CN110617790B - 一种采用相对法实现大齿轮齿距偏差测量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及大齿轮测量技术领域，具体涉及一种采用相对法实现大齿轮齿距偏差测量的方法。本发明方法由于无需调整测头角度，就消除了由于角度调整带来的精度损失，进一步保障了测量精度；同时，本发明方法是使用的设备简单，操作方便，测头与X轴角度固定放置，无需调整测头角度，因此设备构建简单，也可利用现有的双读数测头的齿距相对法自动检测仪来实现；该方法普遍适合于齿轮测量仪器的齿距测量；不仅限于大齿轮齿距的测量，亦可用于常规齿轮的齿距测量。

Description

一种采用相对法实现大齿轮齿距偏差测量的方法

技术领域

本发明涉及大齿轮测量技术领域，具体涉及一种采用相对法实现大齿轮齿距偏差测量的方法。

背景技术

齿轮齿距偏差是评定齿轮传动质量的重要指标之一，在齿轮精度等级标准中齿距偏差是齿轮精度的必检项目之一。齿轮齿距偏差测量方法分为绝对测量法和相对测量法两种。

目前国内外对于常规齿轮齿距一般采取绝对测量法。绝对测量法测量装置由角度测量装置和单测头组成。测量齿距偏差时，将测头调整到被测齿的齿面中部，并与被测齿面相接触，记录当前齿面对应的角度与测头示值；然后测头退出，回转台旋转一个齿距角，测头再次进入齿槽与下一个齿的齿面中部接触，记录下一个齿面用角度和测头示值表示的绝对坐标位置；依次测量全部齿面的位置，从而计算出每一个齿实际位置与理论位置的偏差。随着被测齿轮直径的增大，相同精度等级的齿距误差随直径呈对数曲线增加，而因绝对测量法的角度测量不确定度引起的齿距测量误差随直径线性增加，因此绝对法测量不能满足大齿轮齿距测量要求。

根据采用的测头形式不同相对测量法分为三种：基于固定无感知元件的定位测头和单读数测头的相对测量法，基于带测力感知元件的定位测头和单读数测头的相对测量法和基于双读数测头的齿距相对测量法。

其中基于固定无感知元件的定位测头和单读数测头的相对测量法典型仪器有传统的万能测齿仪和手持式齿距测量仪。由于定位测头无测力感知，所以仅适合于手动测量。

基于测力感知元件的定位测头和单读数测头的相对测量法的典型仪器有传统的自动相对法齿距测量仪。这类仪器的基本结构与不带测力感知定位测头型的不同之处在于齿轮的旋转运动由分度控制机构自动控制，测量时，齿轮旋转齿面靠上定位测头，当测力达到设定值时，触发读数测头获取示值。该方法合适于手动测量与自动测量方式。存在的问题是，手动或自动测量时，由于每次定位测头的测力有偏差，从而引起齿距测量误差。

基于双读数测头的相对测量法典型仪器的主体结构包括两个测头，利用双测头的读数差来计算齿距偏差。由于不需要角度测量，基于双读数头的齿距相对测量法特别适合大齿轮齿距自动化测量。但其存在的问题是：当双测头延伸线不过齿轮的回转中心或者位置不对称时，不对中误差和不对称误差将引起齿距测量误差。

由于相对法的精度不高，因此目前国内外对于高精度齿轮齿距偏差的相对测量法应用较少。

发明内容

本发明在要提供一种采用相对测量法进行大齿轮齿距高精度测量的方法，以克服现有技术存在的精度不高的问题。

为了克服现有技术存在的问题，本发明的解决方案是：

一种采用相对法实现大齿轮齿距误差测量的方法，包括以下步骤：

第一步：建立测量坐标系O_xy，工件回转中心与测量坐标系中心重合，被测齿轮齿数为Z，齿高中部的分圆半径为r，端面压力角为α_t，双测头分别与X方向存在固定夹角γ_A和γ_B，计算得到齿距角θ和双测头理论间距s：

第二步：调整测量机的双测头间距为s，保证双测头同时进入齿槽分圆位置并与两相邻同侧齿廓接触；

第三步：以该齿距为初始理论齿距值，该齿距为第一齿距，误差为0，读取双测头的读数(P_A0,P_B0)；

第四步：双测头从齿槽退出，转动回转轴使齿轮旋转一个齿距角；双测头再次同时进入齿槽并与下一两相邻同侧齿廓接触，读取双测头的读数(P_A1,P_B1)；

第五步：重复步骤四，直到得到一圈齿距的双测头读数(P_Ai,P_Bi),i＝0,1,...,Z,i＝0～Z；

第六步：以第一齿齿距为理论齿距，从而计算出各齿齿距偏差fpt_i与齿距累积误差

Fpi＝∑fpt_i

左齿面齿距测量时取上面符号，右齿面齿距测量时取下面符号。

上述固定夹角γA和γ_B为测头装置固定特性参数。

为了简化测头装置的结构设计，可设计上述固定夹角γ_A和γ_B为0度。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、设备简单，操作方便：测头与X轴角度固定放置，无需调整测头角度，因此设备构建简单，也可利用现有的双读数测头的齿距相对法自动检测仪来实现。

2、精度可靠：通过对相对法测量齿距精度的影响因子进行研究和实验，发现双测头不对中误差为相对法测量精度的主要影响因素，而测头角度对中调整困难，从而本发明创造性地提出了一种无需调整测头角度的方法。由于无需调整测头角度，就消除了由于角度调整带来的精度损失，进一步保障了测量精度。

