專利名稱：特大型齒輪的測(cè)量裝置及其測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種特大型齒輪的測(cè)量裝置及其測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
齒輪是工業(yè)傳動(dòng)中的重要基礎(chǔ)零部件，通常認(rèn)為直徑500- 3000mm的齒輪為大型齒輪，直徑大于3000mm的為特大型齒輪。由于冶金、礦山、船舶制造、起重、風(fēng)力發(fā)電等重型機(jī)械工業(yè)對(duì)大型齒輪使用要求的不斷提高，其制造水平得到快速提升，對(duì)其精度檢測(cè)的需求也越來(lái)越迫切。然而，受幾何尺寸大、質(zhì)量大等因素的影響，大型和特大型齒輪的測(cè)量一直是齒輪檢測(cè)領(lǐng)域的一個(gè)難題?，F(xiàn)有的大型齒輪的測(cè)量方法主要有1.在機(jī)測(cè)量在機(jī)測(cè)量是應(yīng)用較多的一種測(cè)量方法。它的基礎(chǔ)平臺(tái)是數(shù)控加工機(jī)床，由于在齒輪加工完成后，不需要對(duì)齒輪重新定位裝卡，因此，該方法具有使用方便、效率高等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)在于不能完全排除機(jī)床自身精度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。2.上置式測(cè)量上置式測(cè)量是在加工機(jī)床或者工作臺(tái)上，以被測(cè)齒輪的某參數(shù)為測(cè)量基準(zhǔn)，上置式測(cè)量?jī)x可圍繞被測(cè)齒輪進(jìn)行測(cè)量，優(yōu)點(diǎn)在于不需要搬動(dòng)被測(cè)齒輪，具有使用方便、體積小、成本低等優(yōu)點(diǎn)。但由于定位要求高，且難以準(zhǔn)確建立工件坐標(biāo)系與測(cè)量坐標(biāo)系之間的聯(lián)系，因此測(cè)量精度尚有提升空間。3.大型齒輪量?jī)x大型齒輪量?jī)x是在中小齒輪量?jī)x的基礎(chǔ)上，根據(jù)大型齒輪的特點(diǎn)而研制的臺(tái)式專用測(cè)量?jī)x，其優(yōu)點(diǎn)在于測(cè)量精度高、效率高、功能強(qiáng)，但缺點(diǎn)是儀器成本高，而且隨著測(cè)量范圍的加大，儀器的制造會(huì)更加困難，一般認(rèn)為可測(cè)最大外徑為3000_的大型齒輪測(cè)量中心已接近現(xiàn)階段大型齒輪量?jī)x的制造水平極限。特大型齒輪因其超大的幾何尺寸，重達(dá)數(shù)十噸的重量，除了采用上述在機(jī)或上置式測(cè)量等在位測(cè)量方法外，基本無(wú)可行方法。中國(guó)專利公告號(hào)CN102022990A公開了一種大型齒輪測(cè)量?jī)x，所述齒輪測(cè)量?jī)x由相互獨(dú)立的測(cè)量裝置和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)并排組合而成，且測(cè)量裝置位于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的一側(cè)，所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)通過液體靜壓導(dǎo)軌支承及液體靜壓軸承定心裝配在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)底座上，所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)通過安裝在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)底座上的雙蝸桿消隙傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。該齒輪測(cè)量?jī)x是通過可旋轉(zhuǎn)的工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，從而進(jìn)行測(cè)量，這種方式對(duì)于超大幾何尺寸、重達(dá)數(shù)十噸的特大型齒輪來(lái)說，測(cè)量?jī)x的制造以及齒輪的驅(qū)動(dòng)都極其困難，效率低。