齿轮侧隙及其校核方式【90%的工程师忽略的点】

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侧隙的定义：按照 ISO/ TR10064 – 2 : 1996 和 GB/ Z18620. 2 -2002《圆柱齿轮检验实施规范第 2 部分 :径向综合偏差、径向跳动、齿厚和侧隙的检验》,侧隙的定义是 :两个相配齿轮的工作齿面相接触时 ,在两个非工作齿面之间所形成的间隙。侧隙有圆周侧隙 jwt 、法向侧隙 jbn和径向侧隙 jr 之分。

端面齿廓法向侧隙的基本公式：

jbt = eb2 – Sb1 + 2 ( rb1 + rb2) invαwt

式中rb1, rb2———齿轮1,2的基圆半径

αwt———啮合角,

aw———工作中心距

eb2———齿轮2的基圆齿槽宽

sb1———齿轮1的基圆齿厚

预留侧隙的作用：储存润滑油、储存异物杂质、补偿热膨胀、补偿吸水膨胀、补偿热变形、补偿制造误差；否则会导致产生噪音、无润滑磨损异常、齿面过热、额外负载增加。

以1.375模数、Z1=23  Z2=85  压力角=20°；

齿轮1材料POM，齿轮2材料PA66.

中心距=74.25±0.05mm，

不变位，齿轮精度均为9级；齿厚公差按DIN 58405 9e分配。

因此设计中需要考虑：

1.考虑制造误差时侧隙的范围：

理论中间值侧隙：0.17

齿轮最大实体、中心距最小，侧隙最小时：0.11

齿轮最小实体、中心距最大，侧隙最大时：0.25

可以看到按照按照9e齿厚分配，制造误差中侧隙是足够的。

关键的来啦！！！！！

2.齿轮温升和高温环境带来的热膨胀 / 塑料材料吸水膨胀设计中通常会忽略

*金属与塑料齿轮均存在热膨胀，金属热膨胀侧隙的验算10E-6/℃，塑料齿轮根据材料不同在40~100E-6/℃。

假设2mm齿厚的一对齿轮从20℃温升到80℃，热膨胀系数6010E-6/℃，此时齿轮侧隙膨胀将会减少0.015mm。考虑更高的环境温升和摩擦带来温升，侧隙将会更小，但按照最小侧隙0.11mm校核目前还符合标准。

****塑料齿轮吸水饱和后膨胀对侧隙的影响特别大，特别是尼龙类材料，

齿轮1材料POM：常温下50%湿度饱和约~0.3%的膨胀，吸水饱和~1.3%的膨胀。

齿轮2材料PA66.：而尼龙类材料厂家吸水给的物性表通常是24h或者低吸湿的膨胀系数。尼龙材料玻纤含量越高，吸水越低。以30%玻纤为例，在85湿度环境下2000小时达到吸湿膨胀3.6%：

*高温高湿环境下，塑料的吸水会被加速，同时湿度也会随环境湿度波动，考虑塑料吸湿的膨胀需要根据产品实际密封情况、环境湿度、持续时间等综合评估。如图2000小时才到饱和吸湿。可以根据产品工况考虑吸湿的情况。

当考虑热膨胀，两款材料吸水后，侧隙：干涉~0.2265.

Kisssoft中集成了侧隙校核模块，可以校核同时给出建议的齿厚以及中心距公差：

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建议的公差：