專利名稱：齒輪誤差嚙合分離測(cè)量法及測(cè)量機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種齒輪誤差的嚙合分離測(cè)量方法及其測(cè)量機(jī)。本發(fā)明可在一個(gè)測(cè)量循環(huán)中，測(cè)得齒輪的各單項(xiàng)誤差、綜合誤差、齒面誤差立體圖、整體誤差圖和接觸形態(tài)圖，并能在測(cè)量結(jié)果中反映出各單項(xiàng)誤差之間以及單項(xiàng)誤差和綜合誤差之間的相互關(guān)系。本發(fā)明特別適用于用目前測(cè)量方法難以測(cè)出各項(xiàng)誤差的錐齒輪和準(zhǔn)雙曲面齒輪等齒輪的誤差測(cè)量。
用嚙合方法來(lái)測(cè)量齒輪誤差是已知的技術(shù)。
目前已廣泛使用的齒輪誤差單面嚙合測(cè)量法及其測(cè)量機(jī)，通常是通過(guò)與兩相嚙合的齒輪分別同軸安裝的傳感器發(fā)出信號(hào)，經(jīng)處理來(lái)獲得在傳動(dòng)過(guò)程中的不均勻性誤差，這一誤差為切向綜合誤差，可反映出齒面形狀誤差以及各輪齒相互位置誤差的綜合結(jié)果，但是該方法不能得到齒輪的單項(xiàng)誤差及誤差出現(xiàn)的具體部位。也不能反映出各單項(xiàng)誤差之間和單項(xiàng)誤差與綜合誤差之間的關(guān)系，更不知道接觸點(diǎn)在齒面移動(dòng)的走向線。
用齒輪對(duì)滾檢驗(yàn)機(jī)，是一種傳統(tǒng)的測(cè)量齒輪接觸班點(diǎn)的方法，特別是對(duì)錐齒輪和準(zhǔn)雙曲面齒輪來(lái)說(shuō)，該方法目前是控制產(chǎn)品質(zhì)量的最通用的方法。在該方法中，一對(duì)齒輪在規(guī)定的相互位置下嚙合傳動(dòng)，同時(shí)在嚙合的齒面上涂色，在傳動(dòng)后取得帶有接觸斑點(diǎn)的印痕，以印痕尺寸的大小、形狀及其在齒面上的位置來(lái)判定齒輪的質(zhì)量。該方法效率高、直觀。但是它僅能反映齒輪綜合誤差的一個(gè)方面，即接觸精度，而不能測(cè)得各單項(xiàng)誤差，也不能獲得誤差數(shù)據(jù)。
蘇聯(lián)專利SU599155公開(kāi)了一種在現(xiàn)有齒輪誤差單面嚙合測(cè)量機(jī)上使用的測(cè)量方法。該方法是在其使用的標(biāo)準(zhǔn)齒輪的某一齒面上，沿齒高方向貼上一條聚合樹(shù)脂條狀齒形薄片或/和在某一齒面上沿齒寬方向貼上一條聚合樹(shù)脂條狀齒向薄片，其厚度不大于齒輪嚙合的側(cè)隙。然后將被測(cè)齒輪與該標(biāo)準(zhǔn)齒輪在單面嚙合機(jī)上對(duì)滾嚙合，從而測(cè)出被測(cè)齒輪的齒形和齒向誤差。該發(fā)明不適用于齒輪嚙合側(cè)隙小的誤差測(cè)量，而且聚合樹(shù)脂的條狀薄片是貼在齒輪齒側(cè)面上，這會(huì)導(dǎo)致非漸開(kāi)淺齒形各點(diǎn)的曲率半徑增大，從而產(chǎn)生測(cè)量理論誤差。此外聚脂膜片在貼合時(shí)會(huì)產(chǎn)生畸變，嚙合時(shí)會(huì)受力變形，也會(huì)造成過(guò)大的誤差。此發(fā)明僅能粗糙地測(cè)出齒形和齒向誤差，不能測(cè)量出其它單項(xiàng)誤差及綜合誤差，也不能得到各誤差的相互關(guān)系。
70年代末期隨著座標(biāo)測(cè)量機(jī)的使用，通過(guò)點(diǎn)位測(cè)量和連續(xù)掃描測(cè)量，解決了對(duì)復(fù)雜外表曲面的測(cè)量，因而也能解決園柱齒輪、錐齒輪和準(zhǔn)雙曲面齒輪的齒面測(cè)量問(wèn)題，并能繪出齒面誤差立體圖。但是用座標(biāo)機(jī)測(cè)量只能對(duì)單個(gè)齒輪進(jìn)行測(cè)量，而不能在嚙合過(guò)程中測(cè)量，因而得到的只能是單項(xiàng)誤差。另外，錐齒輪和準(zhǔn)雙曲面齒輪與園柱(漸開(kāi)線)齒輪不同，它們沒(méi)有統(tǒng)一的理論曲面，理論曲面要由特定的加工方法和具體的加工參數(shù)通過(guò)復(fù)雜的計(jì)算獲得，此外，用座標(biāo)測(cè)量機(jī)來(lái)測(cè)這兩種齒輪，測(cè)量機(jī)的結(jié)構(gòu)和軟件就都要很復(fù)雜，因此測(cè)量費(fèi)用高、測(cè)量效率低，其可靠性和精度也都受到限制。
本發(fā)明的目的就是為了克服上述缺點(diǎn)，提供一種適用于各種傳動(dòng)齒輪，特別是適用于用目前測(cè)量方法難以測(cè)出各項(xiàng)誤差的錐齒輪和準(zhǔn)雙曲面齒輪等齒輪的誤差嚙合分離測(cè)量法及測(cè)量機(jī)。這種方法和儀器是在被測(cè)齒輪與標(biāo)準(zhǔn)齒輪的嚙合過(guò)程中測(cè)取誤差的。由于采用了以特定規(guī)律安排輪齒的特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪和統(tǒng)一固定起始位置的裝置，因此一個(gè)測(cè)量循環(huán)中，可以測(cè)得齒輪的各單項(xiàng)誤差、綜合誤差、齒面誤差立體圖，整體誤差圖和接觸形態(tài)圖，并且能在測(cè)量中反映出各單項(xiàng)誤差之間以及單項(xiàng)誤差和綜合誤差之間的關(guān)系。本發(fā)明能系統(tǒng)而全面地提供齒輪的誤差信息，能提供精確的誤差曲線和誤差數(shù)據(jù)，從中可以分析誤差產(chǎn)生的原因和部位，從而指導(dǎo)齒輪加工機(jī)床參數(shù)的調(diào)整并分析熱處理后的變形，提高齒輪加工生產(chǎn)效率并有效地控制和提高齒輪產(chǎn)品的質(zhì)量。
