CN109115074A - 一种等比例缩放齿顶跳动度的测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种等比例缩放齿顶跳动度的测量仪，包括底座、测量杆、千分表、测量转轴；测量杆的一端与底座铰接让测量杆围绕该铰接点摆动；测量杆的另一端为自由端；测量转轴固定在底座上，测量转轴位于测量杆的一侧；测量转轴与测量杆相切；千分表固定在底座上，千分表的测量头在测量杆摆动时、与测量杆相触。本发明主要应用杠杆位移可以放大缩小的原理，将不能直接测量的相对固定基准的齿顶圆跳动放大或缩小为一定比例、得到一个可以直接测量的直线位移。应用此款测量仪设计原理，可以测量任何齿轮相对于基准的齿顶圆跳动，操作简单，测量结构可靠。

Description

一种等比例缩放齿顶跳动度的测量仪

技术领域

本发明涉及一种齿轮检测量具，具体涉及一种相对基准的齿顶跳动测量仪。

背景技术

径向跳动属于位置公差，是指被测实际要素在无轴向移动的条件下绕基准轴线旋转一周，由位置固定的指示表在给定的测量方向上对被测实际要素测得的最大与最小示值之差。齿轮齿顶圆跳动是衡量齿轮精度的重要指标。

我公司主要生产高铁售票设备，在核心产品中采用多组齿轮和同步带作为传动方式。在该传动方式中，齿顶圆跳动超差一直是影响我们关键产品关键功能的重要因素，其主要表现为主动齿轮通过皮带将动力传导到从动齿轮上，并且两齿轮同时带动胶辊传动高铁火车票读写磁过程，此过程要求传动速度均匀，若齿顶圆跳动超差，将导致主动齿轮以椭圆形方式进行运动，将此动力通过皮带传导到从动齿轮上，造成齿轮带动的胶辊成不规则转动，导致火车票无法满足速度均匀的要求，从而导致读写磁失败。

由于上述原因，我司一直寻找齿顶圆跳动检测手段，未发现适合检测此项指标的通用设备，当前对齿轮齿顶圆跳动的检测仪器，如三坐标测量仪等，其虽然适用性广，但是其在进行齿顶跳动这一项检测时存在效率不高的问题，同时该类设备所需的购置及维护成本高。另外在专利名称为“一种齿轮齿顶圆跳动检测仪”其授权公告号为“205317109U”中，采用的是直接测量的方式，不适用于本公司产品中的齿轮，在本公司产品中应用的齿轮尺寸较小(半径在10mm左右，或是更小尺寸)，其齿顶跳动并不明显，直接测量在千分表中往往显示不出来，造成检测失败；故在此基础上，设计本发明的齿顶圆跳动检测仪器，满足检测齿轮齿顶圆跳动要求，并且通过此仪器进行质量控制，完美解决了产品中传导速度不均匀问题，使产品顺利量产。

发明内容

本发明的目的是提供一种根据杠杆的放大缩小原理，提出一种可以等比例缩放，实现较小齿轮或是较大齿轮的放大或缩小，间接获得齿轮齿顶跳动的测量仪。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案如下：

一种等比例缩放齿顶跳动度的测量仪，包括底座、测量杆、千分表、测量转轴；所述测量杆的一端与底座铰接让所述测量杆围绕该铰接点摆动；所述测量杆的另一端为自由端；所述测量转轴固定在所述底座上，所述测量转轴位于所述测量杆的一侧；所述测量转轴与所述测量杆相切；所述千分表固定在所述底座上，所述千分表的测量头在所述测量杆摆动时、与所述测量杆相触。

进一步的：所述测量杆上设置有凹槽，所述凹槽将千分表测量头罩住，在所述测量杆摆动过程中不脱离千分表测量头。

进一步的：所述测量杆上固定安装有触板，所述触板具有与测量转轴相切的内弧形面。

进一步的：所述触板内设置垫片。

进一步的：所述底座包括基座和立板，所述立板固定在基座上，所述测量杆、测量转轴安装在立板上。

进一步的：所述千分表通过支杆固定立板上。

进一步的：所述支杆包括第一杆和第二杆，所述第一杆通过螺栓固定在立板上，所述千分表固定在所述第二杆上，所述第二杆上设有长圆孔，通过螺栓固定在第一杆上。

进一步的：所述测量杆为钝角杆，钝角开口冲下，两钝角边长相等；所述测量转轴安装在所述测量杆两端点位于同一水平线上时的钝角角平分线上，所述测量转轴与所述测量杆两端点位于同一水平线上。

