CN117589114B - 一种行星齿轮轴对称度检测设备及其检测方法 - Google Patents

一种行星齿轮轴对称度检测设备及其检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及对称度测量技术领域,具体为一种行星齿轮轴对称度检测设备及其检测方法。检测设备包括定位装置、平移装置、旋转装置、检测装置和控制器。定位装置可以夹持待检测的行星齿轮轴,并使行星齿轮轴与定位装置、平移装置同轴,进而在旋转装置的驱动作用下,使检测装置在行星齿轮轴的表面作圆周运动,探测检测装置与行星齿轮轴之间的压力信号,通过控制器对压力信号进行处理,判断出行星齿轮轴的对称度是否满足生产标准。本发明通过将对于行星齿轮轴键槽深度、宽度的检测转换为压力值检测,不仅可以结合产线进行在线的实时检测,提高检测效率,同时可以避免单次测量出现的误差,提高检测精度。

Description

一种行星齿轮轴对称度检测设备及其检测方法
技术领域
本发明涉及对称度测量技术领域,特别是涉及一种行星齿轮轴对称度检测设备、一种行星齿轮轴对称度测量设备的检测方法。
背景技术
行星齿轮轴的对称度对齿轮质量具有重要影响。较高的对称度可以保证齿轮的正常啮合,降低噪声和振动,提高齿轮的传动精度和使用寿命。如果行星齿轮轴的对称度较差,会导致齿轮的啮合不良,进而产生噪声、振动和磨损,缩短齿轮的使用寿命,甚至导致传动系统故障。因此,在生产过程中,必须对行星齿轮轴的对称度进行严格控制,以确保齿轮的质量和性能。
目前,对于行星齿轮轴的对称度检测主要有以下几种方法:1.端面间隙检测法:通过塞尺测量行星齿轮轴端面的间隙,判断齿轮轴的对称度。将一个齿轮固定不动,另一个可转动的齿轮与固定齿轮啮合,用塞尺塞入端面间隙,测量最大间隙,以此判断对称度。2.千分尺测量法:用千分尺测量活动齿轮齿廓中间附近的头部,转动活动齿轮,观察刻度盘的读数变化,以此判断齿轮轴的对称度。3.轴键槽对称度检测法:针对轴键槽的对称度进行检测,通过测量键槽中心面与距离为公差值的两平行平面之间的对称配置,判断齿轮轴的对称度。
现有的行星齿轮轴对称度检测方法存在以下缺陷:1.检测周期较长,不便于实时监控;2.对检测环境要求较高,受温度、湿度等环境因素影响较大;3.部分检测方法适用于实验室,而不便于现场实时检测;4.针对不同型号和规格的行星齿轮轴,检测方法可能需要进行相应调整,适用性有限;5.检测过程仅针对键槽的长度、宽度等进行单次测量,容易造成误差,检测结果不够精准。
发明内容
基于此,有必要针对现有的行星齿轮轴对称度检测设备存在检测效率低、难以实时检测,且检测结果容易出现误差,导致检测精度不高的问题,提出一种行星齿轮轴对称度检测设备及其检测方法。
本发明通过以下技术方案实现:一种行星齿轮轴对称度检测设备,包括定位装置、平移装置、旋转装置、检测装置和控制器。
定位装置包括定位环、三个夹板和调节机构。三个夹板呈圆周阵列在定位环的内侧,夹板与定位环滑动连接。调节机构安装在定位环上,用于驱动三个夹板同步滑动。
平移装置包括移动环和平移机构,移动环与定位环同轴设置。平移机构安装在定位环上用于驱动移动环沿移动环的中心轴方向移动。
旋转装置包括外齿圈和旋转机构,外齿圈与移动环同轴设置并转动连接。旋转机构安装在定位环上,用于驱动外齿圈转动。
检测装置包括电动伸缩杆、弹性杆和压力传感器一。电动伸缩杆的一端与外齿圈固定连接,另一端指向外齿圈的中心轴并与弹性杆固定连接。压力传感器一固定连接在弹性杆上,用于探测弹性杆施加在待检测的行星齿轮轴上的压力信号。
控制器用于根据压力信号判断行星齿轮轴的对称度是否处于预设的阈值范围。
上述检测设备通过定位装置夹持待检测的行星齿轮轴,使得行星齿轮轴的中心轴始终与定位环、移动环同轴,以使检测装置始终保持与行星齿轮轴的中心轴间距不变,从而提高测量精度,同时将对于行星齿轮轴键槽深度、宽度等转换为压力值检测,不仅可以提高检测效率,实现对键槽深度、宽度的快速测量,同时通过对不同位置进行检测,避免单次测量出现误差,提高检测精度。