在本發(fā)明所述的齒輪誤差嚙合分離測(cè)量法中，首先將被測(cè)齒輪安裝在測(cè)量?jī)x的主動(dòng)主軸上，成為主動(dòng)齒輪，將一個(gè)特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪安裝在從動(dòng)主軸上，成為從動(dòng)齒輪，(或者將兩個(gè)齒輪對(duì)調(diào)安裝)，使兩個(gè)齒輪在運(yùn)動(dòng)中能夠互相嚙合。然后確定特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基準(zhǔn)測(cè)量起始點(diǎn)，以便保證該特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪在圓周上的正確位置。再驅(qū)動(dòng)主動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)齒輪相互嚙合從而帶動(dòng)從動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)齒輪理想無(wú)誤差時(shí)，兩主軸按恒定的轉(zhuǎn)速比轉(zhuǎn)動(dòng);當(dāng)齒輪存在誤差時(shí)，兩主軸的轉(zhuǎn)速比就發(fā)生了變化，這時(shí)與兩個(gè)齒輪分別同軸安裝的兩個(gè)角度位移傳感器感受并發(fā)出信號(hào)，并通過(guò)誤差信號(hào)處理裝置將該信號(hào)轉(zhuǎn)換合成為回轉(zhuǎn)角不均勻性誤差。再將上述有用的誤差信號(hào)單元分離儲(chǔ)存，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和誤差單元組合輸出，從而得到齒輪的各項(xiàng)誤差信息。
本發(fā)明所述的用嚙合分離測(cè)量法測(cè)量齒輪誤差的測(cè)量機(jī)包括一個(gè)和被測(cè)齒輪相嚙合的特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪，該被測(cè)齒輪和特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪分別安裝在測(cè)量機(jī)主動(dòng)主軸和從動(dòng)主軸的一端，兩主軸的另一端分別裝有兩個(gè)傳感器用于采集兩齒輪在傳動(dòng)過(guò)程中的誤差信號(hào)。兩傳感器又分別和測(cè)量控制裝置以及相應(yīng)的誤差信號(hào)處理、圖形輸出和數(shù)據(jù)輸出裝置相連接。
本發(fā)明的特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪的輪齒按其齒側(cè)面的特征，包括一種傳動(dòng)用輪齒和至少一種測(cè)量用的輪齒。
其中傳動(dòng)用輪齒的數(shù)目不止一個(gè)，傳動(dòng)用輪齒與各測(cè)量用輪齒在齒輪圓周的次序上是相間排列的，以便使各測(cè)量用輪齒都能參與有效測(cè)量嚙合，而又互相不妨礙，以確保測(cè)量嚙合時(shí)的重合度小于1。傳動(dòng)用輪齒的齒側(cè)面不保留任何凸起的棱帶，其齒厚減薄到只起傳動(dòng)嚙合作用而又不妨礙測(cè)量嚙合。
特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪中的測(cè)量用輪齒有三種一種是作為基準(zhǔn)齒側(cè)面保留全齒面的A類測(cè)量用輪齒。
一種是齒側(cè)面保留有一條與輪齒為整體結(jié)構(gòu)的完整的凸起齒形棱帶的B類測(cè)量用輪齒。
一種是齒側(cè)面保留有一條與輪齒為整體結(jié)構(gòu)的完整的凸起齒向棱帶的C類測(cè)量用輪齒。
其中B類測(cè)量用輪齒可以有一個(gè)，也可以有多個(gè)，如果有多個(gè)，其各不同輪齒的凸起的齒形棱帶在齒寬方向上可以有不同的位置，以便把齒面分離為多截面齒形線，測(cè)出齒形誤差。
其中C類測(cè)量用輪齒可以有一個(gè)，也可以有多個(gè)，如果有多個(gè)，其各不同輪齒的凸起的齒向棱帶在齒高方向上具有不同的位置，以便把齒面分離為不同齒高上的齒向線，測(cè)出齒向誤差。
上述測(cè)量用B和C類輪齒，除保留的凸起棱帶以外，其余的部分和傳動(dòng)用輪齒D的齒側(cè)面可用公知的機(jī)械加工、電加工、化學(xué)加工或者它們組合的方法制成。
在一個(gè)測(cè)量循環(huán)中，所述的測(cè)量用輪齒與被測(cè)齒輪在嚙合過(guò)程中產(chǎn)生的是有用的誤差信號(hào)，這些信號(hào)形成了回轉(zhuǎn)角不均勻性誤差中的一個(gè)個(gè)單元。而特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪的傳動(dòng)用輪齒與測(cè)量用輪齒在圓周上是相間分布的，傳動(dòng)用輪齒與被測(cè)齒輪輪齒在嚙合過(guò)程中所產(chǎn)生的誤差信號(hào)為無(wú)用信號(hào)。當(dāng)被測(cè)齒輪的齒數(shù)，特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒數(shù)以及輪齒排列順序的方式、測(cè)量的基準(zhǔn)起始點(diǎn)位置確定以后，上述各有用誤差則有規(guī)律地?cái)嗬m(xù)地分布在回轉(zhuǎn)角不均勻性誤差之中，這種規(guī)律是特定而又具體的。在數(shù)據(jù)處理裝置中安排有程序，可將上述有用的誤差信號(hào)單元分離，并按被測(cè)齒輪的輪齒號(hào)以及按特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪的三種測(cè)量用輪齒A、B、C的輪齒號(hào)分類并儲(chǔ)存。再將上述分類儲(chǔ)存的誤差單元以數(shù)據(jù)或圖形的方式組合輸出，從而可得到各種誤差數(shù)據(jù)和誤差曲線圖。
