CN111156942A - 一种大齿轮多参量标准样板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大齿轮多参量标准样板，整体为对称结构的齿圈状，包括基准级齿轮螺旋线样板外圆柱面和基准级直齿齿轮内齿面；螺旋线样板外圆柱面上设有直齿槽、左旋齿槽和右旋齿槽，左旋齿槽和右旋齿槽相对于直齿槽对称布置；左旋齿槽和右旋齿槽包括多个不同角度的齿槽，每个齿槽两侧均具有相同螺旋角的渐开螺旋面；本发明集齿轮渐开线参量校准、齿轮螺旋线参量校准和标准齿轮校准于一身，具有结构简单，测量方法简单，多功能集成及测量精度高等优点，解决了传统方法需要采用多块不同结构和功能的标准样板对仪器多种参数量值校准的问题。

Description

一种大齿轮多参量标准样板

技术领域

本发明涉及精密齿轮测试技术领域，更具体的说是涉及一种大齿轮多参量标准样板。

背景技术

大齿轮的测量多用龙门式的三坐标测量机或其它专用设备进行测量，要保证大齿轮测量结果的一致性和可靠性，必须对大齿轮测试设备进行校准。

齿轮标准器是用于各种齿轮测量仪器校准的计量器具，主要包括齿轮渐开线样板、齿轮螺旋线样板和标准齿轮，每一种标准器的作用各不相同，其中齿轮渐开线样板是用于传递齿轮渐开线参数量值、确定和修正仪器渐开线示值误差。按照传统设计方法，每种标准器的功能是单一的，如果需要对仪器多种参数量值校准，就需要多块不同结构和功能的标准样板。然而对于大型齿轮测量仪器的标准器，传统的设计思路已经不再适用。这是因为大型的标准器其尺寸大、质量大，运输和使用过程的调整均不方便，尤其是需要应用多种大型标准器的时候。

因此，如何提供一种大齿轮多参量标准样板，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一，提供了一种大齿轮多参量标准样板。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种大齿轮多参量标准样板，整体为对称结构的齿圈状，包括基准级齿轮螺旋线样板外圆柱面和基准级直齿齿轮内齿面；

所述螺旋线样板外圆柱面上设有直齿槽、左旋齿槽和右旋齿槽，所述左旋齿槽和所述右旋齿槽相对于所述直齿槽对称布置；

所述左旋齿槽和所述右旋齿槽包括多个不同角度的齿槽，每个齿槽两侧均具有相同螺旋角的渐开螺旋面。

进一步的，所述标准样板的上端面设有一圈凸台，所述凸台的轴心与所述内齿面的圆心重合。

进一步的，所述左旋齿槽包括左旋15°齿槽、左旋30°齿槽和左旋45°齿槽。

进一步的，所述右旋齿槽包括右旋15°齿槽、右旋30°齿槽和右旋45°齿槽。

一种大齿轮多参量标准样板的使用方法，包括以下步骤：

步骤(1)建立标准样板的坐标系OXYZ：将大齿轮多参量标准样板放置在需要校准的测量仪器平台上，利用仪器的测头在标准样样板的上端平面测量多个均布点，构建平面后，得到标准样板坐标系的Z轴；在标准样板上端面凸台的外侧测量多个均布点，构建圆后以圆心作为标准样板坐标系的坐标原点O；在螺旋线样板外圆柱面上直齿槽的左右齿面各测一个点，两点呈对称布置，以两点连线的中电与坐标原点O连线作为标准样板坐标系的X轴；利用与X、Z的正交关系得到Y轴，这样就建立了标准样板的坐标系OXYZ；

步骤(2)齿轮渐开线参量校准：在外圆柱面的所有齿槽上开展渐开线齿廓测量，渐开线齿廓的测量位置为整个样板厚度的中间截面处，利用测量仪器的测头在每个齿槽内测量渐开线齿廓，分别得到实际的渐开线齿廓偏差值F’_αs,F’_αL15,F’_αL30,F’_αL45,F’_αR15,F’_αR30,F’_αR45。用实际测量结果减去名义参考值可以得到测量仪器对应每种外齿的齿廓测量示值误差：△F_αs＝F’_αs-F_αs,△F_αL15＝F’_αL15-F_αL15,△F_αL30＝F’_αL30-F_αL30,△F_αL45＝F’_αL45-F_αL45,△F_αR15＝F’_αR15-F_αR15,△F_αR30＝F’_αR30-F_αR30,△F_αR45＝F’_αR45-F_αR45；