中國(guó)專利公開號(hào)CN101561349A公開了一種大型齒輪的檢測(cè)方法以及檢測(cè)裝置，所述方法采用坐標(biāo)法，利用旋轉(zhuǎn)裝置使被測(cè)齒輪旋轉(zhuǎn)，并利用測(cè)長(zhǎng)裝置對(duì)被測(cè)齒輪的齒廓進(jìn)行檢測(cè)，被測(cè)齒輪的基準(zhǔn)軸線與測(cè)長(zhǎng)裝置之間的相對(duì)位置變化通過激光跟蹤儀確定，然后對(duì)該變化值以及測(cè)長(zhǎng)裝置所采集的數(shù)據(jù)和旋轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而得出被測(cè)齒輪的幾何誤差，所述裝置包括用于安放被測(cè)齒輪的測(cè)長(zhǎng)裝置以及用于確定被測(cè)齒輪的基準(zhǔn)軸線與測(cè)長(zhǎng)裝置之間的相對(duì)位置變化的激光跟蹤儀。該大型齒輪的檢測(cè)方法以及檢測(cè)裝置同樣存在上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種不需要驅(qū)動(dòng)特大型齒輪的測(cè)量裝置及測(cè)量方法，以解決背景技術(shù)中存在的對(duì)于超大幾何尺寸、重達(dá)數(shù)十噸的特大型齒輪來(lái)說，測(cè)量?jī)x的制造以及齒輪的驅(qū)動(dòng)都極其困難，使用效率較低。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種測(cè)量裝置，其技術(shù)方案是一種特大型齒輪的測(cè)量裝置，包括相互獨(dú)立的工作臺(tái)、測(cè)量?jī)x以及激光跟蹤儀，所述測(cè)量?jī)x包括定心機(jī)構(gòu)，所述定心機(jī)構(gòu)側(cè)向設(shè)有以其中心為旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的旋臂，旋臂末端設(shè)有既可在水平面內(nèi)直線移動(dòng)以及可在豎直方向移動(dòng)的測(cè)頭。該技術(shù)方案的設(shè)計(jì)思想是將齒輪放置于工作臺(tái)(或齒輪加工機(jī)床工作臺(tái))上，利用定心機(jī)構(gòu)把測(cè)量?jī)x的旋轉(zhuǎn)中心與齒輪軸線設(shè)置成同軸，之后利用激光跟蹤儀建立被測(cè)齒輪的坐標(biāo)系以及對(duì)測(cè)量?jī)x進(jìn)行定心，使用測(cè)量?jī)x進(jìn)行測(cè)量，然后通過讀取測(cè)量?jī)x上反饋的數(shù)據(jù)對(duì)被測(cè)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，該測(cè)量裝置簡(jiǎn)單，不受齒輪的體積、重量因素影響，測(cè)量方便，精度高。作為優(yōu)選，所述定心機(jī)構(gòu)包括底盤，底盤的上表面中心設(shè)有立柱，所述旋臂設(shè)于立柱徑向并可以立柱為旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。作為優(yōu)選，所述底盤的周向向外輻射有多個(gè)相同的支撐臂。作為優(yōu)選，所述多個(gè)支撐臂在底盤的周向均布。以上三項(xiàng)針對(duì)具有中心孔的齒輪設(shè)計(jì)，使用時(shí)，將支撐臂撐在中心孔的內(nèi)壁上定心。作為優(yōu)選，所述定心機(jī)構(gòu)包括回轉(zhuǎn)支承，回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)圈與齒輪軸適配且固定連接，回轉(zhuǎn)支承的外圈與旋臂固定連接。該項(xiàng)針對(duì)具有齒輪軸的齒輪設(shè)計(jì)，使用時(shí)，將回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)圈套在齒輪軸上固定用以定心。作為優(yōu)選，所述旋臂上設(shè)有可沿旋臂長(zhǎng)度方向移動(dòng)的水平測(cè)桿，水平測(cè)桿的外側(cè)端部設(shè)有垂直臂，垂直臂上設(shè)有可沿垂直臂長(zhǎng)度方向移動(dòng)的垂直測(cè)桿，所述測(cè)頭設(shè)于垂直測(cè)桿底端。該項(xiàng)旨在使測(cè)頭可以在水平方向和垂直方向上移動(dòng)，這樣才能對(duì)輪齒的齒廓和螺旋線測(cè)量。作為優(yōu)選，所述水平測(cè)桿上設(shè)有記錄其水平位移變化的水平光柵傳感器，垂直測(cè)桿上設(shè)有記錄其垂直位移變化的垂直光柵傳感器。