进一步地,调节机构包括锥齿轮一、三个锥齿轮二、三个丝杆、三个限位块、三个螺母和旋钮,每个丝杆的一端与一个夹板固定连接,另一端分别背向定位环的中心轴并穿过定位环。每个螺母螺接在一个丝杆上。螺母转动连接在定位环内。丝杆上开设有与限位块滑动连接的滑槽,限位块固定连接在定位环内。锥齿轮二固定连接在螺母上,锥齿轮一分别与三个锥齿轮二啮合。锥齿轮一转动连接在定位环内。旋钮为中空结构,旋钮的一端与其中一个螺母固定连接,且旋钮处于定位环外侧。
进一步地,调节机构还包括锥齿轮三和电机一。锥齿轮三转动连接在定位环内,且锥齿轮三与锥齿轮一啮合。电机一固定连接在定位环上,且电机一的输出端与锥齿轮三固定连接。
进一步地,平移机构包括固定板、移动板、三个固定杆、三个移动杆和线性驱动器,三个固定杆呈环形阵列在定位环上,固定杆的一端与定位环固定连接,另一端与固定板固定连接。三个移动杆呈环形阵列在移动环上,移动杆的一端与移动板固定连接,另一端与移动环固定连接。线性驱动器的一端与固定板固定连接,另一端与移动板固定连接。
进一步地,旋转机构包括电机二和主动齿轮,主动齿轮与外齿圈啮合。电机二的输出端与主动齿轮固定连接,电机二的固定端与定位环固定连接。
进一步地,检测设备还包括红外感应器和压力传感器二。红外感应器安装在定位环上,用于探测定位环内侧是否存在待检测的行星齿轮轴。压力传感器二固定连接在夹板上,用于探测夹板与待检测的行星齿轮轴之间的压力。
进一步地,控制器包括压力信号分区模块、压力信号转换模块和对称度计算模块。
压力信号分区模块用于根据压力信号的变化周期将压力信号分为多个区域。压力信号转换模块用于将每个区域内的压力信号转换为相对距离。对称度计算模块用于根据相对距离计算行星齿轮轴的对称度。
本发明还提供一种行星齿轮轴对称度检测设备的检测方法,包括如下步骤:
S1:采用人工拿取或机械爪抓取的方式,将行星齿轮轴沿轴向放置在检测设备内,红外感应器探测到行星齿轮轴后,启动定位装置夹持行星齿轮轴,使行星齿轮轴与定位环同轴。
S2:启动平移机构将移动环驱动至靠近定位环一侧,随后启动电动伸缩杆直至压力传感器一反馈的压力值达到预设的压力阈值。
S3:启动电动伸缩杆驱动移动环远离定位环,并在每隔一个预设的距离处启动旋转机构驱动外齿圈转动一周,根据预设的采样频率获取压力传感器一探测的压力信号Fmi。
S4:启动旋转机构驱动外齿圈转动一周,并在每隔一个预设的角度处,启动电动伸缩杆驱动移动环远离或靠近定位环,根据预设的采样频率获取压力传感器一探测的压力信号Fnj。
S5:将压力信号Fmi与压力信号Fnj分别进行区域划分后转换为相对距离。
S6:根据转换后的相对距离计算周向对称度和轴向对称度,并分别判断周向对称度和轴向对称度是否满足预设的阈值范围。
进一步地,在步骤S5中,周向压力信号Fmi的区域划分方法如下:将周向压力信号Fmi映射到平面坐标系中并进行线性模拟,按照模拟的曲线的周期划分区域。
轴向压力信号的区域划分方法如下:将轴向压力信号映射到平面坐标系中并进行线性模拟,根据模拟的曲线的拐点划分区域。
相对距离的转化方法如下:对检测装置进行距离-压力测试,获取压力传感器与待测面的间距Dk以及对应的压力值Fk,将间距及压力值映射到平面坐标系中,采用线性模拟的方法获取间距与压力值的映射关系函数。将采集的周向压力信号与轴向压力信号分别代入映射关系函数中,得到对应的相对距离。
进一步地,在步骤S6中,周向对称度的计算方法如下:
根据各区域的键槽宽度差值Dw、键槽间距差值Ds以及键槽深度差值Dh计算周向对称度,则周向对称度Rc表达为:
Rc=ω1Dw/aDw0+ω2Ds/aDs0+ω3Dh/aDh0
其中,ω1、ω2、ω3分别为设置的权重,且ω1+ω2+ω3=1,a为键槽数量,Dw0为预设的标准键槽宽度,Ds0为预设的标准键槽间距,Dh0为预设的标准键槽深度。
轴向对称度的计算方法如下:
对于仅有单排键槽的行星齿轮轴,将检测装置从键槽离开直至完全脱离行星齿轮轴的时长转换为间距,则轴向对称度表达Rr1为:
Rr1=Dli-Dlj/(Dli+Dlj)
式中,Dli、Dlj分别为键槽到行星齿轮轴两侧的间距。
对于具有双排及以上键槽的行星齿轮轴,轴向对称度Rr2表达为:
Rr2=Dwi/bDw1
式中,Dwi为每排键槽的宽度差值,b为键槽排数,Dw1为预设的轴向键槽宽度。
相较于现有技术,本发明具有如下有益效果:
本发明通过定位装置夹持待检测的行星齿轮轴,使得行星齿轮轴的中心轴始终与定位环、移动环同轴,以使检测装置始终保持与行星齿轮轴的中心轴间距不变,从而提高测量精度,同时将对于行星齿轮轴键槽深度、宽度等转换为压力值检测,不仅可以提高检测效率,实现对键槽深度、宽度的快速测量,同时通过对不同位置进行检测,避免单次测量出现误差,提高检测精度。
本发明通过将对于行星齿轮轴的长度测量转换为压力值测量,不仅简化了测量过程,提高测量效率,无需人工操作或人工观察测量结果,能够与产线结合进行实时在线检测,同时本发明可以对行星齿轮轴进行轴向及周向的分别测量,测量结果更为可靠,有效地提高测量精度。
附图说明
图1为本发明实施例1中行星齿轮轴对称度检测设备的立体结构示意图;
图2为图1中检测设备的局部立体结构示意图;
图3为图1中定位装置的爆炸结构示意图;
图4为图3中定位装置的局部俯视结构示意图;
图5为图2中检测设备的主视结构示意图;
图6为图2中检测设备的仰视结构示意图;
图7为图2中检测装置对行星齿轮轴进行周向检测的示意图;
图8为图2中检测装置对行星齿轮轴进行轴向检测的示意图;
图9为本发明实施例2的行星齿轮轴对称度检测设备的检测方法的步骤图。
图中:1、定位装置;11、定位环;12、夹板;13、调节机构;131、锥齿轮一;132、锥齿轮二;133、丝杆;134、限位块;135、螺母;136、旋钮;137、锥齿轮三;138、电机一;2、平移装置;21、移动环;22、平移机构;221、固定板;222、移动板;223、固定杆;224、移动杆;225、线性驱动器;3、旋转装置;31、外齿圈;32、旋转机构;321、电机二;322、主动齿轮;4、检测装置;41、电动伸缩杆;42、弹性杆;43、压力传感器一;5、红外感应器;6、压力传感器二;10、行星齿轮轴。
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。
需要说明的是,当组件被称为“安装于”另一个组件,它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件,它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件,它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1:请参阅图1-图2,本实施例提供了一种行星齿轮轴对称度检测设备,包括定位装置1、平移装置2、旋转装置3、检测装置4和控制器(图未示),还可以包括红外感应器5和压力传感器二6。其中,定位装置1可以夹持待检测的行星齿轮轴10,并使行星齿轮轴10与定位装置1、平移装置2同轴,进而在旋转装置3的驱动作用下,使检测装置4在行星齿轮轴10的表面作圆周运动,探测检测装置4与行星齿轮轴10之间的压力信号,通过控制器对压力信号进行处理,判断出行星齿轮轴10的对称度是否满足生产标准。
请结合图3-图4,定位装置1包括定位环11、三个夹板12和调节机构13。三个夹板12呈圆周阵列在定位环11的内侧,夹板12与定位环11滑动连接。调节机构13安装在定位环11上,用于驱动三个夹板12同步滑动。三个夹板12均为弧形夹板12,弧形夹板12的内径可以设置为与待测的行星齿轮轴10外径相等,以使夹持更加稳固,同时保障行星齿轮轴10能够与定位环11保持同轴。