本發(fā)明的齒輪誤差嚙合分離測(cè)量機(jī)是在一對(duì)齒輪嚙合過(guò)程中測(cè)取誤差的。由于該測(cè)量機(jī)利用了一個(gè)以特定規(guī)律安排輪齒的特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪，所以在嚙合過(guò)程中，各種分離出來(lái)的誤差的順序也是特定的。本發(fā)明的控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)就是按這個(gè)特定的順序來(lái)處理數(shù)據(jù)的。這樣要實(shí)施本發(fā)明的測(cè)量方法，其裝置不僅需要有一個(gè)特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪，還必須帶有一個(gè)固定基準(zhǔn)起始點(diǎn)的裝置，因?yàn)槿绻麥y(cè)量起始點(diǎn)改變了，其測(cè)量順序就會(huì)變化;誤差的零值點(diǎn)如果變了，誤差值的大小也會(huì)變化。這樣按原來(lái)程序正常工作的測(cè)量機(jī)，在重新安裝特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪或在多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，就會(huì)因?yàn)闇y(cè)量起始點(diǎn)的改變而不能正常工作或者會(huì)得出錯(cuò)誤的測(cè)量結(jié)果，所以設(shè)定一個(gè)與特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪圓周相位有關(guān)的固定基準(zhǔn)起始點(diǎn)，是本測(cè)量方法和測(cè)量機(jī)區(qū)別于其它嚙合中測(cè)量的測(cè)量?jī)x的一個(gè)特點(diǎn)。要達(dá)到以上目的可以采用機(jī)械的、電氣的(光電或電磁)、或機(jī)電結(jié)合的各種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。其原則是在重新安裝特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪或在多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，每當(dāng)控制和數(shù)據(jù)處理裝置收到信號(hào)并指令測(cè)量機(jī)開(kāi)始測(cè)坎裳螅固厥獗曜汲萋腫蓯譴猶厥獗曜汲萋值哪騁惶囟ㄔ倉(cāng)芪恢梅⒊觶部梢源猶厥獗曜汲萋炙謚髦嶸戲⒊齷虼癰彌髦嶸系拇釁髦蟹⒊觶北Ｖず罅秸哂胩厥獗曜汲萋值腦倉(cāng)芪恢孟嚶潭ɑ蠐檬荽淼陌旆ㄈ范ㄋ侵淶腦倉(cāng)芟轡徊睢 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。其中

圖1是錐齒輪和準(zhǔn)雙曲面齒輪誤差嚙合分離測(cè)量機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2是圓柱齒輪誤差嚙合分離測(cè)量機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3是特殊標(biāo)準(zhǔn)錐齒輪或特殊標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)雙曲面曲輪的傳動(dòng)用輪齒和測(cè)量用輪齒的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖4是特殊標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪的傳動(dòng)用輪齒和測(cè)量用輪齒的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖5是錐齒輪和準(zhǔn)雙曲面齒輪誤差嚙合分離測(cè)量機(jī)的固定基準(zhǔn)起始點(diǎn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是特殊標(biāo)準(zhǔn)雙曲面齒輪的傳動(dòng)用輪齒和測(cè)量用輪齒在圓周上的分布示意圖;
圖7是被測(cè)準(zhǔn)雙曲面齒輪的單齒面誤差立體圖;
圖8是被測(cè)準(zhǔn)雙曲面齒輪的齒面嚙合接觸形態(tài)圖;
圖9是被測(cè)準(zhǔn)雙曲面齒輪的單齒整體誤差曲線圖;
圖10是被測(cè)準(zhǔn)雙曲面齒輪的齒面整體誤差曲線圖;
圖11是被測(cè)準(zhǔn)雙曲面齒輪的切向綜合誤差曲線圖;