作為優(yōu)選，所述旋臂中部的下方固定有支撐柱，支撐柱上設(shè)有可驅(qū)動(dòng)旋臂的錐齒輪運(yùn)動(dòng)副。該項(xiàng)旨在實(shí)現(xiàn)旋臂可旋轉(zhuǎn)。作為優(yōu)先，所述測(cè)頭為電感傳感器測(cè)頭。此外，本發(fā)明也提供上述測(cè)量裝置的測(cè)量方法，其技術(shù)方案是一種采用上述測(cè)量裝置測(cè)量特大型齒輪的方法，包括以下步驟步驟一利用激光跟蹤儀，建立被測(cè)齒輪的基準(zhǔn)平面和基準(zhǔn)軸線。具體方法是(I)首先將被測(cè)齒輪放置在工作臺(tái)上，如果齒輪有中心孔，則在孔內(nèi)沿著圓周方向采樣至少五個(gè)點(diǎn)；如果齒輪有齒輪軸，則在軸上沿圓周方向采樣至少五個(gè)點(diǎn)，之后將采樣的數(shù)據(jù)點(diǎn)依照最小二乘法擬合成一個(gè)圓，然后沿著齒輪內(nèi)孔或齒輪軸的軸向，在與齒輪端面平行的數(shù)個(gè)面上按上述方法取至少五個(gè)圓，將以上得到的多個(gè)圓心擬合成一條直線，該線即為齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線，也作為基準(zhǔn)軸線；(2)在確定基準(zhǔn)軸線后，于齒輪端面上取至少五個(gè)點(diǎn)，擬合出一個(gè)平面，此時(shí)取平面與軸線的交點(diǎn)，并過此交點(diǎn)做與軸線垂直的平面，該平面即為被測(cè)齒輪的基準(zhǔn)平面。交點(diǎn)作為圓柱坐標(biāo)ojr，θ,ζ)的坐標(biāo)原點(diǎn)，基準(zhǔn)軸線為Z軸，在基準(zhǔn)平面內(nèi)建立極坐標(biāo)，以極軸r和極角Θ對(duì)點(diǎn)進(jìn)行描述；步驟二:確定測(cè)量范圍并調(diào)整測(cè)量裝置以保證在測(cè)量范圍內(nèi)滿足測(cè)量精度要求。具體方法是:(I)在步驟一已經(jīng)確定了被測(cè)齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線的情況下，如果齒輪有中心孔，則將支撐臂撐在中心孔的內(nèi)壁上；如果齒輪有齒輪軸，則將回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈套在齒輪軸上固定；(2)由實(shí)際齒輪參數(shù)計(jì)算出齒輪的起測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)和測(cè)量范圍，利用激光跟蹤儀讀取測(cè)頭的位置，通過調(diào)整水平測(cè)桿，使測(cè)頭移動(dòng)至與被測(cè)齒輪旋轉(zhuǎn)軸線的距離為起測(cè)點(diǎn)向徑的位置。此時(shí)測(cè)頭與齒輪接觸，記錄為實(shí)測(cè)齒廓的起始點(diǎn)，并記錄其極角與向徑。此時(shí)調(diào)整水平測(cè)桿并同時(shí)以被測(cè)齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線為中心旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)測(cè)頭沿著齒面由起測(cè)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到終測(cè)點(diǎn)。此時(shí)由激光跟蹤儀對(duì)兩點(diǎn)的高度進(jìn)行測(cè)量，并通過調(diào)整測(cè)量?jī)x的位置直到兩點(diǎn)高度差滿足測(cè)量要求為止，以保證齒廓誤差的測(cè)量精度；(3)固定水平測(cè)桿并驅(qū)動(dòng)垂直測(cè)桿進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)，并記錄所經(jīng)過點(diǎn)的坐標(biāo)，得到其運(yùn)動(dòng)軌跡，調(diào)整垂直測(cè)桿與水平測(cè)桿的相對(duì)位置，直到使其運(yùn)動(dòng)軌跡相對(duì)于基準(zhǔn)軸線的平行度達(dá)到測(cè)量要求，以保證在螺旋線測(cè)量時(shí)能在分度圓的圓柱面上進(jìn)行測(cè)量并在端面內(nèi)計(jì)值；步驟三:對(duì)具體齒輪參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。