调节机构13包括锥齿轮一131、三个锥齿轮二132、三个丝杆133、三个限位块134、三个螺母135和旋钮136,每个丝杆133的一端与一个夹板12固定连接,另一端分别背向定位环11的中心轴并穿过定位环11。每个螺母135螺接在一个丝杆133上。螺母135转动连接在定位环11内。丝杆133上开设有与限位块134滑动连接的滑槽,限位块134固定连接在定位环11内。锥齿轮二132固定连接在螺母135上,锥齿轮一131分别与三个锥齿轮二132啮合。锥齿轮一131转动连接在定位环11内。旋钮136为中空结构,旋钮136的一端与其中一个螺母135固定连接,且旋钮136处于定位环11外侧。
采用旋钮136可以进行手动调节,通过转动旋钮136驱动其中一个螺母135同步转动,进而驱动对应的锥齿轮二132同步转动,使得锥齿轮一131在定位环11内进行自转,进一步驱动其他两个锥齿轮二132同步转动,在限位块134的作用下,三个丝杆133同步向定位环11的中心靠近或远离,使得三个夹板12与定位环11的中心的间距始终一致,直至夹板12完全贴合在待检测的行星齿轮轴10上,则行星齿轮轴10的中心轴与定位环11的中心轴同轴。
调节机构13还包括锥齿轮三137和电机一138。锥齿轮三137转动连接在定位环11内,且锥齿轮三137与锥齿轮一131啮合。电机一138固定连接在定位环11上,且电机一138的输出端与锥齿轮三137固定连接。通过启动电机一138,驱动锥齿轮三137转动,进而驱动三个锥齿轮二132同步转动,使得三个丝杆133同步移动,实现对行星齿轮轴10的夹持,并使行星齿轮轴10与定位环11保持同轴,实现对行星齿轮轴10的定位。
请结合图5-图6,平移装置2包括移动环21和平移机构22,移动环21与定位环11同轴设置。平移机构22安装在定位环11上,用于驱动移动环21沿移动环21的中心轴方向移动。
平移机构22包括固定板221、移动板222、三个固定杆223、三个移动杆224和线性驱动器225,三个固定杆223呈环形阵列在定位环11上,固定杆223的一端与定位环11固定连接,另一端与固定板221固定连接。三个移动杆224呈环形阵列在移动环21上,移动杆224的一端与移动板222固定连接,另一端与移动环21固定连接。线性驱动器225的一端与固定板221固定连接,另一端与移动板222固定连接。
启动线性驱动器225可以驱动移动板222靠近或远离固定板221,移动板222在移动时通过移动杆224驱动移动环21同步移动,在三个移动杆224的限位作用下,移动环21始终与定位环11保持同轴。线性驱动器225可以采用电缸、液压缸、丝杆驱动机构等,只要能驱动移动板222作线性往复移动即可。
旋转装置3包括外齿圈31和旋转机构32,外齿圈31与移动环21同轴设置并转动连接。旋转机构32安装在定位环11上,用于驱动外齿圈31转动。
旋转机构32包括电机二321和主动齿轮322,主动齿轮322与外齿圈31啮合。电机二321的输出端与主动齿轮322固定连接,电机二321的固定端与定位环11固定连接。通过电机二321驱动主动齿轮322转动,进而驱动外齿圈31转动,使安装在外齿圈31上的检测装置4同步转动,并且由于外齿圈31、移动环21均与行星齿轮轴10同轴,检测装置4相对于行星齿轮轴10的间距保持不变。
检测装置4包括电动伸缩杆41、弹性杆42和压力传感器一43。电动伸缩杆41的一端与外齿圈31固定连接,另一端指向外齿圈31的中心轴并与弹性杆42固定连接。压力传感器一43固定连接在弹性杆42上,用于探测弹性杆42施加在待检测的行星齿轮轴10上的压力信号。
请结合图7-图8,在检测时,首先启动电动伸缩杆41驱动弹性杆42移动,直至压力传感器一43探测的压力值达到预设的压力值。在旋转机构32的作用下,检测装置4绕行星齿轮轴10转动,电动伸缩杆41与行星齿轮轴10的中心轴保持垂直且间距不变,弹性杆42随行星齿轮轴10的表面进行自适应变化,使得压力传感器一43探测的压力值跟随变化,尤其在经过行星齿轮轴10上开设的键槽时,压力值骤减,在离开键槽时,压力值骤增。旋转机构32驱动检测装置4作匀速转动,根据压力值的变化可以判断出每次经过的键槽的相对长度以及各键槽之间的相对间距,进而根据键槽的长度及相互间的间距可以计算出行星齿轮轴10的对称度。此外,还可以将压力值转换为行星齿轮轴10表面到中心轴的间距,进而计算出键槽的深度的对称度。
