德国圆柱蜗杆蜗轮精度技术简介

蜗杆蜗轮精度在国际ISO、德国DIN、法国NFE和日本JIS等都没有专门的标准

德国仅在DIN 3975《轴交角为90°圆柱蜗杆传动的概念和参数》中对蜗杆、蜗轮及传动的误差检验项目、侧隙规范的误差定义，代号作了全面规定。设计、制造和验收时，各项公差值系按传动的用途专门拟定：对蜗轮，以圆柱齿轮公差DIN 3962~3964为基础；对蜗杆，以单头滚刀公差DIN 3968为基础

表1所列的精度参考值与下列误差有关：齿廓总误差F_f1与F_f2，齿距偏差f_px1与f_px2，齿圈径向跳动f_ei与F_r2(圆球法测量)，螺旋导程误差f_p2，或跨3个齿的齿距累积误差F_pk2(在单头或双头蜗杆时)。其公差极限可以根据DIN 3962的F_p2/8来确定

表1　　　　　　　　　　　　　　　　蜗杆传动的精度(DIN 3961至3964的精度等级)的选用指示

精度等级

应用范围

蜗杆^①蜗轮^①与箱体^②

中心距^③

4~5

6^④

机床、调速器、瞄准器的分度传动机构(对此特别要限制偏摆)运转要求非常平稳，且υ_m1＞5m/s的传动装置

5~6

7^④

升降机、回转机构，运转平稳的功率传动装置υ_m1＞5m/s

8~9

8^④

对运转平稳性没有特殊要求的工业用蜗杆传动装置υ_m1＜10m/s

制造：蜗杆一般渗碳淬硬或表面硬化处理，磨齿，表面粗糙度R_z必要时抛光，蜗轮用滚刀范成并进行跑合

10~12

10^④

副传动机构，手动机构，调节机构υ_m1＜3m/s

制造：蜗杆、车削或铣削，粗糙度R_z，蜗轮用滚刀范成

① 据DIN 3961至3963各种啮合误差见正文，蜗轮上的齿形误差并不十分重要，因齿面要进行跑合，齿距偏差与齿距累积误差以及齿圈径向跳动公差规定值见表德国DIN3962标准中齿距偏差(单个齿距偏差)f_p，齿距累积误差(齿距累积总偏差)F_p、径向跳动F_r的公差值。

② 轴线平行度按DIN 3964的规定。

③ 据DIN 3964。

④ 适用于单头与双头蜗杆，多头蜗杆的中心距精度要求还要高一些。

注：德国DIN标准化组织明确DIN 3961~3964标准等效采用ISO 1328—1：1995，ISO 1328—2：1997、ISO/TR 10064—1~ISO/TR 10064—4的国际标准和技术报告。其检验项目的公差值也是等效。

与标准蜗杆或标准蜗轮直接配啮时检查单面切向啮合误差F'_i与单面切向一齿综合误差f '_i，在蜗杆与蜗轮直接配啮时(没有标准蜗杆或标准蜗轮可供检查使用的)公差可比表1所列精度低1~2个等级

径向一齿综合误差的检查只能在一定条件下进行，特别对多头蜗杆，因为只有在理论中心距时才能完美地传递旋转运动

GB/T 10089—1988与DIN 3975的有关误差项目代号对照见表2

表2　　　　　　　　　　　　　　　GB/T 10089—1988与DIN 3975的有关误差项目代号对照

GB/T 10089—1988

Δf_f1

Δf_f2

Δf_px

Δf_pt

Δf_r

ΔF_r

Δf_h1

ΔF_p

ΔF'_i

Δf '_i

DIN 3975

F_f1

F_f2

f_px1

f_p2

f_e1

F_r2

f_pz1

F_p2

F'_i

f '_i

最简单而常用的检查承载能力和运转状态的主要方法是：对于在传动装置中配啮的蜗杆和蜗轮用着色法，检查在轻载下旋转一周之后蜗轮齿面上的接触斑点，对接触斑点所希望的大小和位置见图1所示

图1  蜗杆传动轻载涂色试验下接触区的合理分布情况

此外还应注意下列几点

1) 为避免轮齿变形所致的齿顶、齿根或齿侧受载，接触斑点不应达到全齿高与全齿宽

2) 为有利于润滑油膜的形成，接触斑点应偏于齿面出口处(效率90%，在可逆运转时，例如升降机蜗杆传动应位于中央)。偏于齿面入口处(效率84%)的接触斑点会导致损耗功率增加胶合危险

3) 在对噪声要求高的场合，接触斑点面积要大，并应偏于齿根

4) 在重载，特别是冲击载荷下，宜使齿高和齿宽方向的接触斑点减少，并使之偏于蜗轮齿顶

对于圆柱蜗杆可以通过刀具修正及借助调整垫圈，使蜗轮作轴向位移来把接触斑点调整到所希望的大小和位置

侧隙：正常情况下(力流方向不变)的侧隙概略值见图2(可通过测量转角来检查侧隙的均匀性)，对于精密控制或分度机构可通过双螺距(变齿厚)蜗杆来调整侧隙

图2  蜗杆传动常用的法向侧隙范围