进一步的：所述触板固定在所述钝角杆的钝角顶点，所述触板具有与测量转轴相切的内弧形面。

进一步的：所述凹槽开口向下，所述千分表通过支架固定在所述测量杆下方，所述千分表的测量头伸入所述凹槽与所述测量杆相触。

本发明的技术效果是：

本发明主要应用杠杆位移可以放大缩小的原理，将不能直接测量的相对固定基准的齿顶圆跳动放大或缩小为一定比例、得到一个可以直接测量的直线位移。另外，根据本发明的原理，可以测量任意工件的同轴度，同时也可以通过本装置得到工件的外轮廓，可以得到其与标准件的对比数值。整个测量过程操作简单、可靠。更加利于实际的生产，并且维护成本低。

附图说明

图1是本发明的发明原理图；

图2是本发明的实施例一示意图；

图3是本发明的实施例二示意图；

图4是本发明的实施例三立体示意图；

图5是图4中的触板的一种示意图；

图6是图4中的测量杆的一种示意图；

图7是图4中的千分表支杆的一种示意图；

图8是本发明中测量杆的另一结构示意图；

图9是图8中测量杆和被测齿轮(带挡边齿轮)测量示意图；

以上各图中：测量杆10，铰接点11，凹槽12，触板13，垫片131，连接板132；测量转轴20，齿轮21，齿轮挡边211，千分表30；支杆31：第一杆311，第二杆312，底座40，基座41，立板42。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的不当限定。

一种等比例缩放齿顶跳动度的测量仪，包括底座、测量杆、千分表、测量转轴；所述测量杆的一端与底座铰接让所述测量杆围绕该铰接点摆动；所述测量杆的另一端为自由端；所述测量转轴固定在所述底座上，所述测量转轴位于所述测量杆的一侧；所述测量转轴与所述测量杆相切；所述千分表固定在所述底座上，所述千分表的测量头在所述测量杆摆动时、与所述测量杆相触。

在本测量仪的工作原理如图1所示，测量杆10通过铰接点C11可旋转的安装在底座上，被测齿顶跳动度的齿轮(或是他径向同轴度的工件)21固定在测量转轴上，与测量杆10上的任意点D点(在图1中D为测量杆10的中点)相切，通过D点将测量杆10分为L1和L2两长度；千分表30的测量头与测量杆10的任意点A点相触(在附图中A点是测量杆的终点—自动端)，

齿轮21随着测量转轴20的旋转而旋转；当产生齿顶的跳动时，齿轮与测量杆相切的D点被推动到E点，其跳动距离为h；千分表测量头与测量杆上相切的A点被推到B点，其高度距离为H；

因此跳动距离h被放大或缩小的倍数，根据相似三角形原理得到：

因此跳动度在图1中L1＝L2，因此有其中H为千分表的读数。

通过以上的分析，理论上来说测量杆任意形状都可以，这里取是按照比例来计算放大或缩小的倍数；另外测量杆的位置任意设置，水平、竖直或是任意角度都可以实现将齿轮齿顶跳动度放大或是缩小，任意角度的测量杆在计算放大或是缩小的比例会需要进行坐标调整转化的，因此水平或是竖直最佳；就操作来说水平杆操作最简单、缩放比例明了。

另外关于测量转轴的位置和千分表测量头的位置也是任意设置的，但是为了更直观测出缩放比例，最好是在等比例的位置，例如将测量转轴设置在中点、四分点；而千分表测量头是测量转轴的2倍、3倍或是其他倍数，为了方便计算放大的倍数通常都是整数倍。

通过以上的跳动度放大或缩小，可以实现不便于直接读出读数的齿轮跳动测量，结构简单，使用便利，测量结果准确。

另外，更改触板的形式，例如做成探针形式固定在测量杆上，在齿轮选择过程中让探针(探针的长度大于齿轮齿根的高度)沿着齿轮的外廓行走，记录齿顶和齿根的的变化。

可以通过齿顶圆、齿根圆与分度圆的关系式：齿顶圆直径和分度圆直径的关系表达式：d_a＝d+2h_a，齿根圆直径和分度圆直径的关系表达式：d_f＝d-2h_f；其中d_a是齿顶圆直径，d分度圆直径，h_a齿顶高；d_f是齿根圆直径，h_f是齿根高。