内齿渐开线齿廓测量：在内齿面以xy轴坐标系，选择0°、90°、180°、270°四个均布齿槽，利用仪器测头在内齿的4个均布齿槽上开展渐开线齿廓测量，可以得到对应内齿的齿廓测量示值误差：△F_α0＝F’_α0-F_α0,△F_α90＝F’_α90-F_α90,△F_α180＝F’_α180-F_α180,△F_α270＝F’_α270-F_α270。

步骤(3)利用测量仪器的测头在外圆柱面的每个齿槽内测量螺旋线，螺旋线的测量位置为齿轮分度圆上，分别得到实际的螺旋线偏差值F’_βs,F’_βL15,F’_βL30,F’_βL45,F’_βR15,F’_βR30,F’_βR45。用实际测量结果减去名义参考值可以得到测量仪器对应每种外齿的螺旋线测量示值误差：△F_βs＝F’_βs-F_βs,△F_βL15＝F’_βL15-F_βL15,△F_βL30＝F’_βL30-F_βL30,△F_βL45＝F’_βL45-F_βL45,△F_βR15＝F’_βR15-F_βR15,△F_βR30＝F’_βR30-F_βR30,△F_βR45＝F’_βR45-F_βR45。

同理，利用仪器测头在内齿面的4个均布齿槽上开展螺旋线测量，可以得到对应内齿的螺旋线测量示值误差：△F_β0＝F’_β0-F_β0,△F_β90＝F’_β90-F_β90,△F_β180＝F’_β180-F_β180,△F_β270＝F’_β270-F_β270。

步骤(4)：利用测量仪器的测头在所有内齿齿槽左右齿面上各测量一个点，齿距测量点位置为齿轮分度圆与齿厚中间截面的交点，利用所有测量点可以计算得到实际的内齿齿距偏差值F’_P。用实际测量结果减去名义参考值可以得到测量仪器对应内齿的齿距测量示值误差：△F_P＝F’_P-F_P。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种大齿轮多参量标准样板，结构对称，质量平衡，集齿轮渐开线参量校准、齿轮螺旋线参量校准和标准齿轮校准于一身，解决了传统方法需要采用多块不同结构和功能的标准样板对仪器多种参数量值校准的问题，提高了大齿轮校准效率；可用于无回转台的测量大齿轮的三坐标测量机，也可用于有回转台的专用大齿轮测量仪器的标定，具有结构简单，测量方法简单，多功能集成及测量精度高等优点，满足高精度大齿轮测量仪器的校准，且便于运输和安装调整。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的结构示意图。

图2为本发明建立标准样板的坐标系的示意图。

图3为本发明渐开线参量校准的示意图。

图4为本发明螺旋线参量校准的示意图。

图5为本发明齿距参量校准的示意图。

其中：

1-螺旋线样板外圆柱面；2-内齿面；3-直齿槽；4-左旋15°齿槽；5-左旋30°齿槽；6-左旋45°齿槽；7-右旋15°齿槽；8-右旋30°齿槽；9-右旋45°齿槽；10-凸台。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明实施例公开了一种大齿轮多参量标准样板，如图1所示，整体为对称结构的齿圈状，包括基准级齿轮螺旋线样板外圆柱面1和基准级直齿齿轮内齿面2；

螺旋线样板外圆柱面1上设有直齿槽3、左旋齿槽和右旋齿槽，左旋齿槽和右旋齿槽相对于直齿槽对称布置；左旋齿槽包括左旋15°齿槽4、左旋30°齿槽5和左旋45°齿槽6，右旋齿槽包括右旋15°齿槽7、右旋30°齿槽8和右旋45°齿槽9；每个左旋或右旋齿槽两侧均具有相同螺旋角的渐开螺旋面。

