CN102506670A - 锥齿轮面锥量具及面锥角度误差和交点位置的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测仪器，尤其是一种锥齿轮面锥量具。本发明提供了一种减少测量误差的锥齿轮面锥量具，包括由底板、量块、置物板、前圆柱与后圆柱组成的正弦规，所述量块垂直放置在所述底板上，所述后圆柱放置在所述底板上，所述前圆柱放置在所述量块上，所述置物板放置在所述前圆柱与所述后圆柱上，所述置物板、所述量块与所述底板形成一个直角三角形，还包括至少两个千分表和校零块，所述校零块设置在所述底板上，所述校零块的上表面与所述底板的上表面平行。由于在测量前首先将多个千分表对零，即利用校零块将多个千分表调节到零位，此时再利用多个千分表同时测量锥齿轮面锥的多个部位，千分表之间的差值即为偏差。

Description

锥齿轮面锥量具及面锥角度误差和交点位置的测量方法

技术领域

本发明涉及一种检测仪器，尤其是一种锥齿轮面锥量具。此外，本发明还涉及一种面锥角度误差的检测方法以及一种面锥交点位置的测量方法。

背景技术

在锥齿轮加工完毕后，需要检测锥齿轮的面锥的角度和面锥的交点，面锥的交点位置为面锥的交点距离基准面的距离。以此判断锥齿轮是否合格。传统的检测方法是制作一个面锥卡板，面锥卡板具有梯形的缺口，这个缺口正是标准的锥齿轮面锥角度，因此只要面锥卡板能够匹配卡在锥齿轮锥面上即表面锥齿轮的面锥角度合格。然而，由于在操作的过程中，操作者难以保证面锥卡板位于锥齿轮轴线的面上，也就是面锥卡板很可能是倾斜测量的，这就加大了操作的难度。而且面锥卡板无法读数，因此锥齿轮锥面的误差角度是无法测得的，这样就无法通过具体的误差数来调整加工工艺。

正弦规是利用正弦定义测量角度和锥度等的量规。它主要由一钢制长方体和固定在其两端的两个相同直径的钢圆柱体组成。两圆柱的轴心线距离L一般为100毫米或200毫米。在直角三角形中，sinα＝H/L，式中H为量块组尺寸，按被测角度的公称角度算得；L为正弦规置物板的尺寸；因此倘若圆锥的角度为设计的公称角度，则圆锥的母线与正弦规的底面平行，即母线是水平的。由于误差的存在母线必然倾斜，此时根据一个测微仪在两端的示值之差可求得被测角度的误差。虽然正弦规能够测得锥齿轮锥面的读数，但是在测量时需要同一个基准，即需采用同一个测微仪从锥面的一端移动到另一端，这在移动的过程中极其容易造成测微仪的安装位置改变，从而使得测得的数据误差较大。而且正弦规也没有专门安装锥齿轮的夹具，这就难以保证锥齿轮安装到正确的位置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种减少测量误差的锥齿轮面锥量具。

本发明解决其技术问题所采用的锥齿轮面锥量具，包括由底板、量块、置物板、前圆柱与后圆柱组成的正弦规，所述量块垂直放置在所述底板上，所述后圆柱放置在所述底板上，所述前圆柱放置在所述量块上，所述置物板放置在所述前圆柱与所述后圆柱上，所述置物板、所述量块与所述底板形成一个直角三角形，还包括至少两个千分表和校零块，所述校零块设置在所述底板上，所述校零块的上表面与所述底板的上表面平行。

进一步的是，还包括夹持件，所述夹持件设置在所述置物板上。

进一步的是，夹持件包括夹持部与顶紧部，所述夹持部正对所述顶紧部的侧面设置有容纳缺口，所述容纳缺口的横截面为等腰三角形或等腰梯形，并且该等腰三角形或等腰梯形的对称线平行于所述置物板的上表面，所述顶紧部上设置有朝向容纳缺口的顶紧件。