圖12是被測(cè)準(zhǔn)雙曲面齒輪的各齒齒形誤差曲線圖;
圖13是被測(cè)準(zhǔn)雙曲面齒輪的各齒齒向誤差曲線圖;
圖14是被測(cè)準(zhǔn)雙曲面齒輪的單齒多截面齒形誤差曲線圖;
圖15是齒輪誤差嚙合分離測(cè)量法的測(cè)量程序框圖。
圖1是用嚙合分離法對(duì)錐齒輪和準(zhǔn)雙曲面齒輪進(jìn)行測(cè)量的示意圖?；?41)對(duì)測(cè)量機(jī)起總的支承作用。在基座(41)上裝有兩個(gè)滑座(43、54)，在兩滑座(43、53)上分別裝有裝主軸的軸承(46、50)。主動(dòng)主軸(47)和從動(dòng)主軸(51)分別安置在兩滑座的軸承(46、50)中。在主動(dòng)主軸(47)的一端安置有被測(cè)齒輪(48)，主動(dòng)主軸(47)的另一端安裝有光柵角度位移傳感器(42)，用于采集傳動(dòng)過(guò)程中的誤差信號(hào)。標(biāo)號(hào)(90)為在主軸上固定基準(zhǔn)起始點(diǎn)的刻線。在從動(dòng)主軸(51)的一端安裝有特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪(49)，另一端安裝有光柵角度位移傳感器(52)，也用于采集傳動(dòng)過(guò)程中的誤差信號(hào)。電機(jī)(45)通過(guò)傳動(dòng)裝置(44)帶動(dòng)主動(dòng)主軸(47)轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪(49)與被測(cè)齒輪(48)相嚙合，從動(dòng)主軸(51)也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。位于兩主軸另一端的兩個(gè)傳感器(42、52)分別把被測(cè)齒輪(48)和特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪(49)的回轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)。光信號(hào)在角度位移傳感器(42、52)中，首先轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娦盘?hào)，然后兩路電信號(hào)都送入誤差信號(hào)處理裝置(54)，經(jīng)過(guò)放大、整形變?yōu)殡娒}沖信號(hào)，并分別對(duì)此信號(hào)分頻。如果處在理想的、齒輪不存在誤差的情況下，兩主軸(47、51)按比例相對(duì)均勻地傳動(dòng)，則這兩路電脈沖信號(hào)就成為僅有一個(gè)保持不變的初相位差的同頻信號(hào)。當(dāng)被測(cè)齒輪(48)的各輪齒有齒面形狀誤差或相互位置誤差時(shí)，兩路脈沖信號(hào)對(duì)應(yīng)沿口之間的相位差就會(huì)發(fā)生變化，將這種相位差變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，然后送入電子計(jì)算機(jī)(55)，就可以獲得被測(cè)齒輪(48)的誤差所造成的回轉(zhuǎn)角不均勻性誤差。這些誤差在電子計(jì)算機(jī)(55)中儲(chǔ)存、處理，并指令數(shù)控多色繪圖儀(56)繪制出各種誤差曲線和指令打印機(jī)(57)打印出相應(yīng)的誤差數(shù)據(jù)。
在本實(shí)施例中所選用的被測(cè)齒輪(48)是準(zhǔn)雙曲面齒輪，其模數(shù)為5.2毫米，齒數(shù)為10。所用的特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪(49)為準(zhǔn)雙曲面齒輪，其模數(shù)為5.2毫米，齒數(shù)為37，輪齒的小端半徑為96毫米，大端半徑為128毫米，其37個(gè)輪齒順時(shí)針依次編號(hào)為1、2、……37(參見(jiàn)圖6)。該特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪(49)的輪齒分為四類。
參見(jiàn)圖3和圖6，其中圖3-1所示的是A類測(cè)量用輪齒，即齒側(cè)面保留全齒面的輪齒。本實(shí)施例中只有一個(gè)A類測(cè)量用輪齒，即在圖6中所示的1號(hào)輪齒。
圖3-2所示的為B類測(cè)量用輪齒，即齒側(cè)面保留了一條與輪齒為整體結(jié)構(gòu)的完整的凸起齒形棱帶(75)。本實(shí)施例中共有9個(gè)B類測(cè)量用輪齒，圖6中所示的第4、7、10、13、16、19、22、25、28號(hào)輪齒均屬于B類測(cè)量用輪齒。其中4號(hào)輪齒在齒寬方向的位置于距齒輪中心96毫米處有一凸起的齒形棱帶，28號(hào)輪齒于距齒輪中心128毫米處有一凸起的齒形棱帶。其余各輪齒沿齒寬方向均勻分布，距齒輪中心距離由100毫米增至124毫米，彼此相差4毫米。
圖3-3所示的是C類測(cè)量用輪齒，即在齒側(cè)面保留一條與輪齒為整體結(jié)構(gòu)的完整的凸起齒向棱帶(76)。本實(shí)施例中只有一個(gè)C類測(cè)量用輪齒，即在圖6中所示的31號(hào)輪齒。
圖3-4所示的是D類傳動(dòng)用輪齒，即在齒側(cè)面不保留任何凸起棱帶，使其齒厚減薄到只起傳動(dòng)作用而又不妨礙測(cè)量用各輪齒參與有效測(cè)量嚙合。本實(shí)施例中有26個(gè)D類傳動(dòng)用輪齒，如圖6中所示的2、3、5、6、8，……37等，其齒厚都減薄了0.8毫米。