进一步的，标准样板的上端面设有一圈凸台10，凸台10的轴心与内齿面2的圆心重合，便于定位以及标准样板三位坐标系的建立。

在一个具体的实施例中，样板的外径为1000mm，内径672mm，具体参数如下表：

一种大齿轮多参量标准样板的使用方法，包括以下步骤：

步骤(1)建立标准样板的坐标系OXYZ：将大齿轮多参量标准样板放置在需要校准的测量仪器平台上，利用仪器的测头在标准样样板的上端平面测量多个均布点，构建平面后，得到标准样板坐标系的Z轴；在标准样板上端面凸台的外侧测量多个均布点，构建圆后以圆心作为标准样板坐标系的坐标原点O；在螺旋线样板圆柱面上直齿槽的左右齿面各测一个点，两点呈对称布置，以两点连线的中点与坐标原点O连线作为标准样板坐标系的X轴；利用与X、Z的正交关系得到Y轴，如图2所示，这样就建立了标准样板的坐标系OXYZ；

步骤(2)齿轮渐开线参量校准：在外圆柱面的所有齿槽上开展渐开线齿廓测量，渐开线齿廓的测量位置为整个样板厚度的中间截面处，如图3所示，利用测量仪器的测头在每个齿槽内测量渐开线齿廓，分别得到实际的渐开线齿廓偏差值F’_αs,F’_αL15,F’_αL30,F’_αL45,F’_αR15,F’_αR30,F’_αR45。用实际测量结果减去名义参考值可以得到测量仪器对应每种外齿的齿廓测量示值误差：△F_αs＝F’_αs-F_αs,△F_αL15＝F’_αL15-F_αL15,△F_αL30＝F’_αL30-F_αL30,△F_αL45＝F’_αL45-F_αL45,△F_αR15＝F’_αR15-F_αR15,△F_αR30＝F’_αR30-F_αR30,△F_αR45＝F’_αR45-F_αR45；

内齿渐开线齿廓测量：在内齿面以xy轴坐标系，选择0°、90°、180°、270°四个均布齿槽，利用仪器测头在内齿的4个均布齿槽上开展渐开线齿廓测量，可以得到对应内齿的齿廓测量示值误差：△F_α0＝F’_α0-F_α0,△F_α90＝F’_α90-F_α90,△F_α180＝F’_α180-F_α180,△F_α270＝F’_α270-F_α270。

步骤(3)利用测量仪器的测头在外圆柱面的每个齿槽内测量螺旋线，螺旋线的测量位置为齿轮分度圆上，图4中的虚线处(齿槽宽度与齿厚相同的位置)分别得到实际的螺旋线偏差值F’_βs,F’_βL15,F’_βL30,F’_βL45,F’_βR15,F’_βR30,F’_βR45。用实际测量结果减去名义参考值可以得到测量仪器对应每种外齿的螺旋线测量示值误差：△F_βs＝F’_βs-F_βs,△F_βL15＝F’_βL15-F_βL15,△F_βL30＝F’_βL30-F_βL30,△F_βL45＝F’_βL45-F_βL45,△F_βR15＝F’_βR15-F_βR15,△F_βR30＝F’_βR30-F_βR30,△F_βR45＝F’_βR45-F_βR45。

同理，利用仪器测头在内齿面的4个均布齿槽上开展螺旋线测量，可以得到对应内齿的螺旋线测量示值误差：△F_β0＝F’_β0-F_β0,△F_β90＝F’_β90-F_β90,△F_β180＝F’_β180-F_β180,△F_β270＝F’_β270-F_β270。

步骤(4)内齿的齿距测量：如图5所示，利用测量仪器的测头在所有内齿齿槽左右齿面上各测量一个点，齿距测量点位置为齿轮分度圆与齿厚中间截面的交点，利用所有测量点可以计算得到实际的内齿齿距偏差值F’_P。用实际测量结果减去名义参考值可以得到测量仪器对应内齿的齿距测量示值误差：△F_P＝F’_P-F_P。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种大齿轮多参量标准样板，其特征在于，整体为对称结构的齿圈状，包括基准级齿轮螺旋线样板外圆柱面和基准级直齿齿轮内齿面；