进一步的是，还包括底座，所述正弦规通过底板设置在底座上。

进一步的是，底座上垂直设置有支撑杆，所述支撑杆上设置有横杆，所述横杆通过夹持部件设置在所述支撑杆上，所述夹持部件的两端分别有一个的夹具并且这两个夹具相互垂直，所述千分表设置在所述横杆上。

进一步的是，校零块呈L形。

进一步的是，千分表设置有两个，所述校零块的顶部具有两个凸起，并且这两个凸起的顶面形成所述校零块的上表面。

本发明另一个要解决的技术问题是提供一种减少测量误差的面锥角度误差的测量方法。

本发明还提供了一种面锥角度误差的测量方法，包括以下步骤：

A、将待测齿轮安装到置物板上，并使待测齿轮的轴线与所述置物板的上表面平行；

B、利用校零块的上表面将各个千分表校零，使得各个千分表均具有相同的初始值；

C、利用各个千分表测量面锥上各个待测的点；

D、选取两个千分表，以A表、B表标识，根据A、B两表读数，按下式计算出两点之间的角度误差β′：

式中：A₃A₁——A表实测读数；

      B₃B₁——B表实测读数；

        L——A、B表测点间距；

      β′——角度误差。

本发明再一个要解决的技术问题是提供一种减少测量误差的面锥交点位置的测量方法。

本发明还提供了一种面锥交点位置的测量方法，包括以下步骤：

A、将待测齿轮安装到置物板上，并使待测齿轮的轴线与所述置物板的上表面平行；

B、利用校零块的上表面将各个千分表校零，使得各个千分表均具有相同的初始值；

C、利用各个千分表测量面锥上各个待测的点；

D、选取两个千分表，以A表、B表标识，根据A、B两表读数，按下式计算出两点之间的角度误差β′：

式中：A₃A₁——A表实测读数；

      B3B1——B表实测读数；

        L——A、B表测点间距；

      β′——角度误差。

E、再利用角度误差β′代入下式计算O′N，实际的面锥交点值即为O′N+Ln：

$O^{\′}N=\frac{\frac{A_2{A}_1-\cot {\mathrm{\β}}^{\′}}{\cos \mathrm{\α}}-\frac{L_n-L_2}{\cos \mathrm{\α}}}{\tan \mathrm{\αg}\cot {\mathrm{\β}}^{\′}+1}$

式中：L_n——在公差范围内齿轮面锥交点的最小值；

      L₂——齿轮定位基准面距离A表测点在齿轮轴线上垂直投影的最短距离；

      A₃A₁——A表实测读数；

      β′——角度误差；

      α——面锥公称角度；

本发明的有益效果是：由于在测量前首先将多个千分表对零，即利用校零块将多个千分表调节到零位，此时再利用多个千分表同时测量锥齿轮面锥的多个部位，千分表之间的差值即为偏差。在采用本方案后，无需再移动千分表来测量，这就防止了因为移动产生的误差，增加了测量精度。锥齿轮可以利用具有等腰三角形或等腰梯形容纳缺口的夹持件安装，这样就保证了锥齿轮的轴线为于等腰三角形或等腰梯形的对称平面上，即在锥齿轮安装后轴线与置物板的上表面平行，因此安装就非常方便，而且能保证锥齿轮的安装位置度。正弦规可以安装到底座上，从而方便移动，千分表也可以通过支撑杆和横杆设置在底板上，因此千分表和正弦规的相对位置可以随时改动，满足不同类型的锥齿轮。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的主视图；

