专利名称：基于双面啮合的齿轮齿距偏差测量方法
技术领域：
本发明涉及一种基于双面啮合的齿轮齿距偏差测量方法，属于精密测试技术及仪器、机械传动技术领域
背景技术：
目前中国齿轮行业的年产值近1400亿，世界排名第二，其中车辆齿轮占三分之二，亟需解决生产现场的齿轮快速测量，实现100%的测量，以满足对其质量的要求。而我国在这方面的研究及应用几乎空白。齿轮测量有单项测量、综合测量、整体测量。单项测量中包括测量齿轮的齿廓偏差、螺旋线偏差、齿距偏差等。综合测量主要有单面啮合测量和双面啮合测量两种。目前世界上应用在生产现场的齿轮快速现场检测仪器通常都采用被测齿轮与测量齿轮双面啮合的测量原理。即被测齿轮与测量齿轮做紧密无侧隙双面啮合运动，通过传感器记录旋转一周中心距的变化，输出连续的双啮误差曲线。然后分析可以得出径向综合总偏差和一齿径向综合总偏差，并不能测量齿轮的单项偏差(齿廓偏差、螺旋线偏差、齿距偏差)O北京工业大学和哈尔滨量具刃具集团公司联合推出了 3501齿轮快速在线测量机。该测量机采用了齿轮双面啮合多维测量原理，其在保持传统双啮测量优点的同时，能快速获得齿轮的齿向误差信息，其测量项目包括径向综合总偏差、一齿径向综合总偏差、齿向跳动、径向综合齿向倾斜偏差、径向综合齿向锥度偏差等。齿距偏差的传统的测量方法有直接法(绝对法)和相对法。直接法是直接测量齿轮各轮齿的实际位置相对于理论位置的正确性。也就是直接测量齿轮各轮齿的实际齿距角对理论齿距角的偏差，再经计算求出齿距偏差。相对法是以齿轮任意一个齿距为基准，将仪器指示表调至某一示值(通常为零)，然后沿同一轴截面的整个齿圈依次地测量其它齿距相对于基准齿距的偏差值，经数据处理得出齿距偏差。齿距测量的仪器有自动齿距测量仪、万能测齿仪等。上个世纪九十年代，国内曾有人提出了设想，采用齿条测头和被测齿轮作双面啮合，同时测量左右齿面的齿距偏差。到目前为止对该方法还只是进行了初步探讨，缺乏深入研究及实践，并且没有研制基于该原理的能应用于生产现场的快速测量装置。国外未见有通过双面啮合测量齿轮齿距偏差的相关文献。
发明内容
本发明针对现场齿轮测量的需求，提出了一种基于双面啮合的齿条测头与被测齿轮啮合测量齿轮齿距偏差的方法，能够实现一次测量同时获得被测齿轮左右齿面的齿距偏差。并给出了具体可行的测量步骤。本发明的基本思想如下从渐开线齿轮的啮合原理可知，两渐开线齿廓接触点在空间固定坐标系中的轨迹是一条直线，该直线称为啮合线。它是渐开线齿轮传递力和运动的作用线。传动副的误差是通过作用线传递的，啮合线也是传递齿轮误差的作用线。齿轮传动是沿着一对轮齿的啮合线方向进行的，齿轮误差在啮合线上反映出来。为了分析和计算齿轮误差需要建立齿轮误差计算系统。齿条测头与被测齿轮双面啮合运动时，通过齿条测头与被测齿轮二者齿廓的接触点，可以作左右两条啮合线，把被测齿轮齿面上的误差都转换到这两条啮合线上。这种啮合线上的误差可看成啮合点在该瞬时沿啮合线方向多 移或少移了一个附加距离，称为啮合线增量。在齿距测量中，齿条测头先后依次进入被测齿轮的齿槽中，与被测齿轮的左右齿廓双面啮合接触。由于被测齿轮齿面有误差，接触点将会沿啮合线方向产生位移增量。将啮合线上的位移增量分解到水平方向和竖直方向上来分析，通过建立相关数学模型求解得到被测齿轮的齿距偏差。本发明所采用的具体技术方案如下基于双面啮合的齿轮齿距偏差测量方法，其采用一种齿条测头，基于双面啮合接触测量被测齿轮的齿距偏差，该齿条测头只有一个齿，其齿廓为直线，齿条测头中心线与齿廓直线的夹角为齿条测头的齿形角记a S，as=a + ^-(I)
