齿轮检测的基本概念和方法

齿轮检测从车间的日常任务开始，延伸到制造实验室进行复杂的齿轮分析评估。这些程序中的一些或全部对于维持过程控制和生产达到所需质量的零件是必要的。齿轮的检测主要包含以下几个项目：

齿厚检测

检查齿轮齿厚是否正确的传统方法是用千分尺测量量棒或者量球。量棒测量提供了一种准确和方便的方法来确定可用千分尺范围内的任何直径的齿轮的齿厚。对于较大直径的齿轮，可以使用跨度测量或轮齿卡尺。复合测试还可以提供齿轮齿尺寸的测量。当齿轮与其配合齿轮在工作中心距离处安装时，尺寸测量用于提供正确的齿厚进而保证理想的齿隙。

图1：测量跨棒距

图2：使用DP测量弦齿厚

齿圈跳动误差检测

跳动是旋转表面和基准表面之间距离的最大变化，垂直于该基准表面进行测量。齿轮的跳动可以通过放置在连续齿槽中的量棒、量球或砧上的百分表来测量。在现代数控齿轮测量机上，这种检测可以全自动循环进行。跳动测量用于确保正确的间隙和最小的旋转运动变化。

图 3：使用球、棒或顶尖进行外圆跳动检查。

齿廓误差检测

轮廓是齿轮齿曲线的形状，从齿根到齿尖测量。轮廓的功能或有效部分是齿啮合过程中实际接触的区域。通常，该区域是从根圆角上方到齿尖。在大多数平行轴齿轮上，轮廓曲线的形状是渐开线的。在实践中，适当的检测仪将测头对准齿轮面中间的测试齿轮上。大多数齿轮测量机使用渐开线的生成原理来创建参考轮廓，以与齿轮的实际轮廓进行比较。以图形方式跟踪和记录剖面，正确的点连接起来在图表上以直线表示。

图 4：带有展长、展角的轮廓检测

不正确的齿形会导致齿轮的啮合不均匀，这可能会导致大的齿间误差、不均匀的负载和噪音问题。在极端情况下，可能会发生齿轮过早失效。

螺旋线误差检测

AGMA（美标） 当前的检查手册将“螺旋偏差”（以前的齿对齐偏差和导程偏差）定义为测量螺旋面与设计螺旋面之间的差异。在实践中，适当的检测仪将测试齿轮上的测量探针对准节圆直径，并以图形方式跟踪和记录“导程”，正确的未修改螺旋线在图表上表示为直线。螺旋测量用于确定配合齿轮之间的正确的接触。不正确的螺旋会产生不均匀的负载和噪音。

图 5：齿向偏差的图表

相邻和累积齿距误差检测

齿距是每个齿在齿轮圆周上的理论真实位置。齿距偏差是每个齿的理论位置和实际位置之间的差异。这些值可以是正数或负数。指数变化是任何齿相对于基准齿从其理论位置的位移。

总齿距变化和总指数变化是相同的值，通常称为“累积齿距”。最大偏差是指数变化极值之间的最大代数差。

有两种不同的方法可以得出齿“间距”。一种是使用带有精密分度系统的单探头测量装置。该分度系统可以是电子的，就像在 CNC 测量机上一样，带有编码器控制的旋转轴。它还可以使用机械装置，例如分度板、圆形分隔器或光栅尺。第二个系统利用两个探头在齿轮旋转时从相邻齿面获得连续数据。从双探头系统获得的数据必须经过数学校正以获得间距值。今天公认单测头系统是最准确和首选的系统。

图5：使用螺距比较器和角度索引进行螺距测量

综合误差检测

单面检查似乎与复合或双面检查技术相同。事实上，这是完全不同的，因为测试齿轮在其设计中心距和齿隙处与主齿轮或参考齿轮滚动。这紧密地模拟了实际齿轮的操作。

图6：双齿腹测试与单齿腹测试的齿面接触示意图

单齿面检测仪器在两个旋转轴上使用编码器作为固定或便携式单元。然后对来自每个编码器的旋转数据进行电子处理，并将得到的相位相互比较以产生相位差。这将表明来自完美共轭齿轮的理想恒定角速度的旋转运动误差。这种相位差的结果以图形方式记录为模拟波形，类似于复合检查图。

单齿面检测最重要的方面是其测量轮廓共轭的能力。该数据还与轮廓变化、螺距变化、跳动和累积螺距变化有关。单面测试并没有消除对螺旋偏差进行分析检查的需要，并且它不能有效地应用于具有增加的接触比的齿轮组，例如斜齿轮。

总结