红外感应器5安装在定位环11上,用于探测定位环11内侧是否存在待检测的行星齿轮轴10。在实际检测中,可以通过手动或机械爪抓取的方式将行星齿轮轴10放置在定位环11内,红外感应器5探测到行星齿轮轴10后,电机一138启动,驱动三个夹板12夹持行星齿轮轴10。
压力传感器二6固定连接在夹板12上,用于探测夹板12与待检测的行星齿轮轴10之间的压力。通过压力传感器二6反馈的压力值确保定位装置1稳固夹持行星齿轮轴10,同时避免因夹持力过大导致对行星齿轮轴10或定位装置1造成损坏。
控制器用于根据压力信号判断行星齿轮轴10的对称度是否处于预设的阈值范围。
具体的,控制器包括压力信号分区模块、压力信号转换模块和对称度计算模块。
压力信号分区模块用于根据压力信号的变化周期将压力信号分为多个区域。
压力信号转换模块用于将每个区域内的压力信号转换为相对距离。控制器中可以预存一个转换表,该转换表用于表示压力值与相对距离的一一映射关系。根据采集的压力信号可以在转换表中查找并获取对应的相对距离。
对称度计算模块用于根据相对距离计算行星齿轮轴10的对称度。行星齿轮轴10的对称度包括轴向对称度和周向对称度。其中,周向对称度的计算方法如下:
根据各区域的键槽宽度差值Dw、键槽间距差值Ds以及键槽深度差值Dh计算周向对称度。则周向对称度Rc可以表示为:
Rc=ω1Dw/aDw0+ω2Ds/aDs0+ω3Dh/aDh0
其中,ω1、ω2、ω3分别为设置的权重,且ω1+ω2+ω3=1,a为键槽数量,Dw0为预设的标准键槽宽度,Ds0为预设的标准键槽间距,Dh0为预设的标准键槽深度。
轴向对称度的计算方法如下:
对于仅有单排键槽的行星齿轮轴10,根据中间键槽的位置分别计算两侧长度。与计算键槽宽度类似,可以将检测装置4从键槽离开直至完全脱离行星齿轮轴10的时长转换为间距,则轴向对称度可以表达Rr1为:
Rr1=Dli-Dlj/Dli+Dlj
式中,Dli、Dlj分别为键槽到行星齿轮轴10两侧的间距。
对于具有双排及以上键槽的行星齿轮轴10,轴向对称度Rr2可以表达为:
Rr2=Dwi/bDw1
式中,Dwi为每排键槽的宽度差值,b为键槽排数,Dw1为预设的轴向键槽宽度。
本实施例的检测设备通过定位装置1夹持待检测的行星齿轮轴10,使得行星齿轮轴10的中心轴始终与定位环11、移动环21同轴,以使检测装置4始终保持与行星齿轮轴10的中心轴间距不变,从而提高测量精度,同时将对于行星齿轮轴10键槽深度、宽度等转换为压力值检测,不仅可以提高检测效率,实现对键槽深度、宽度的快速测量,同时通过对不同位置进行检测,避免单次测量出现误差,提高检测精度。
实施例2:请参阅图9,本实施例提供一种行星齿轮轴对称度检测方法,可以应用于实施例1的行星齿轮轴对称度检测设备,实现对行星齿轮轴10对称度的检测。该检测方法包括如下步骤:
S1:采用人工拿取或机械爪抓取的方式,将行星齿轮轴10沿轴向放置在检测设备内,红外感应器5探测到行星齿轮轴10后,启动定位装置1夹持行星齿轮轴10,使行星齿轮轴10与定位环11同轴。如实施例1所述,通过电机一138驱动锥齿轮三137转动,进而驱动三个锥齿轮二132同步转动,使得三个丝杆133同步移动,直至三个夹板12贴合在行星齿轮轴10上,且压力传感器二6反馈的压力值达到预设的压力阈值F0,实现对行星齿轮轴10的夹持,并使行星齿轮轴10与定位环11保持同轴,实现对行星齿轮轴10的定位。
S2:启动平移机构22将移动环21驱动至靠近定位环11一侧,随后启动电动伸缩杆41直至压力传感器一43反馈的压力值达到预设的压力阈值。首先将移动环21调节至初始位置(靠近定位环11),随后通过调节移动环21的位置可以对行星齿轮轴10的不同位置进行周向检测或轴向检测。