圖5所示的是本實(shí)施例中設(shè)置統(tǒng)一固定起始位置的裝置。其中光柵角位移傳感器(52)的光柵盤(79)安裝在主軸(51)的下端，且光柵盤(79)和主軸(51)一同回轉(zhuǎn)，相互間圓周方向位置固定不變。光柵盤(79)上有一處零位，每轉(zhuǎn)發(fā)出一個(gè)零位信號(hào)。在主軸(51)的上端，裝有一個(gè)與主軸(51)圓周方向位置固定不變的對(duì)齒規(guī)(80)。在第一次安裝特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪(49)時(shí)，調(diào)整它的圓周位置，使光柵角度位移傳感器(52)發(fā)出零位信號(hào)后，特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪(49)的1號(hào)輪齒即進(jìn)入嚙合，并開(kāi)始測(cè)量。同時(shí)使對(duì)齒規(guī)(80)的觸頭插入特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪(49)的齒槽中，并與兩齒側(cè)面相接觸。以后重新安裝特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪(49)時(shí)，對(duì)齒規(guī)(80)的觸頭仍插入特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪(49)原先的那個(gè)齒槽。這樣，在重新安裝特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪(49)或重復(fù)測(cè)量時(shí)，電子計(jì)算機(jī)(55)的采樣起始點(diǎn)和數(shù)據(jù)處理的零位就都固定不變了。
為了能夠獲得被測(cè)齒輪(48)的全部誤差信息，需要進(jìn)行一個(gè)總的測(cè)量循環(huán)，即被測(cè)齒輪(48)回轉(zhuǎn)37圈，特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪(49)回轉(zhuǎn)10圈。被測(cè)齒輪(48)共有10個(gè)輪齒，可順序稱之為a、b、c、d……j號(hào)輪齒。在被測(cè)齒輪的第一圈回轉(zhuǎn)中，這10個(gè)輪齒分別與特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪(49)的1至10號(hào)輪齒相嚙合。即a與1嚙合，b與2嚙合，……j與10號(hào)輪齒嚙合。在被測(cè)齒輪(48)的第二圈回轉(zhuǎn)中，其10個(gè)輪齒分別與特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪的11至20號(hào)輪齒相嚙合，即a與11，b與12……j與20號(hào)輪齒嚙合。如此對(duì)應(yīng)地嚙合，使整個(gè)一個(gè)測(cè)量循環(huán)中，被測(cè)齒輪(48)轉(zhuǎn)過(guò)37圈，即有370對(duì)輪齒嚙合。在所述的特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪(49)的四類輪齒中，A類構(gòu)成10對(duì)輪齒嚙合，B類構(gòu)成90對(duì)輪齒嚙合，C類構(gòu)成10對(duì)輪齒嚙合，這些對(duì)輪齒嚙合測(cè)量送出的誤差信息都是反映被測(cè)齒輪(48)誤差的有用信息。例如被測(cè)齒輪(48)的輪齒a與標(biāo)準(zhǔn)齒輪的1號(hào)輪齒嚙合，可獲得a輪齒全齒面的誤差信息。隨著嚙合傳動(dòng)，輪齒d與4嚙合，從而獲得被測(cè)齒輪(48)的d輪齒小端截面的齒形誤差信息。當(dāng)被測(cè)齒輪(48)轉(zhuǎn)到第三圈時(shí)，其輪齒h與28號(hào)輪齒相嚙合，從而獲得被測(cè)齒輪(48)的h輪齒大端齒形誤差信息。當(dāng)被測(cè)齒輪轉(zhuǎn)到第四圈時(shí)，其輪齒a與特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪(49)的第31號(hào)輪齒相嚙合，從而可獲得a輪齒的齒向誤差信息等等。在一個(gè)總的測(cè)量循環(huán)中，除了可獲得110對(duì)有用測(cè)量信息外，特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪(49)的D類輪齒參與的260對(duì)輪齒嚙合送出的信息是無(wú)用的。電子計(jì)算機(jī)(55)將不去儲(chǔ)存和處理這些信息?？梢钥闯?，只要被測(cè)齒輪(48)的齒數(shù)與特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪(49)的齒數(shù)確定，特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪(49)的結(jié)構(gòu)參數(shù)確定，那么每一個(gè)特定的被測(cè)齒輪(48)的輪齒的特定的誤差信息在總的測(cè)量循環(huán)中的順序位置就確定了。應(yīng)用公知的適用于分類工作的計(jì)算機(jī)軟件編制一個(gè)電子計(jì)算機(jī)程序，把所述三類共110組有用信息，按被測(cè)齒輪(48)輪齒的序號(hào)分為10組，再按特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪(49)的測(cè)量用輪齒共三類11個(gè)分為11組，以做測(cè)齒輪的回轉(zhuǎn)角為基礎(chǔ)存入相應(yīng)的地址中，測(cè)量采樣過(guò)程就完成了。