具體方法是:(I)齒廓測(cè)量:在調(diào)整好整個(gè)裝置后，從起測(cè)點(diǎn)開始測(cè)量，此時(shí)由水平測(cè)桿總長(zhǎng)與電感傳感器示值可獲得測(cè)點(diǎn)位置的向徑，過測(cè)點(diǎn)作基圓切線，使其滿足齒廓偏差在端平面內(nèi)且垂直于漸開線齒廓計(jì)值的條件，之后由基圓半徑和測(cè)點(diǎn)向徑可獲得切線長(zhǎng)度，并可求得切線與理論漸開線交點(diǎn)處的展長(zhǎng)，切線長(zhǎng)度與展長(zhǎng)之差即為測(cè)點(diǎn)處的齒廓偏差；(2)螺旋線誤差測(cè)量:調(diào)節(jié)水平測(cè)桿，使得電感傳感器測(cè)頭處于齒輪分度圓的圓柱面上，然后固定水平測(cè)桿，驅(qū)動(dòng)垂直測(cè)桿沿著齒面在實(shí)際齒輪的齒寬工作范圍內(nèi)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，在此測(cè)量過程中，記錄電感傳感器測(cè)頭的運(yùn)動(dòng)軌跡，記錄沿途的電感傳感器示值的變化，并換算為端面基圓切向上的量，即為沿途的螺旋線偏差。本發(fā)明特大型齒輪的測(cè)量裝置及其測(cè)量方法的有益效果是:不受齒輪體積大、重量大的影響，測(cè)量方便、精度高。


圖1為實(shí)施例1中特大型齒輪的測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為實(shí)施例2中特大型齒輪的測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為實(shí)際齒廓線的幾何示意圖。圖中標(biāo)號(hào)分別為:1.工作臺(tái)2.激光跟蹤儀3.底盤4.立柱5.旋臂6.支撐柱
7.水平測(cè)桿8.垂直臂9.垂直測(cè)桿10.電感傳感器測(cè)頭11.支撐臂12.齒輪13.回轉(zhuǎn)支承14.錐齒輪運(yùn)動(dòng)副15.水平光柵傳感器16.垂直光柵傳感器。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的具體描述。實(shí)施例1:一種特大型齒輪的測(cè)量裝置，如圖1所示，該種測(cè)量裝置適合具有中心孔的特大型齒輪，該測(cè)量裝置包括相互獨(dú)立的工作臺(tái)1、測(cè)量?jī)x以及激光跟蹤儀2，所述測(cè)量?jī)x包括底盤3，所述底盤3的周向向外輻射有多個(gè)相同的周向均布的支撐臂11，底盤3上表面中心連接有立柱4，立柱4側(cè)壁的徑向設(shè)有能以立柱4為旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的旋臂5，所述旋臂5中部的下方固定有支撐柱6，支撐柱6與工作臺(tái)I之間設(shè)有錐齒輪運(yùn)動(dòng)副14，錐齒輪運(yùn)動(dòng)副14的齒條底面上裝有磁鐵，可將齒條吸附在工作臺(tái)I上固定不動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)副的驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)于支撐柱內(nèi)，所述旋臂5上設(shè)有水平測(cè)桿7，所述水平測(cè)桿7由調(diào)節(jié)裝置(例如液壓缸)驅(qū)動(dòng)使水平測(cè)桿7可沿旋臂長(zhǎng)度方向移動(dòng)，所述水平測(cè)桿7上設(shè)有記錄其水平位移變化的水平光柵傳感器15，水平測(cè)桿7的外側(cè)端部設(shè)有垂直臂8，垂直臂8上設(shè)有垂直測(cè)桿9，垂直測(cè)桿9上設(shè)有記錄其垂直位移變化的垂直光柵傳感器16，所述垂直測(cè)桿9由調(diào)節(jié)裝置驅(qū)動(dòng)使垂直測(cè)桿9可沿垂直臂8長(zhǎng)度方向移動(dòng)，所述垂直測(cè)桿9底端設(shè)有電感傳感器測(cè)頭10。采用上述測(cè)量裝置測(cè)量特大型齒輪的方法，包括以下步驟:步驟一:利用激光跟蹤儀2，建立被測(cè)齒輪12的基準(zhǔn)平面和基準(zhǔn)軸線。具體方法是:(I)首先將具有中心孔的被測(cè)齒輪12放置在工作臺(tái)I上，則在孔內(nèi)沿著圓周方向采樣至少五個(gè)點(diǎn)，之后將采樣的數(shù)據(jù)點(diǎn)依照最小二乘法擬合成一個(gè)圓，然后沿著齒輪12內(nèi)孔或齒輪軸的軸向，在與齒輪12端面平行的數(shù)個(gè)面上按上述方法取至少三個(gè)圓，將以上得到的多個(gè)圓心擬合成一條直線，該線即為齒輪12的旋轉(zhuǎn)軸線，也作為基準(zhǔn)軸線；(2)在確定基準(zhǔn)軸線后，于齒輪12端面上取至少五個(gè)點(diǎn)，擬合出一個(gè)平面，此時(shí)取平面與軸線的交點(diǎn)，并過此交點(diǎn)做與軸線垂直的平面，該平面即為被測(cè)齒輪12的基準(zhǔn)平面。