基于以上的各圆的关系式，以及再根据实际的测量值反馈到最初的理论值，可以得到分度圆的理论值和实际值之间的误差关系，通过以上关系式可以间接得到齿轮传动的平稳性的误差范围，可以得到设备整体的运行平稳情况。

另外本装置同样可以应用于其他径向同轴度的测量，所述测量转轴上安装有被测同轴度的工件，被测同轴度工件与所述测量杆相切。

另外在测量杆过程中，避免千分表的测量头与测量杆脱离的情况发生，所示测量杆上设置有凹槽，所述凹槽将千分表测量头罩住，在所述测量杆摆动过程中不脱离千分表测量头。

另外在测量杆过程中，为了在测量跳动度过程中更加准确的观察跳动点的跳动情况，同时也为了让齿轮旋转更加平稳，在所述测量杆上固定安装有触板，所述触板具有与测量转轴相切的内弧形面。通过触板的内弧形面与齿轮的每一个齿相切，让齿轮在旋转过程中更加平稳。并且在齿轮与测量杆接触过程中，起到标识作用，让测量更加轻松。

至于触板的安装方式与弧形中心角度在此不做限定，根据实际测量过程中调整。触板的具体形式在此不做限定，根据被测物体的实际需要测量需要进行设定，例如之前提到的探针形式的触板或是其他形式。

为了更加灵活的适应不同的齿轮(例如挡边齿轮)避免测量无法与挡边齿轮的齿顶接触，增加了活动连接的触板；触板根据齿轮的厚度设计，让触板与齿轮的齿顶圆相切；另外为了适应不同齿轮的直径，在所述触板内设置垫片。

触板和垫片可以更加灵活的适应不同的齿轮尺寸，让本发明的使用范围更广；至于其具体的形状在此不做限定，可以根据实际齿轮的需要设置。

为了便于整个结构的更加方便操作，在所述底座包括基座和立板，所述立板固定在基座上，所述测量杆、测量转轴安装在立板上。

所述千分表通过支杆固定立板上。

支杆可以通过螺栓将千分表固定在立板上，支杆的角度可以通过松紧螺栓之后调节，以便更好的适用于其他齿轮的测定。或者支杆就是固定角度只适用于一款齿轮的齿顶跳动情况。

在此提供一种具体的支杆结构，以便更好的理解本测量仪，所述支杆包括第一杆和第二杆，所述第一杆通过螺栓固定在立板上，所述千分表固定在所述第二杆上，所述第二杆上设有长圆孔，通过螺栓固定在第一杆上。

第二杆可以在长圆孔上下调节之后再通过螺栓将其固定在第一杆上，便于调节千分表的高度。

为了进一步的方便测量，将本发明中的测量杆设置为钝角杆，水平设置，其钝角开口冲下，两钝角边长相等；所述测量转轴安装在所述测量杆两端点位于同一水平线上时的钝角角平分线上，所述测量转轴与所述测量杆两端点位于同一水平线上。

如此设置之后，在测量杆随被测齿轮的跳动而跳动时，将千分表设置到测量杆另一钝角边上，这样测量杆整体的放大缩小比例不变，但是测量杆在实验过程中需要的空间较小，更加合理。

进一步的：所述触板固定在所述钝角杆的钝角顶点，所述触板具有与测量转轴相切的内弧形面。在钝角杆上可以设置触板或是不设置触板，触板的位置任意，触板内弧形面的圆心角度最好与钝角相同。起到标识作用之外，可以实现齿轮与测量杆之间的平稳过渡。

进一步的：所述凹槽开口向下，所述千分表通过支架固定在所述测量杆下方，所述千分表的测量头伸入所述凹槽与所述测量杆相触。

由于其在跳动过程中会有一侧的测量杆下压，因此其凹槽的开口向下，罩住千分表的测量头，保证每次变化都被检测到。

实施一

如图2所示，在此实施例中测量杆为直杆，水平设置。在本实施例中测量杆水平设置，测量转轴位于测量杆的中间位置，在测量转轴上安装齿轮；齿轮跳动过程中测量杆发生位移通过杠杆放大原理，将齿轮的小跳动距离，放大数倍，在千分表上读取。

实施二

如图3所示，在此实施例中测量杆为直杆，竖直设置。区别于上述本实施例，在本实施例中测量杆竖直设置，其他与实施例1相同，不做赘述。

实施三

如图4—图7所示，在此实施例中，在此实施例中测量杆为钝角杆，将其水平设置，其钝角开口冲下，两钝角边长相等；测量转轴安装在测量杆两端点位于同一水平线上时的钝角角平分线上，测量转轴与测量杆两端点位于同一水平线上。在钝角顶点处设置触板，触板具有内弧形面，内弧形面同样开口向下、与测量转轴相切。另外在钝角杆的自由端设置有凹槽，凹槽开口向下，千分表通过支架固定在测量杆下方，千分表的测量头伸入凹槽与测量杆相触。

