合偏差圖的數據識别的資料，當用一個測(cè)量齒輪形成切向綜合偏差圖時，産品齒輪隻需旋轉一圈。如果兩個産品齒輪齧合，就需旋轉若幹圈來形成足夠的切向綜合偏差圖。
使用儀器處(chù)理數據，可分離和記錄切向綜合治理合偏差的長(zhǎng)周期和短周期成分，可使重要數值識别和定位相對地容易。
重要的事是記住，在濾掉長周期分量後，一齒切向綜合偏差fi′(圖33A)實際上變小瞭，這樣真正的最大偏差fi′就未必能在經濾波後的短同期分量的曲線（圖33C）中表示出來。
9.3.3.1産(chǎn)品齒輪與測(cè)量齒輪測(cè)試數據的分析
從一幅完整的切向綜合偏差線圖中，可以很方便地識别出切向綜合總偏差Fi′和最大一齒切向綜合偏差fi′。但是，爲瞭辨認出長周期成分fi′的最大值和重要的短周期分量fs′，需要用一個濾波系統來處理數據信号，經低通濾波得出長周期分量，而經高通濾波得出短周期分量。
圖33A表示未濾波的切向綜合偏差信号，圖33B和33C分别表示經上述處(chù)理後的長(zhǎng)周期和短周期分量。
9.3.3.2産(chǎn)品齒輪副測(cè)試數據分析
産(chǎn)品齒輪副齧合所形成的切向綜合偏差線圖，通常顯示出一系列的周期性偏差，相應於(yú)逐齒齧合的循環以及小齒輪和大齒輪旋轉的周期。
圖34C表示切向綜合偏差的全輸出信号，經仔細選擇的高通、低通和帶(dài)通等濾波處(chù)理後，信号的各成分可以分開。
小齒輪所生成的長(zhǎng)周期分量示於(yú)圖34B，切向綜合偏差短周期分量示於(yú)圖34A。
9.3.3.3用快速富氏轉換(huàn)（FFT）法作數據(jù)分析
測(cè)試裝置輸出的信号，可直接接到一台适當(dāng)的頻譜分析儀作FFT分析。
圖(tú)35中的線圖(tú)表示一幅完整的切向綜合偏差線圖(tú)，以及FFT分析所得的結(jié)果。
這種方式的分析是有效的，通過它可獲得有關大小齒(chǐ)輪的各種缺陷的信息，包括切向綜合偏差的長(zhǎng)周期和短周期分量。
在作富氏分析時，爲瞭(le)得到充分和精確(què)的結果，應該提供兩個齒輪旋轉整轉數的信号。
圖35所示爲FFT分析得提的各主要成分的頻譜圖，橫坐标是諧波數“n”，即相對於(yú)大齒(chǐ)輪的旋轉頻率。對各頻率，必須記住齒(chǐ)輪噪聲和振動頻譜，可包括在輪齒(chǐ)齧合頻率中一個或多個低諧和高諧的重要成分。
在本例子中，包括大齒(chǐ)輪8轉中發出的信号，該齒(chǐ)輪有35個齒(chǐ)，這樣總的輪齒(chǐ)齧合循環等於(yú)280。 |
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