图3是右视图；

图4是校零块的示意图；

图5是夹持部的示意图；

图6是测量原理图；

图中零部件、部位及编号：正弦规1、底板11、量块12、置物板13、前圆柱14、后圆柱15、千分表2、校零块3、凸起31、底座4、支撑杆5、横杆6、夹持件7、顶紧部71、夹持部72、容纳缺口73、锥齿轮8。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明包括由底板11、量块12、置物板13、前圆柱14与后圆柱15组成的正弦规1，所述量块12垂直放置在所述底板11上，所述后圆柱15放置在所述底板11上，所述前圆柱14放置在所述量块12上，所述置物板13放置在所述前圆柱14与所述后圆柱15上，所述置物板13、所述量块12与所述底板11形成一个直角三角形，还包括至少两个千分表2和校零块3，所述校零块3设置在所述底板11上，所述校零块3的上表面与所述底板11的上表面平行。千分表2当然可以使用其它测微仪代替，以满足不同的需要。在使用时，选用合适的量块12，使得量块12所对的角度与所需测量锥齿轮8的标准面锥角度相等，即在直角三角形中，置物板13的长度不变，已知量块12所对的标准工艺角度，利用正弦原理即可算的量块12的高度。此时将待测锥齿轮8夹持到置物板13上，调节使得待测锥齿轮8的轴线与置物板13的上表面平行，倘若锥齿轮8符合工艺要求，即锥齿轮轴线与母线的角度为标准的工艺角度，则锥齿轮8的母线与正弦规1的底板11上表面平行，具体可参见图2。在夹持好锥齿轮8后，将所有千分表2利用校零块3对零，千分表2的数量根据需测定的点数确定，不少于两个，由于校零块3的上表面与底板11上表面是平行的，因此校零块3可将所有千分表2的连线与底板11上表面平行，并且所有的千分表2均具有相同的零位，校零块3最好高度和理论的锥齿轮8上母线高度一样，这样就更加方便的移动千分表2。最后即可将所有千分表2同时测量锥齿轮8的上母线，倘若锥齿轮8的角度具有偏差，则千分表2之间的读数必然不同，利用读数的差值即可算出锥齿轮8的面锥角度。从上述的测试过程中可以看出，千分表2在测试中实际上是无需移动的，其基准零位是由校零块3来校对，这样既保证了千分表2具有相同的初始零位，也防止了因为移动而造成的偏差，从而提高了测量精度。实际上此时对操作者的要求也相应的降低。

为了便于夹持锥齿轮8，如图1所示，还包括夹持件7，所述夹持件7设置在所述置物板13上。

具体的，参见图3和图5，夹持件7包括夹持部与顶紧部71，所述夹持部72正对所述顶紧部71的侧面设置有容纳缺口73，所述容纳缺口73的横截面为等腰三角形或等腰梯形，并且该等腰三角形或等腰梯形的对称线平行于所述置物板13的上表面，所述顶紧部71上设置有朝向容纳缺口73的顶紧件。在使用时，将锥齿轮8的圆柱端放入到容纳缺口73中，再驱动顶紧件将锥齿轮8顶紧。由于容纳缺口73为等腰三角形或等腰梯形，因此锥齿轮8在放入其中后其轴线必然在容纳缺口73的对称平面内，对称平面即由等腰三角形或等腰梯形的所有对称线形成的平面，而由于对称线均平行于置物板13的上表面，因此锥齿轮8的轴线必然也平行于置物板13的上表面。从上面的操作过程可以看出，锥齿轮8在安装到夹持件7上时无需调试，即可保证锥齿轮8的轴线与置物板13的上表面平行，由此进行的操作就非常简单，减少了调试的时间，提高了工作效率。

为了便于设置正弦规1与千分表2，如图1所示，还包括底座4，所述正弦规1通过底板11设置在底座4上。通过底座4即可固定正弦规1与千分表2的相对位置，即使在移动整个量具也不会改变正弦规1与千分表2的相对位置，也就是在测量过程如果发生意外碰撞也不会影响测量。

为了便于调节千分表2的相对位置，如图1、图2、图3所示，底座4上垂直设置有支撑杆5，所述支撑杆5上设置有横杆6，所述横杆6通过夹持部件设置在所述支撑杆5上，所述夹持部件的两端分别有一个的夹具并且这两个夹具相互垂直，所述千分表2设置在所述横杆6上。在使用时，松开支撑杆5上的夹具即可调节千分表2的高度，松开横杆6上的夹具即可调节千分表2的横向位置。这样在测试不同规格的锥齿轮8的情况下非常容易操作。

具体的，如图4所示，校零块3呈L形。校零块3作为多个千分表2的基准工具，因此其与正弦规1的底板11的相对位置非常重要。L形的校零块3具有较长的底面，这样的底面在设置到底板11上时贴合的面积就更大，以此保证校零块3的平齐，即校零块3的上表面与底板11上表面平行度更高。