根據(jù)公知的準(zhǔn)雙曲面齒輪傳動(dòng)原理和通用的關(guān)于齒輪齒面立體誤差、齒面嚙合接觸斑點(diǎn)，齒輪整體誤差、齒輪切向綜合誤差，齒輪誤差和齒向誤差的定義，編制一個(gè)電子計(jì)算機(jī)程序，將前述各地址中的有用信息組合處理，指令數(shù)控多色繪圖儀(56)繪制該被測(cè)準(zhǔn)雙曲面齒輪(48)的各種誤差圖，指令打印機(jī)(57)輸出相應(yīng)的誤差數(shù)據(jù)。
圖7為本實(shí)施例中的準(zhǔn)雙曲面齒輪的單齒面誤差立體圖。由所示81、82、83、84直線構(gòu)成的梯形平面表示理想的、能達(dá)到均勻傳動(dòng)的齒面。由所示85、86、87、88折線構(gòu)成一曲面立體圖，該曲面與上述理想齒面對(duì)應(yīng)的距離反映了各處誤差的大小。
圖8為本實(shí)施例中的準(zhǔn)雙曲面齒輪齒面嚙合接觸形態(tài)圖。其圖形的外輪廊(91、92、93、94)是一個(gè)展開(kāi)的齒面，從大端到小端有九條橫線。其中從第三至第八條上粗黑的線反映了在齒面的這六個(gè)截面上具有接觸斑點(diǎn)。折線(95、96)表示接觸點(diǎn)在齒面上移動(dòng)的走向線。
圖9為單齒整體誤差曲線圖，從左向右依次為從輪齒大端到小端的各截面齒形誤差曲線。它們的包絡(luò)線(89)是全齒面運(yùn)動(dòng)誤差曲線，該圖反映了各截面齒形誤差之間以及它們與全齒面運(yùn)動(dòng)誤差之間的關(guān)系。
圖10為本實(shí)施例中的齒面整體誤差曲線圖，它反映了十個(gè)齒面運(yùn)動(dòng)誤差之間的關(guān)系及形成整個(gè)齒輪切向綜合誤差的情況。
圖11為切向綜合誤差曲線圖，可反映切向綜合誤差，切向相鄰齒綜合誤差以及周期誤差。
圖12為各齒齒形誤差曲線圖。自上而下反映了被測(cè)齒輪(48)全部十個(gè)輪齒的中截面的齒形誤差。
圖13為各齒齒向誤差曲線圖。自上而下反映了被測(cè)齒輪(48)全部十個(gè)輪齒的齒高中部的齒向誤差。
圖14為單齒多截面齒形誤差曲線圖，自上而下依次反映了被測(cè)齒輪(48)中，某個(gè)指定輪齒的從大端到小端九個(gè)截面的齒形誤差。
將被測(cè)齒輪(48)熱處理前后分別進(jìn)行測(cè)量，并將結(jié)果進(jìn)行比較，即可用于分析其熱處理變形，監(jiān)督和改進(jìn)工藝，保證產(chǎn)品制造質(zhì)量。為提高準(zhǔn)雙曲面齒輪的傳動(dòng)質(zhì)量，在生產(chǎn)中需對(duì)機(jī)床加工參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，將加工參數(shù)變化前后所加工的齒輪分別進(jìn)行測(cè)量，并將結(jié)果進(jìn)行比較，即可用于分析該參數(shù)對(duì)誤差的影響，從而指導(dǎo)機(jī)床加工參數(shù)調(diào)整，以達(dá)到提高生產(chǎn)效率，有效地控制和提高齒輪產(chǎn)品質(zhì)量的目的。
圖2所示為本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例，即用嚙合分離測(cè)量法測(cè)量園柱齒輪。該測(cè)量機(jī)包括基座(58)，用來(lái)支承整個(gè)測(cè)量機(jī)。在基座上裝有兩個(gè)滑座(60，70)，在兩滑座上分別裝有裝主軸的軸承(63、67)，主動(dòng)主軸(64)和從動(dòng)主軸(68)互相平行，并分別安置于兩滑座(60，70)的軸承(63、67)中。在主動(dòng)主軸(64)的一端裝有被測(cè)圓柱齒輪(65)，在其另一端裝有光柵角度位移傳感器(59)用于采集傳動(dòng)過(guò)程中的誤差信號(hào)。在從動(dòng)主軸(68)的一端裝有特殊標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪(66)，在其另一端裝有光柵角度位移傳感器(69)。電機(jī)(62)通過(guò)傳動(dòng)裝置(61)帶動(dòng)主動(dòng)主軸(64)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)被測(cè)圓柱齒輪(65)和特殊標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪(66)的嚙合，從而帶動(dòng)從動(dòng)主軸(68)轉(zhuǎn)動(dòng)。同樣，通過(guò)位于兩主軸另一端的兩個(gè)傳感器(59，69)，分別將被測(cè)齒輪和特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪的回轉(zhuǎn)角變?yōu)楣庑盘?hào)，再轉(zhuǎn)為電信號(hào)，送入計(jì)算機(jī)接口(71)，再經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)(72)處理數(shù)據(jù)，并通過(guò)圖形輸出裝置(73)和數(shù)據(jù)輸出裝置(74)輸出測(cè)量結(jié)果。