交點(diǎn)作為圓柱坐標(biāo)O1O*, θ,ζ)的坐標(biāo)原點(diǎn)，基準(zhǔn)軸線為Z軸，在基準(zhǔn)平面內(nèi)建立極坐標(biāo)，以極軸r和極角Θ對(duì)點(diǎn)進(jìn)行描述；步驟二:確定測(cè)量范圍并調(diào)整測(cè)量裝置以保證在測(cè)量范圍內(nèi)滿足測(cè)量精度要求。具體方法是:(I)在步驟一已經(jīng)確定了被測(cè)齒輪12的旋轉(zhuǎn)軸線的情況下，將支撐臂11撐在中心孔的內(nèi)壁上；(2)利用激光跟蹤儀2讀取測(cè)頭的位置，通過調(diào)節(jié)裝置來(lái)調(diào)整水平測(cè)桿7，使測(cè)頭10移動(dòng)至與被測(cè)齒輪12旋轉(zhuǎn)軸線的距離為基圓半徑的位置，此時(shí)測(cè)頭10與齒輪12接觸，記錄為實(shí)測(cè)漸開線的初始點(diǎn)，極角為零，向徑為基圓半徑。由實(shí)際齒輪參數(shù)計(jì)算出齒輪12的測(cè)量起始點(diǎn)和測(cè)量長(zhǎng)度，此時(shí)調(diào)整水平測(cè)桿7并同時(shí)以被測(cè)齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線為中心旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)測(cè)頭10沿著齒面由起測(cè)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到終測(cè)點(diǎn)。此時(shí)由激光跟蹤儀2對(duì)兩點(diǎn)的高度進(jìn)行測(cè)量，并通過調(diào)整測(cè)量?jī)x的位置直到兩點(diǎn)高度差滿足測(cè)量要求為止，以保證在同一端面內(nèi)對(duì)齒廓進(jìn)行測(cè)量；(3)固定水平測(cè)桿7并驅(qū)動(dòng)垂直測(cè)桿9進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)，并記錄所經(jīng)過點(diǎn)的坐標(biāo)，得到其運(yùn)動(dòng)軌跡，調(diào)整垂直測(cè)桿9與水平測(cè)桿7的相對(duì)位置，直到使其運(yùn)動(dòng)軌跡相對(duì)于基準(zhǔn)軸線的平行度達(dá)到測(cè)量要求，以保證在螺旋線測(cè)量時(shí)能在分度圓的圓柱面上進(jìn)行測(cè)量并在端面內(nèi)計(jì)值；步驟三:對(duì)具體齒輪參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。具體方法是:(I)齒廓測(cè)量:在調(diào)整好整個(gè)裝置后(電感傳感器示值調(diào)零且測(cè)頭水平設(shè)置并與水平測(cè)桿7垂直)，如圖3所示，從起測(cè)點(diǎn)(rk=ri=0A，Qk=Q1)開始測(cè)量，水平測(cè)桿7伸長(zhǎng)一定的量，通過水平光柵傳感器15的示值變化得到此點(diǎn)的向徑變化量為AA1，通過電感傳感器示值變化A1B得到極角變化量為Θ Farctan(A1BA)A1),此時(shí)，過B點(diǎn)做漸開線的垂線，垂點(diǎn)為E點(diǎn)，由于漸開線的特性，作BE延長(zhǎng)線可得與基圓的切點(diǎn)為D，故可得
權(quán)利要求
1.一種特大型齒輪的測(cè)量裝置，其特征在于:包括相互獨(dú)立的工作臺(tái)(I)、測(cè)量?jī)x以及激光跟蹤儀(2)，所述測(cè)量?jī)x包括定心機(jī)構(gòu)，所述定心機(jī)構(gòu)側(cè)向設(shè)有以其中心為旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的旋臂(5)，旋臂(5)末端設(shè)有既可在水平面內(nèi)直線移動(dòng)以及可在豎直方向移動(dòng)的測(cè)頭(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特大型齒輪的測(cè)量裝置及其測(cè)量方法，其特征在于:所述定心機(jī)構(gòu)包括底盤(3)，底盤(3)的上表面中心設(shè)有立柱(4)，所述旋臂(5)設(shè)于立柱(4)徑向并可以立柱(4)為旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的特大型齒輪的測(cè)量裝置，其特征在于:所述底盤(3)的周向向外輻射有多個(gè)相同的支撐臂(11)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的特大型齒輪的測(cè)量裝置，其特征在于:所述多個(gè)支撐臂(11)在底盤(3)的周向均布。