所述螺旋线样板外圆柱面上设有直齿槽、左旋齿槽和右旋齿槽，所述左旋齿槽和所述右旋齿槽相对于所述直齿槽对称布置；

所述左旋齿槽和所述右旋齿槽包括多个不同角度的齿槽，每个齿槽两侧均具有相同螺旋角的渐开螺旋面。

2.根据权利要求1所述的一种大齿轮多参量标准样板，其特征在于，所述标准样板的上端面设有一圈凸台，所述凸台的轴心与所述内齿面的圆心重合。

3.根据权利要求1所述的一种大齿轮多参量标准样板，其特征在于，所述左旋齿槽包括左旋15°齿槽、左旋30°齿槽和左旋45°齿槽。

4.根据权利要求1所述的一种大齿轮多参量标准样板，其特征在于，所述右旋齿槽包括右旋15°齿槽、右旋30°齿槽和右旋45°齿槽。

5.一种大齿轮多参量标准样板的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)建立标准样板的坐标系OXYZ：将大齿轮多参量标准样板放置在需要校准的测量仪器平台上，利用仪器的测头在标准样样板的上端平面测量多个均布点，构建平面后，得到标准样板坐标系的Z轴；在标准样板上端面凸台的外侧测量多个均布点，构建圆后以圆心作为标准样板坐标系的坐标原点O；在螺旋线样板外圆柱面上直齿槽的左右齿面各测一个点，两点呈对称布置，以两点连线的中点与坐标原点O连线作为标准样板坐标系的X轴；利用与X、Z的正交关系得到Y轴，这样就建立了标准样板的坐标系OXYZ；

步骤(2)齿轮渐开线参量校准：在外圆柱面的所有齿槽上开展渐开线齿廓测量，渐开线齿廓的测量位置为整个样板厚度的中间截面处，利用测量仪器的测头在每个齿槽内测量渐开线齿廓，分别得到实际的渐开线齿廓偏差值F’_αs,F’_αL15,F’_αL30,F’_αL45,F’_αR15,F’_αR30,F’_αR45。用实际测量结果减去名义参考值可以得到测量仪器对应每种外齿的齿廓测量示值误差：△F_αs＝F’_αs-F_αs,△F_αL15＝F’_αL15-F_αL15,△F_αL30＝F’_αL30-F_αL30,△F_αL45＝F’_αL45-F_αL45,△F_αR15＝F’_αR15-F_αR15,△F_αR30＝F’_αR30-F_αR30,△F_αR45＝F’_αR45-F_αR45；

内齿渐开线齿廓测量：在内齿面以xy轴坐标系，选择0°、90°、180°、270°四个均布齿槽，利用仪器测头在内齿的4个均布齿槽上开展渐开线齿廓测量，可以得到对应内齿的齿廓测量示值误差：△F_α0＝F’_α0-F_α0,△F_α90＝F’_α90-F_α90,△F_α180＝F’_α180-F_α180,△F_α270＝F’_α270-F_α270。

步骤(3)利用测量仪器的测头在外圆柱面的每个齿槽内测量螺旋线，螺旋线的测量位置为齿轮分度圆上，分别得到实际的螺旋线偏差值F’_βs,F’_βL15,F’_βL30,F’_βL45,F’_βR15,F’_βR30,F’_βR45。用实际测量结果减去名义参考值可以得到测量仪器对应每种外齿的螺旋线测量示值误差：△F_βs＝F’_βs-F_βs,△F_βL15＝F’_βL15-F_βL15,△F_βL30＝F’_βL30-F_βL30,△F_βL45＝F’_βL45-F_βL45,△F_βR15＝F’_βR15-F_βR15,△F_βR30＝F’_βR30-F_βR30,△F_βR45＝F’_βR45-F_βR45。

同理，利用仪器测头在内齿面的4个均布齿槽上开展螺旋线测量，可以得到对应内齿的螺旋线测量示值误差：△F_β0＝F’_β0-F_β0,△F_β90＝F’_β90-F_β90,△F_β180＝F’_β180-F_β180,△F_β270＝F’_β270-F_β270。

步骤(4)：利用测量仪器的测头在所有内齿齿槽左右齿面上各测量一个点，齿距测量点位置为齿轮分度圆与齿厚中间截面的交点，利用所有测量点可以计算得到实际的内齿齿距偏差值F’_P。用实际测量结果减去名义参考值可以得到测量仪器对应内齿的齿距测量示值误差：△F_P＝F’_P-F_P。

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