圖4所示的是特殊標(biāo)準(zhǔn)園柱齒輪的4種輪齒結(jié)構(gòu)。圖4-1為齒側(cè)面保留全齒面的A類測(cè)量用輪齒。圖4-2所示為齒側(cè)面保留一條與輪齒為整體結(jié)構(gòu)的完整的凸起齒形棱帶(77)的B類測(cè)量用輪齒。圖4-3所示為齒側(cè)面保留一條與輪齒為整體結(jié)構(gòu)的完整的凸起齒向棱帶(78)的C類測(cè)量用輪齒。圖4-4所示為傳動(dòng)用輪齒，其齒側(cè)面不保留任何凸起棱帶，齒厚減薄到只起傳動(dòng)作用而又不妨礙測(cè)量用各輪齒參與有效測(cè)量嚙合。
測(cè)量圓錐和準(zhǔn)雙曲面齒輪與測(cè)量圓柱齒輪的原理和方法是相同的。該實(shí)施例與第一個(gè)實(shí)施例的主要不同點(diǎn)在于其兩個(gè)主軸的位置不同。對(duì)于不同的測(cè)量對(duì)象，滑座(43、53)或(60，70)的結(jié)構(gòu)和復(fù)雜程度都不同。對(duì)于圓柱齒輪主要是調(diào)整兩齒輪的中心距，為了測(cè)量靈活可增加軸向調(diào)整。對(duì)于正交的錐齒輪需要沿兩個(gè)軸的軸向分別調(diào)整。對(duì)于非正交的準(zhǔn)雙曲面齒輪，則要有兩個(gè)軸向調(diào)整、兩軸相互偏置的調(diào)整及兩軸交角的調(diào)整等。
在所述的嚙合分離測(cè)量中，可以對(duì)調(diào)被測(cè)齒輪(48，65)與特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪(49，66)的相互安裝位置，即以特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪(49，66)置于主動(dòng)主軸上，也可以得到相同的誤差測(cè)量結(jié)果。
準(zhǔn)雙曲面齒輪傳動(dòng)是一種最復(fù)雜的齒輪傳動(dòng)形式。錐齒輪和圓柱齒輪傳動(dòng)從結(jié)構(gòu)特點(diǎn)上可看作是準(zhǔn)雙曲面齒輪傳動(dòng)的一種簡(jiǎn)化形式。對(duì)該兩種齒輪可對(duì)照第一個(gè)實(shí)施卸嘀質(zhì)凳┓槳?。但是只要不违背悲d⒚韉木?，都应属釉r痙⒚韉謀；し段е凇
權(quán)利要求
1.一種采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪和被測(cè)齒輪互相嚙合，在傳動(dòng)過(guò)程中測(cè)量齒輪的單項(xiàng)誤差、綜合誤差以及單項(xiàng)誤差和綜合誤差相互關(guān)系的嚙合分離測(cè)量方法，其中包括以下測(cè)量步驟將被測(cè)齒輪安裝在測(cè)量機(jī)的主動(dòng)主軸上成為主動(dòng)齒輪，將標(biāo)準(zhǔn)齒輪安裝在從動(dòng)主軸上成為從動(dòng)齒輪(或?qū)蓚€(gè)齒輪對(duì)調(diào)安裝)；驅(qū)動(dòng)主動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，被測(cè)齒輪與標(biāo)準(zhǔn)齒輪相互嚙合從而帶動(dòng)從動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使與兩個(gè)齒輪分別同軸安裝的兩個(gè)傳感器各自感受轉(zhuǎn)角位移并發(fā)出信號(hào)，并將兩信號(hào)合成為回轉(zhuǎn)角不均勻性誤差；將上述有用的誤差信號(hào)單元分離、儲(chǔ)存，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和誤差單元組合后輸出，本方法的特征在于所用的標(biāo)準(zhǔn)齒輪是以特定規(guī)律安排其特殊輪齒的特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪，按其齒側(cè)面的特征，該特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪的輪齒包括傳動(dòng)用輪齒和測(cè)量用輪齒；本方法還包括固定特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪測(cè)量起始點(diǎn)的步驟，以便確定和保證特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪在多次安裝或一次安裝多次測(cè)量中，測(cè)量和數(shù)據(jù)處理的起始點(diǎn)不變。
2.一種按照權(quán)利要求1所述的測(cè)量方法，其特征在于特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪包括一種傳動(dòng)用輪齒和至少一種測(cè)量用輪齒，在一個(gè)特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪中，可以有一種測(cè)量用輪齒，也可以是多種測(cè)量用輪齒的組合。
3.一種按照權(quán)利要求1或2所述的測(cè)量方法，其特征在于特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪的傳動(dòng)用輪齒的數(shù)目要足夠多，以確保測(cè)量嚙合時(shí)的重合度小于1，以便使各測(cè)量用輪齒的有效工作部位都能參與有效測(cè)量嚙合而又互相不妨礙。