具体的，如图1、图4所示，千分表2设置有两个，所述校零块3的顶部具有两个凸起31，并且这两个凸起31的顶面形成所述校零块3的上表面。在对零时，一个凸起31对应一个千分表2。仅有的两个凸起31在加工时更容易保证共面，从而有效的提高对零精度。

以下实施例均可参见图6，图6中各线段及角度标识如下：

MM’——面锥交点最大值时面锥最大角度的母线，即面锥上极限；

NN’——面锥交点最小值时面锥最小角度的母线，即面锥下极限；

O’O”——实际测出的齿轮面锥母线

OO’——齿轮轴线；

A₃A₁——A表实测读数；

B₃B₁——B表实测读数；

L   ——A、B表测点间距；

β′——角度误差；

L_n  ——在公差范围内齿轮面锥交点的最小值；

L₂  ——齿轮定位基准面距离面锥在最小极限NN’时A表在齿轮上的测点的最短距离，也就是A表测点投影到NN’上后与齿轮定位基准面的最短距离；

α ——面锥公称角度。

实施例一

利用锥齿轮面锥量具的面锥角度误差的测量方法，包括以下步骤：

A、将待测齿轮安装到置物板13上，并使待测齿轮的轴线与所述置物板13的上表面平行；

B、利用校零块3的上表面将各个千分表2校零，使得各个千分表2均具有相同的初始值；

C、利用各个千分表2测量面锥上各个待测的点；

D、选取两个千分表2，以A表、B表标识，根据A、B两表读数，按下式计算出两点之间的角度误差β′：

式中：A₃A₁——A表实测读数；

      B₃B₁——B表实测读数；

        L——A、B表测点间距；

     β′——角度误差。

通常情况下，采用两个千分表2即可完成测量，若需更为精确的数据，则可使用两个以上的千分表2进行测量，每两个千分表2形成一组测量数据，利用多组数据进行统计，从而测得更为精确的数据。A表、B表仅标识选中的两个千分表2，而不代表特定的千分表2。

实施例二

利用锥齿轮面锥量具的面锥交点位置的测量方法，包括以下步骤：

A、将待测齿轮安装到置物板13上，并使待测齿轮的轴线与所述置物板13的上表面平行；

B、利用校零块3的上表面将各个千分表2校零，使得各个千分表2均具有相同的初始值；

C、利用各个千分表2测量面锥上各个待测的点；

D、选取两个千分表2，以A表、B表标识，根据A、B两表读数，按下式计算出两点之间的角度误差β′：

式中：A₃A₁——A表实测读数；

      B₃B₁——B表实测读数；

        L——A、B两表测点间距；

      β′——角度误差。

E、再利用角度误差β′代入下式计算O′N，实际的面锥交点值即为O′N+L_n：

$O^{\′}N=\frac{\frac{A_2{A}_1-\cot {\mathrm{\β}}^{\′}}{\cos \mathrm{\α}}-\frac{L_n-L_2}{\cos \mathrm{\α}}}{\tan \mathrm{\αg}\cot {\mathrm{\β}}^{\′}+1}$

式中：L_n——在公差范围内齿轮面锥交点的最小值；

      L₂——齿轮定位基准面距离面锥在最小极限NN’时A表在齿轮上的测点的最短距离，也就是A表测点投影到NN’上后与齿轮定位基准面的最短距离；

      A₃A₁——A表实测读数；

      β′——角度误差；

      α——面锥公称角度。

面锥交点值为齿轮定位基准面到面锥交点的距离，在公差范围内，已知面锥交点的最小值为L_n，α为面锥公称角度，再根据测的读数即可计算出O′N+L_n。

Claims (9)