3、该方法普遍适合于齿轮测量仪器的齿距测量；不仅限于大齿轮齿距的测量，亦可用于常规齿轮的齿距测量；

4、该方法中测头设计成固定角度，测头角度参数直接用于齿距误差计算的自动补偿。为了简化设计，建议设计角度为0度。

附图说明

图1是传统的单读数测头相对法测量原理示意图；

图2是传统的双读数测头的相对法测量原理示意图；

图3是本发明提出的双读数头固定角度安装的相对法测量原理示意图；

图4是本发明提出的双读数头平行安装的相对法测量原理示意图；

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

参见图1，传统的单读数测头在使用时，沿齿轮切线方向装有两个测头，一个为定位测头，一个读数测头，调整测头到齿轮齿面中部位置后，手动旋转齿轮使两测头同时右移与两相邻同侧齿廓接触，由读数测头读出相对齿距偏差。

参见图2，传统的双读数测头在使用时，将双测头相对于工件对称放置，测头延伸线过工件回转中心，此时测力方向与齿面中部的分圆切线方向一致。调整双读数测头到齿轮齿面中部位置后，双读数测头同时两相邻同侧齿廓接触。测量时，齿轮连续回转，双读数测头往复进出齿槽，当读数头在一定示值范围内时进行测量采样、数据处理以及自动换齿动作，利用双读数测头的读数每一次相邻齿距的示值差来计算齿距偏差。

下面将通过具体实施例和附图对本发明进行详细地说明。

实施例1：

参见图3，一种采用相对法实现大齿轮齿距偏差测量的方法，包括以下步骤：

第一步：建立测量坐标系O_xy，工件回转中心与测量坐标系中心重合。被测齿轮齿数为Z，齿高中部的分圆半径为r，端面压力角为α_t，双测头分别与X方向存在固定夹角γ_A和γ_B，计算得到齿距角θ和理论间距S：

第二步：调整测量机的双测头间距约为s，保证双测头同时进入齿槽分圆位置A和位置B时能与两相邻同侧齿廓接触；

第三步：以该齿距为初始理论齿距值，该齿距为第一齿距，误差为0，读取双测头的读数(P_A0,P_B0)；

第四步：双测头从齿槽退出，转动回转轴使齿轮旋转一个齿距角；双测头再次同时进入齿槽并与下一两相邻同侧齿廓接触，读取双测头的读数(P_A1,P_B1)；

第五步：重复步骤四，直到得到一圈齿距的双测头读数(P_Ai,P_Bi),i＝0,1,...,Z,i＝0～Z；

第六步：以第一齿齿距为理论齿距，从而计算出各齿齿距偏差fpt_i与齿距累积误差

Fpi＝∑fpt_i

左齿面测量时取上面符号，右齿面测量时取下面符号。

实施例2：

参见图4，一种采用相对法实现大齿轮齿距偏差测量的方法，包括以下步骤：

第一步：建立测量坐标系O_xy，工件回转中心与测量坐标系中心重合。被测齿轮齿数为Z，齿高中部的分圆半径为r，端面压力角为α_t，此时双测头与X轴的固定夹角γ_A和γ_B分别为0度，计算得到齿距角θ和理论间距S：

第二步：调整测量机的双测头平行且间距为s，双测头与X方向平行，保证双测头同时进入齿槽分圆位置A和位置B时能与两相邻同侧齿廓接触；

第三步：以该齿距为初始理论齿距值，该齿距为第一齿距，误差为0，读取双测头的读数(P_A0,P_B0)。

第四步：双测头从齿槽退出，转动回转轴使齿轮旋转一个齿距角；双测头再次同时进入齿槽并与下一两相邻同侧齿廓接触，读取双测头的读数(P_A1,P_B1)；

第五步：重复步骤四，直到一圈齿距的双测头读数(P_Ai,P_Bi),i＝0,1,...,Z,i＝0～Z；

第六步：以第一齿齿距为理论齿距，从而计算出各齿齿距偏差fpt_i与齿距累积误差Fp_i：

Fpi＝∑fpt_i

左齿面测量时取上面符号，右齿面测量时取下面符号。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (2)

1.一种采用相对法实现大齿轮齿距误差测量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：建立测量坐标系O_xy，被测齿轮回转中心与测量坐标系坐标原点重合，被测齿轮齿数为z，齿高中部的分圆半径为r，端面压力角为α_t，双测头分别与X方向存在固定夹角γ_A和γ_B，计算得到齿距角θ和双测头理论间距s：

第二步：调整测量机的双测头间距为双测头理论间距s，保证双测头同时进入齿槽分圆位置并与两相邻同侧齿廓接触；

第三步：以第一齿距为初始理论齿距值，误差为0，读取双测头的读数(P_A0,P_B0)；

第四步：双测头从齿槽退出，转动回转轴使齿轮旋转一个齿距角；双测头再次同时进入齿槽并与下一两相邻同侧齿廓接触，读取双测头的读数(P_A1,P_B1)；

第五步：重复步骤四，直到得到一圈齿距的双测头读数(P_Ai,P_Bi),i＝0,1,...,Z；

第六步：以第一齿距为理论齿距，从而计算出各齿齿距偏差fpt_i与齿距累积误差Fp_i：

Fpi＝∑fpt_i

左齿面齿距测量时取式中±和

号上面符号，右齿面齿距测量时取式中±和

号下面符号。

2.根据权利要求1所述采用相对法实现大齿轮齿距误差测量的方法，其特征在于：所述固定夹角γ_A和γ_B为0度。

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