1、本实施例的操作过程如下：

2、将待测齿轮安装在测量转轴上，让测量杆上的触板的垫片与待测齿轮相切；

3、调整千分表的位置；校正千分表基准；

4、旋转测量转轴，让待测齿轮的每个齿的齿顶逐一接触垫片，让测量杆随着齿轮的旋转上下跳动，记录下千分表根据齿轮的跳动所显示的数值；

5、根据缩放比例，计算得到齿轮的齿顶跳动值。

在本发明中，考虑到基准位置的偏差，设置了测量转动轴，保证基准误差0.001mm之内；考虑齿轮在测量仪上的横向位移造成的测量偏差，设计了齿轮接触缓冲垫，避免齿顶未与杠杆完全接触现象；考虑整体测量相对基准，设计了整体支撑架，满足测量环境的要求。应用此款测量仪设计原理，可以测量任何齿轮相对于基准的齿顶圆跳动。

实施例四

如图1、图8、图9所示，区别于上述实施例，在本实施例中，测量杆(采用直杆)的横截面为倒三角形(或是倒梯形、倒楔形等上边大于下边的多边形，在此不做限定)。

此种设计可以让本测量仪适应更多种的齿轮，例如带有挡边的齿轮或是齿轮较厚的情况，采用此种测量杆的形式可以代替触板的使用，无论何种赤露都可以保证测量杆与齿轮的齿顶圆始终相切；让整个仪器更加简洁，便于校准、便于携带、便于维护同时也便于操作以及生产的需要。

测量杆的横截面三角形为等腰三角形、梯形为等腰梯形测量最佳方便。

上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种等比例缩放齿顶跳动度的测量仪，其特征在于：包括底座、测量杆、千分表、测量转轴；

所述测量杆的一端与底座铰接让所述测量杆围绕该铰接点摆动；所述测量杆的另一端为自由端；

所述测量转轴固定在所述底座上，所述测量转轴位于所述测量杆的一侧；所述测量转轴与所述测量杆相切；

所述千分表固定在所述底座上，所述千分表的测量头在所述测量杆摆动时、与所述测量杆相触。

2.根据权利要求1所述的等比例缩放齿顶跳动度的测量仪，其特征在于：所述测量杆上设置有凹槽，所述凹槽将千分表测量头罩住，在所述测量杆摆动过程中不脱离千分表测量头。

3.根据权利要求1或2所述的等比例缩放齿顶跳动度的测量仪，其特征在于：所述测量杆上固定安装有触板；所述触板具有与测量转轴相切的内弧形面。

4.根据权利要求3所述的等比例缩放齿顶跳动度的测量仪，其特征在于：所述触板内设置垫片。

5.根据权利要求1、2、4任意一项所述的等比例缩放齿顶跳动度的测量仪，其特征在于：所述底座包括基座和立板，所述立板固定在基座上，所述测量杆、测量转轴安装在立板上。

6.根据权利要求5所述的等比例缩放齿顶跳动度的测量仪，其特征在于：所述千分表通过支杆固定立板上。

7.根据权利要求6所述的等比例缩放齿顶跳动度的测量仪，其特征在于：所述支杆包括第一杆和第二杆，所述第一杆通过螺栓固定在立板上，所述千分表固定在所述第二杆上，所述第二杆上设有长圆孔，通过螺栓固定在第一杆上。

8.根据权利要求1、2、4、6、7任意一项所述的等比例缩放齿顶跳动度的测量仪，其特征在于：所述测量杆为钝角杆，钝角开口冲下，两钝角边长相等；所述测量转轴安装在所述测量杆两端点位于同一水平线上时的钝角角平分线上，所述测量转轴与所述测量杆两端点位于同一水平线上。

9.根据权利要求8所述的等比例缩放齿顶跳动度的测量仪，其特征在于：所述触板固定在所述钝角杆的钝角顶点，所述触板具有与测量转轴相切的内弧形面。

10.根据权利要求9所述的等比例缩放齿顶跳动度的测量仪，其特征在于：所述凹槽开口向下，所述千分表通过支架固定在所述测量杆下方，所述千分表的测量头伸入所述凹槽与所述测量杆相触。