1.锥齿轮面锥量具，包括由底板(11)、量块(12)、置物板(13)、前圆柱(14)与后圆柱(15)组成的正弦规(1)，所述量块(12)垂直放置在所述底板(11)上，所述后圆柱(15)放置在所述底板(11)上，所述前圆柱(14)放置在所述量块(12)上，所述置物板(13)放置在所述前圆柱(14)与所述后圆柱(15)上，所述置物板(13)、所述量块(12)与所述底板(11)形成一个直角三角形，其特征在于：还包括至少两个千分表(2)和校零块(3)，所述校零块(3)设置在所述底板(11)上，所述校零块(3)的上表面与所述底板(11)的上表面平行。

2.如权利要求1所述的锥齿轮面锥量具，其特征在于：还包括夹持件(7)，所述夹持件(7)设置在所述置物板(13)上。

3.如权利要求2所述的锥齿轮面锥量具，其特征在于：所述夹持件(7)包括夹持部与顶紧部(71)，所述夹持部(72)正对所述顶紧部(71)的侧面设置有容纳缺口(73)，所述容纳缺口(73)的横截面为等腰三角形或等腰梯形，并且该等腰三角形或等腰梯形的对称线平行于所述置物板(13)的上表面，所述顶紧部(71)上设置有朝向容纳缺口(73)的顶紧件。

4.如权利要求1所述的锥齿轮面锥量具，其特征在于：还包括底座(4)，所述正弦规(1)通过底板(11)设置在底座(4)上。

5.如权利要求4所述的锥齿轮面锥量具，其特征在于：所述底座(4)上垂直设置有支撑杆(5)，所述支撑杆(5)上设置有横杆(6)，所述横杆(6)通过夹持部件设置在所述支撑杆(5)上，所述夹持部件的两端分别有一个的夹具并且这两个夹具相互垂直，所述千分表(2)设置在所述横杆(6)上。

6.如权利要求1所述的锥齿轮面锥量具，其特征在于：所述校零块(3)呈L形。

7.如权利要求1至6任一权利要求所述的锥齿轮面锥量具，其特征在于：所述千分表(2)设置有两个，所述校零块(3)的顶部具有两个凸起(31)，并且这两个凸起(31)的顶面形成所述校零块(3)的上表面。

8.采用如权利要求1所述锥齿轮面锥量具的面锥角度误差的测量方法，其特征在于包括以下步骤：

A、将待测齿轮安装到置物板(13)上，并使待测齿轮的轴线与所述置物板(13)的上表面平行；

B、利用校零块(3)的上表面将各个千分表(2)校零，使得各个千分表(2)均具有相同的初始值；

C、利用各个千分表(2)测量面锥上各个待测的点；

D、选取两个千分表(2)，以A表、B表标识，根据A、B两表读数，按下式计算出两点之间的角度误差β′：

式中：A₃A₁——A表实测读数；

      B₃B₁——B表实测读数；

        L——A、B表测点间距；

      β′——角度误差。

9.采用如权利要求1所述锥齿轮面锥量具的面锥交点位置的测量方法，其特征在于包括以下步骤：

A、将待测齿轮安装到置物板(13)上，并使待测齿轮的轴线与所述置物板(13)的上表面平行；

B、利用校零块(3)的上表面将各个千分表(2)校零，使得各个千分表(2)均具有相同的初始值；

C、利用各个千分表(2)测量面锥上各个待测的点；

D、选取两个千分表(2)，以A表、B表标识，根据A、B两表读数，按下式计算出两点之间的角度误差β′：

式中：A₃A₁——A表实测读数；

      B3B1——B表实测读数；

        L——A、B表测点间距；

      β′——角度误差。

E、再利用角度误差β′代入下式计算O′N，实际的面锥交点值即为O′N+Ln：

$O^{\′}N=\frac{\frac{A_2{A}_1-\cot {\mathrm{\β}}^{\′}}{\cos \mathrm{\α}}-\frac{L_n-L_2}{\cos \mathrm{\α}}}{\tan \mathrm{\αg}\cot {\mathrm{\β}}^{\′}+1}$

式中：L_n——在公差范围内齿轮面锥交点的最小值；

      L₂——齿轮定位基准面距离A表测点在齿轮轴线上垂直投影的最短距离；

      A₃A₁——A表实测读数；

      β′——角度误差；

      α——面锥公称角度。

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