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特大型齒輪的測(cè)量裝置，其特征在于:所述定心機(jī)構(gòu)包括回轉(zhuǎn)支承(13)，回轉(zhuǎn)支承(13)的內(nèi)圈與齒輪軸適配且固定連接，回轉(zhuǎn)支承(13)的外圈與旋臂(5)固定連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的特大型齒輪的測(cè)量裝置，其特征在于:所述旋臂(5)上設(shè)有可沿旋臂長(zhǎng)度方向移動(dòng)的水平測(cè)桿(7)，水平測(cè)桿(7)的外側(cè)端部設(shè)有垂直臂(8)，垂直臂(8)上設(shè)有可沿垂直臂長(zhǎng)度方向移動(dòng)的垂直測(cè)桿(9)，所述測(cè)頭(10)設(shè)于垂直測(cè)桿(9)底端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的特大型齒輪的測(cè)量裝置，其特征在于:所述水平測(cè)桿(7)上設(shè)有記錄其水平位移變化的水平光柵傳感器，垂直測(cè)桿(9)上設(shè)有記錄其垂直位移變化的垂直光柵傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的特大型齒輪的測(cè)量裝置，其特征在于:所述旋臂(5)中部的下方固定有支撐柱(6 )，支撐柱(6 )上設(shè)有可驅(qū)動(dòng)旋臂(5 )的錐齒輪運(yùn)動(dòng)副。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的特大型齒輪的測(cè)量裝置，其特征在于:所述測(cè)頭(10)為電感傳感器測(cè)頭。
10.一種使用權(quán)利要求9所述的測(cè)量裝置來(lái)測(cè)量特大型齒輪的方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟一:利用激光跟蹤儀(2)，建立被測(cè)齒輪(12)的基準(zhǔn)平面和基準(zhǔn)軸線，具體方法是: (O首先將被測(cè)齒輪(12)放置在工作臺(tái)(I)上，如果齒輪(12)有中心孔，則在孔內(nèi)沿著圓周方向采樣至少五個(gè)點(diǎn)；如果齒輪有齒輪軸，則在軸上沿圓周方向采樣至少五個(gè)點(diǎn)，之后將采樣的數(shù)據(jù)點(diǎn)依照最小二乘法擬合成一個(gè)圓，然后沿著齒輪內(nèi)孔或齒輪軸的軸向，在與齒輪端面平行的數(shù)個(gè)面上按上述方法取至少三個(gè)圓，將以上得到的多個(gè)圓心擬合成一條直線，該線即為齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線，也作為基準(zhǔn)軸線； (2)在確定基準(zhǔn)軸線后，于 齒輪端面上取至少五個(gè)點(diǎn)，擬合出一個(gè)平面，此時(shí)取平面與軸線的交點(diǎn)，并過此交點(diǎn)做與軸線垂直的平面，該平面即為被測(cè)齒輪的基準(zhǔn)平面，交點(diǎn)作為圓柱坐標(biāo)的坐標(biāo)原點(diǎn)，基準(zhǔn)軸線力::軸，在基準(zhǔn)平面內(nèi)建立極坐標(biāo)，以極軸^■和極角4對(duì)點(diǎn)進(jìn)行描述；步驟二:確定測(cè)量范圍并調(diào)整測(cè)量裝置以保證在測(cè)量范圍內(nèi)滿足測(cè)量精度要求，具體方法是: (1)在步驟一已經(jīng)確定了被測(cè)齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線的情況下，如果齒輪有中心孔，則將支撐臂撐在中心孔的內(nèi)壁上；如果齒輪有齒輪軸，則將回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈套在齒輪軸上固定； (2)由實(shí)際齒輪參數(shù)計(jì)算出齒輪的起測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)和測(cè)量范圍，利用激光跟蹤儀讀取測(cè)頭的位置，通過調(diào)整水平測(cè)桿，使測(cè)頭移動(dòng)至與被測(cè)齒輪旋轉(zhuǎn)軸線的距離為起測(cè)點(diǎn)向徑的位置，此時(shí)測(cè)頭與齒輪接觸，記錄為實(shí)測(cè)齒廓的起始點(diǎn)，并記錄其極角與向徑，此時(shí)調(diào)整水平測(cè)桿并同時(shí)以被測(cè)齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線為中心旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)測(cè)頭沿著齒面由起測(cè)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到終測(cè)點(diǎn)，此時(shí)由激光跟蹤儀對(duì)兩點(diǎn)的高度進(jìn)行測(cè)量，并通過調(diào)整測(cè)量?jī)x的位置直到兩點(diǎn)高度差滿足測(cè)量要求為止，以保證齒廓誤差的測(cè)量精度； (3)固定水平測(cè)桿并驅(qū)動(dòng)垂直測(cè)桿進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)，并記錄所經(jīng)過點(diǎn)的坐標(biāo)，得到其運(yùn)動(dòng)軌跡，調(diào)整垂直測(cè)桿與水平測(cè)桿的相對(duì)位置，直到使其運(yùn)動(dòng)軌跡相對(duì)于基準(zhǔn)軸線的平行度達(dá)到測(cè)量要求，以保證在齒向測(cè)量時(shí)能在分度圓的圓柱面上進(jìn)行測(cè)量并在端面內(nèi)計(jì)值； 步驟三:對(duì)具體齒輪參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，具體方法是: (O齒廓測(cè)量:在調(diào)整好整個(gè)裝置后，從始測(cè)點(diǎn)開始測(cè)量，此時(shí)由水平測(cè)桿總長(zhǎng)與電感傳感器示值可獲得測(cè)點(diǎn)位置的向徑，過測(cè)點(diǎn)作基圓切線，使其滿足齒廓偏差在端平面內(nèi)且垂直于漸開線齒廓計(jì)值的條件，之后由基圓半徑和測(cè)點(diǎn)向徑可獲得切線長(zhǎng)度，并可求得切線與理論漸開線交點(diǎn)處的展長(zhǎng)，切線長(zhǎng)度與展長(zhǎng)之差即為測(cè)點(diǎn)處的齒廓偏差； (2)螺旋線誤差測(cè)量:調(diào)節(jié)水平測(cè)桿，使得電感傳感器測(cè)頭處于齒輪分度圓的圓柱面上，然后固定水平測(cè)桿，驅(qū)動(dòng)垂直測(cè)桿沿著齒面在實(shí)際齒輪的齒寬工作范圍內(nèi)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，在此測(cè)量過程中，記錄電感傳感器測(cè)頭的運(yùn)動(dòng)軌跡，記錄沿途的電感傳感器示值的變化，并換算為端面基圓切向上的量，即 為沿途的螺旋線偏差。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種特大型齒輪的測(cè)量裝置及其測(cè)量方法，其目的在于提供一種不需要驅(qū)動(dòng)特大型齒輪的測(cè)量裝置及測(cè)量方法。該特大型齒輪的測(cè)量裝置及其測(cè)量方法，包括相互獨(dú)立的工作臺(tái)、測(cè)量?jī)x以及激光跟蹤儀，所述測(cè)量?jī)x包括定心機(jī)構(gòu)，所述定心機(jī)構(gòu)側(cè)向設(shè)有以其中心為旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的旋臂，旋臂末端設(shè)有既可在水平面內(nèi)直線移動(dòng)以及可在豎直方向移動(dòng)的測(cè)頭。本發(fā)明的有益效果是不受齒輪體積大、重量大的影響，測(cè)量方便、精度高，可應(yīng)用于特大型齒輪的測(cè)量。
文檔編號(hào)G01B7/00GK103075991SQ201210568758
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月24日
發(fā)明者趙軍, 陳允睿, 鄧興拓, 何洋洋, 洪博 申請(qǐng)人:中國(guó)計(jì)量學(xué)院