在一些实施例中,还可以采用相机获取行星齿轮轴10的图像,分析出待检测的区域,将移动环21移动至待检测区域的边缘,减少检测数据,提高检测效率。
S3:启动电动伸缩杆41驱动移动环21远离定位环11,并在每隔一个预设的距离处启动旋转机构32驱动外齿圈31转动一周,根据预设的采样频率获取压力传感器一43探测的压力信号Fmi。
行星齿轮轴10上的键槽可能存在两个或者更多,在检测周向对称度时,通过对周向不同位置进行检测,可以减小检测误差,提高检测精度。
S4:启动旋转机构32驱动外齿圈31转动一周,并在每隔一个预设的角度处,启动电动伸缩杆41驱动移动环21远离或靠近定位环11,根据预设的采样频率获取压力传感器一43探测的压力信号Fnj。
对于仅有单排键槽的行星齿轮轴10,需要进行双向检测,即在进行单侧的轴向检测后将行星齿轮轴10调头后反向检测,进而获取基于键槽位置的两侧压力信号。
对于存在双排或以上键槽的行星齿轮轴10,可以直接进行单向检测,通过对周向不同位置进行检测,可以对轴向开设的键槽进行对称度检测,同时减小误差,提高检测精度。
S5:将压力信号Fmi与压力信号Fnj分别进行区域划分后转换为相对距离。
周向压力信号Fmi的区域划分方法如下:将周向压力信号Fmi映射到平面坐标系中并进行线性模拟,按照模拟的曲线的周期划分区域。
例如,设行星齿轮轴10上的直键槽的数量为a,则在进行周向检测时,键槽底部对应的压力值小于行星齿轮轴10表面对应的压力值,则压力传感器一43探测一周的压力值产生周期性变化,在模拟的曲线中,将初始部分曲线转移到曲线末尾,可以得到a个周期性变化的曲线,每个周期内的曲线分别对应相邻键槽间的压力值。
轴向压力信号的区域划分方法如下:将轴向压力信号映射到平面坐标系中并进行线性模拟,根据模拟的曲线的拐点划分区域。如周向压力信号分区所述,在进行轴向测量时,检测装置4经过键槽形成升、降两个拐点,进而可以获取两个键槽对应的压力值曲线以及两个键槽之间的压力值曲线。
相对距离的转化方法如下:对检测装置4进行距离-压力测试,获取压力传感器与待测面的间距Dk以及对应的压力值Fk,将间距及压力值映射到平面坐标系中,采用线性模拟的方法获取间距与压力值的映射关系函数。将采集的周向压力信号与轴向压力信号分别代入映射关系函数中,得到对应的相对距离。
S6:根据转换后的相对距离计算周向对称度和轴向对称度,并分别判断周向对称度和轴向对称度是否满足预设的阈值范围。
其中,周向对称度的计算方法如下:
首先,在旋转装置3驱动检测装置4作匀速运动时,开始记录压力值变化的时间,从压力值骤然降低直至压力值骤然升高的时长可以转换为键槽的宽度,从压力值骤然升高直至压力值骤然降低的时长可以转换为相邻键槽的间距,根据压力值转换的键槽深度可以计算键槽的深度。
其次,根据各区域的键槽宽度差值Dw、键槽间距差值Ds以及键槽深度差值Dh计算周向对称度。则周向对称度Rc可以表示为:
Rc=ω1Dw/aDw0+ω2Ds/aDs0+ω3Dh/aDh0
其中,ω1、ω2、ω3分别为设置的权重,且ω1+ω2+ω3=1,a为键槽数量,Dw0为预设的标准键槽宽度,Ds0为预设的标准键槽间距,Dh0为预设的标准键槽深度。
轴向对称度的计算方法如下:
首先,对于仅有单排键槽的行星齿轮轴10,根据中间键槽的位置分别计算两侧长度。与计算键槽宽度类似,可以将检测装置4从键槽离开直至完全脱离行星齿轮轴10的时长转换为间距,则轴向对称度可以表达Rr1为:
Rr1=Dli-Dlj/Dli+Dlj
式中,Dli、Dlj分别为键槽到行星齿轮轴10两侧的间距。
对于具有双排及以上键槽的行星齿轮轴10,轴向对称度Rr2可以表达为:
Rr2=Dwi/bDw1
式中,Dwi为每排键槽的宽度差值,b为键槽排数,Dw1为预设的轴向键槽宽度。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种行星齿轮轴对称度检测设备,其特征在于,包括:
定位装置(1),包括定位环(11)、三个夹板(12)和调节机构(13);三个所述夹板(12)呈圆周阵列在所述定位环(11)的内侧,所述夹板(12)与所述定位环(11)滑动连接;所述调节机构(13)安装在所述定位环(11)上,用于驱动三个所述夹板(12)同步滑动;
平移装置(2),包括移动环(21)和平移机构(22),所述移动环(21)与所述定位环(11)同轴设置;所述平移机构(22)安装在所述定位环(11)上,用于驱动所述移动环(21)沿所述移动环(21)的中心轴方向移动;
旋转装置(3),包括外齿圈(31)和旋转机构(32),所述外齿圈(31)与所述移动环(21)同轴设置并转动连接;所述旋转机构(32)安装在所述定位环(11)上,用于驱动所述外齿圈(31)转动;
检测装置(4),包括电动伸缩杆(41)、弹性杆(42)和压力传感器一(43);所述电动伸缩杆(41)的一端与所述外齿圈(31)固定连接,另一端指向所述外齿圈(31)的中心轴并与所述弹性杆(42)固定连接;所述压力传感器一(43)固定连接在所述弹性杆(42)上,用于探测所述弹性杆(42)施加在待检测的行星齿轮轴(10)上的压力信号;
控制器,用于根据所述压力信号判断所述行星齿轮轴(10)的对称度是否处于预设的阈值范围。
2.根据权利要求1所述的一种行星齿轮轴对称度检测设备,其特征在于,所述调节机构(13)包括锥齿轮一(131)、三个锥齿轮二(132)、三个丝杆(133)、三个限位块(134)、三个螺母(135)和旋钮(136),每个所述丝杆(133)的一端与一个所述夹板(12)固定连接,另一端分别背向所述定位环(11)的中心轴并穿过所述定位环(11);每个所述螺母(135)螺接在一个所述丝杆(133)上;所述螺母(135)转动连接在所述定位环(11)内;所述丝杆(133)上开设有与所述限位块(134)滑动连接的滑槽,所述限位块(134)固定连接在所述定位环(11)内;所述锥齿轮二(132)固定连接在所述螺母(135)上,所述锥齿轮一(131)分别与三个所述锥齿轮二(132)啮合;所述锥齿轮一(131)转动连接在所述定位环(11)内;所述旋钮(136)为中空结构,所述旋钮(136)的一端与其中一个螺母(135)固定连接,且所述旋钮(136)处于所述定位环(11)外侧。
3.根据权利要求2所述的一种行星齿轮轴对称度检测设备,其特征在于,所述调节机构(13)还包括锥齿轮三(137)和电机一(138);所述锥齿轮三(137)转动连接在所述定位环(11)内,且所述锥齿轮三(137)与所述锥齿轮一(131)啮合;所述电机一(138)固定连接在所述定位环(11)上,且所述电机一(138)的输出端与所述锥齿轮三(137)固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种行星齿轮轴对称度检测设备,其特征在于,所述平移机构(22)包括固定板(221)、移动板(222)、三个固定杆(223)、三个移动杆(224)和线性驱动器(225),三个所述固定杆(223)呈环形阵列在所述定位环(11)上,固定杆(223)的一端与所述定位环(11)固定连接,另一端与所述固定板(221)固定连接;三个所述移动杆(224)呈环形阵列在所述移动环(21)上,所述移动杆(224)的一端与所述移动板(222)固定连接,另一端与所述移动环(21)固定连接;所述线性驱动器(225)的一端与所述固定板(221)固定连接,另一端与所述移动板(222)固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种行星齿轮轴对称度检测设备,其特征在于,所述旋转机构(32)包括电机二(321)和主动齿轮(322),所述主动齿轮(322)与所述外齿圈(31)啮合;所述电机二(321)的输出端与所述主动齿轮(322)固定连接,所述电机二(321)的固定端与所述定位环(11)固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种行星齿轮轴对称度检测设备,其特征在于,还包括红外感应器(5)和压力传感器二(6);所述红外感应器(5)安装在所述定位环(11)上,用于探测所述定位环(11)内侧是否存在待检测的行星齿轮轴(10);所述压力传感器二(6)固定连接在所述夹板(12)上,用于探测所述夹板(12)与待检测的行星齿轮轴(10)之间的压力。