2z其中α为被测齿轮分度圆压力角；ζ为被测齿轮齿数。所述的测量方法具体如下SI :被测齿轮可主动绕轴心作旋转运动，齿条测头可沿水平和竖直两个方向运动；任选被测齿轮的某个齿槽作为第I个测量的齿槽，旋转被测齿轮使被测齿轮的第I个测量的齿槽的中心线与齿条测头的中心线处在同一条竖直直线上，齿条测头在上方，被测齿轮在下方；齿条测头进入被测齿轮的齿槽，与被测齿轮左右齿面双面啮合接触。S2 以齿条测头与被测齿轮二者齿廓的接触点作左右两条啮合线叫、η2，建立固定直角坐标系，以两哨合线Iipn2的交点为原点O,以被测齿轮水平移动方向为X轴方向，水平向右为正方向，以被测齿轮中心点O1与原点O的连线为Y轴方向，偏离被测齿轮中心点O1为正向；S3 :在上述固定直角坐标系的基础上，记录第I个测量的齿槽中，齿条测头沿X轴和Y轴两个方向上的偏差值；设定齿条测头与被测齿轮第I个齿槽接触时，齿条测头在X轴方向上产生偏差值为Ax1，在Y轴方向上产生偏差值为Ay1，这样得到第I个齿槽偏差值组(ΔΧι、Ay1);然后退出被测齿轮齿槽；完成第I个齿槽的测量。S4:逆时针旋转被测齿轮I角度，进入第2个齿槽的测量，测量完毕后，退出第2
Z
个齿槽，然后再次逆时针旋转被测齿轮，先后依次测量被测齿轮的所有齿槽；设测量第i个齿槽时，齿条测头X轴方向上产生偏差值为Λ Xi，齿条测头Y轴方向上产生偏差值为Ayi,可以得到第i个齿槽偏差值组(Λ Xi、Λ yi);测量第j个齿槽时，齿条测头X轴方向上产生偏差值为Δχ」，齿条测头Y轴方向上产生偏差值为Ayj,可以得到第j个齿槽偏差值组(Δχ」、
Ayj),其中i、j = 1,2, ......, z, i ^ j, ζ为被测齿轮齿数；这样完成了被测齿轮的齿距偏
差测量。
S5 :将测量得到的ζ组偏差值,每两组(Δ Δ Yi)、( Δ χ」、Δ y」)，i、j = 1,2,......,
z，分别代入下列数学模型公式中，可以求解得到被测齿轮左右齿面的齿距偏差。
权利要求
1.基于双面啮合的齿轮齿距偏差测量方法，其特征在于采用一种齿条测头，基于双面啮合接触测量被测齿轮的齿距偏差，该齿条测头只有一个齿，其齿廓为直线，齿条测头中心线与齿廓直线的夹角为齿条测头的齿形角记as，
全文摘要
基于双面啮合的齿轮齿距偏差测量方法，属于精密测试技术及仪器、机械传动技术领域。本发明采用一种齿条测头，基于双面啮合测量被测齿轮的齿距偏差，该齿条测头只有一个齿，其齿廓为直线，利用齿条测头先后依次进入被测所有齿槽中，与被测齿轮的左右齿面紧密接触，测量齿条测头的偏差值，最终可以得到被测齿轮的齿距偏差。本发明针对现场齿轮测量的需求，提出了一种基于双面啮合的齿条测头与被测齿轮啮合测量齿轮齿距偏差的方法，能够实现一次测量同时获得被测齿轮左右齿面的齿距偏差，大大提高了测量效率。
文档编号G01B21/16GK102645200SQ20121012790
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月26日 优先权日2012年4月26日
发明者方志强, 汤洁, 石照耀 申请人:北京工业大学
专业数控铣床产品供应商
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