7.根据权利要求1所述的一种行星齿轮轴对称度检测设备,其特征在于,所述控制器包括压力信号分区模块、压力信号转换模块和对称度计算模块;所述压力信号分区模块用于根据所述压力信号的变化周期将所述压力信号分为多个区域;所述压力信号转换模块用于将每个区域内的压力信号转换为相对距离;所述对称度计算模块用于根据所述相对距离计算行星齿轮轴(10)的对称度。
8.一种行星齿轮轴对称度检测设备的检测方法,应用于如权利要求1至7中任意一项所述的一种行星齿轮轴对称度检测设备,其特征在于,所述检测方法包括如下步骤:
S1:采用人工拿取或机械爪抓取的方式,将行星齿轮轴(10)沿轴向放置在检测设备内,红外感应器(5)探测到行星齿轮轴(10)后,启动定位装置(1)夹持行星齿轮轴(10),使行星齿轮轴(10)与定位环(11)同轴;
S2:启动平移机构(22)将移动环(21)驱动至靠近定位环(11)一侧,随后启动电动伸缩杆(41)直至压力传感器一(43)反馈的压力值达到预设的压力阈值;
S3:启动电动伸缩杆(41)驱动移动环(21)远离定位环(11),并在每隔一个预设的距离处启动旋转机构(32)驱动外齿圈(31)转动一周,根据预设的采样频率获取压力传感器一(43)探测的压力信号Fmi
S4:启动旋转机构(32)驱动外齿圈(31)转动一周,并在每隔一个预设的角度处,启动电动伸缩杆(41)驱动移动环(21)远离或靠近定位环(11),根据预设的采样频率获取压力传感器一(43)探测的压力信号Fnj
S5:将压力信号Fmi与压力信号Fnj分别进行区域划分后转换为相对距离;
S6:根据转换后的相对距离计算周向对称度和轴向对称度,并分别判断周向对称度和轴向对称度是否满足预设的阈值范围。
9.根据权利要求8所述的一种行星齿轮轴对称度检测设备的检测方法,其特征在于,在步骤S5中,周向压力信号Fmi的区域划分方法如下:将周向压力信号Fmi映射到平面坐标系中并进行线性模拟,按照模拟的曲线的周期划分区域;
轴向压力信号的区域划分方法如下:将轴向压力信号映射到平面坐标系中并进行线性模拟,根据模拟的曲线的拐点划分区域;
相对距离的转化方法如下:对检测装置(4)进行距离-压力测试,获取压力传感器与待测面的间距Dk以及对应的压力值Fk,将间距及压力值映射到平面坐标系中,采用线性模拟的方法获取间距与压力值的映射关系函数;将采集的周向压力信号与轴向压力信号分别代入映射关系函数中,得到对应的相对距离。
10.根据权利要求8所述的一种行星齿轮轴对称度检测设备的检测方法,其特征在于,在步骤S6中,周向对称度的计算方法如下:
根据各区域的键槽宽度差值Dw、键槽间距差值Ds以及键槽深度差值Dh计算周向对称度,则周向对称度Rc表达为:
Rc1Dw/aDw02Ds/aDs03Dh/aDh0
其中,ω1、ω2、ω3分别为设置的权重,且ω123=1,a为键槽数量,Dw0为预设的标准键槽宽度,Ds0为预设的标准键槽间距,Dh0为预设的标准键槽深度;
轴向对称度的计算方法如下:
对于仅有单排键槽的行星齿轮轴(10),将检测装置(4)从键槽离开直至完全脱离行星齿轮轴(10)的时长转换为间距,则轴向对称度表达Rr1为:
Rr1=Dli-Dlj/(Dli+Dlj
式中,Dli、Dlj分别为键槽到行星齿轮轴(10)两侧的间距;
对于具有双排及以上键槽的行星齿轮轴(10),轴向对称度Rr2表达为:
Rr2=Dwi/bDw1
式中,Dwi为每排键槽的宽度差值,b为键槽排数,Dw1为预设的轴向键槽宽度。
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