4.一種按照權(quán)利要求3所述的測(cè)量方法，其特征在于其中傳動(dòng)用輪齒的齒側(cè)面不保留任何凸起棱帶，其齒厚減薄到只起傳動(dòng)嚙合作用而又不妨礙測(cè)量用各輪齒參與有效測(cè)量嚙合。
5.一種按照權(quán)利要求1或2所述的測(cè)量方法，其特征在于特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪的測(cè)量用輪齒可以有三種一種是基準(zhǔn)齒側(cè)面保留全齒面的A類測(cè)量用輪齒;一種是齒側(cè)面保留一條與輪齒為整體結(jié)構(gòu)的完整的凸起齒形棱帶的B類測(cè)量用輪齒;一種是齒側(cè)面保留一條與輪齒為整體結(jié)構(gòu)的完整的凸起齒向棱帶的C類測(cè)量用輪齒
6.一種按照權(quán)利要求5所述的測(cè)量方法，其特征在于特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪上的B類測(cè)量用輪齒可以有一個(gè)，也可以有多個(gè)，如果有多個(gè)，其各不同輪齒的凸起的齒形棱帶在齒寬方向上具有不同的位置，以便把齒面分離為多截面齒形線測(cè)出齒形誤差，并能代表全齒面。
7.一種按照權(quán)利要求5所述的測(cè)量方法，其特征在于特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪上的C類測(cè)量用輪齒可以有一個(gè)，也可以有多個(gè)，如果有多個(gè)，其各不同輪齒的凸起的齒向棱帶在齒高方向上具有不同的位置，以便把齒面分離為不同齒高上的齒向線測(cè)出齒向誤差，并能代表全齒面。
8.一種按照權(quán)利要求5所述的測(cè)量方法，其特征在于特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪中的A類測(cè)量用輪齒有1個(gè)，B類測(cè)量用輪齒有多個(gè)，C類測(cè)量用輪齒有1個(gè)。
9.一種用權(quán)利要求1所述的嚙合分離測(cè)量法測(cè)量齒輪誤差的測(cè)量機(jī)，該測(cè)量機(jī)包括基座，用來(lái)支承整個(gè)測(cè)量機(jī)，兩個(gè)滑座，該滑座安裝在基座上，用于調(diào)整特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪和被測(cè)齒輪的相對(duì)位置，兩滑座上分別裝有裝主軸的軸承;主動(dòng)髦岷痛傭髦?，可分柄勚G鮮靄滄霸諢系鬧岢心諦?，哉尳主轴的覛g朔直鹱壩鋅上嗷ツ齪系奶厥獗曜汲萋趾捅徊獬萋鄭諏街髦岬牧硪歡朔直鹱壩寫釁饔糜誆杉匠萋衷詿討械淖切藕 驅(qū)動(dòng)裝置用來(lái)帶動(dòng)主動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，通過(guò)被測(cè)齒輪和特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪的嚙合，帶動(dòng)從動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng);誤差信號(hào)處理裝置用來(lái)把兩傳感器發(fā)出的轉(zhuǎn)角信號(hào)組合成各種齒輪誤差的輸出信號(hào)，圖形輸出裝置和數(shù)據(jù)輸出裝置把誤差信號(hào)處理裝置輸出的誤差信號(hào)變換為圖形和數(shù)據(jù);該測(cè)量機(jī)的特征在于測(cè)量機(jī)還包括固定基準(zhǔn)起始點(diǎn)的裝置，用來(lái)確定和保證特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪多次安裝或在一次安裝多次測(cè)量中，測(cè)量和數(shù)據(jù)處理的起始點(diǎn)不變。
10.一種按照權(quán)利要求9所述的測(cè)量機(jī)，其特征在于固定基準(zhǔn)起始點(diǎn)的裝置安裝在裝有特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪的主軸上。
11.一種按照權(quán)利要求9所述的測(cè)量機(jī)，其特征在于固定基準(zhǔn)起始點(diǎn)的裝置安裝在所述傳感器上。
12.一種按照權(quán)利要求9所述的測(cè)量機(jī)，其特征在于固定基準(zhǔn)起始點(diǎn)的裝置安裝在特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪的某一園周角上。
全文摘要
本發(fā)明的齒輪誤差嚙合分離測(cè)量法及測(cè)量機(jī)，是在標(biāo)準(zhǔn)齒輪與被測(cè)齒輪的嚙合過(guò)程中測(cè)取誤差的。其中采用了以特定規(guī)律安排輪齒的特殊標(biāo)準(zhǔn)齒輪，和儀器上統(tǒng)一固定起始位置的裝置，因此在一個(gè)測(cè)量循環(huán)中，可以測(cè)得齒輪的各單項(xiàng)誤差，綜合誤差、齒面誤差立體圖、整體誤差圖和接觸形態(tài)圖，并能在測(cè)量結(jié)果中反映出各單項(xiàng)誤差之間以及單項(xiàng)誤差和綜合誤差之間的關(guān)系。本發(fā)明特別適用于用目前測(cè)量方法難以測(cè)出各項(xiàng)誤差的錐齒輪和準(zhǔn)雙曲面齒輪等齒輪的誤差測(cè)量。
文檔編號(hào)G01M13/02GK1034616SQ8810052
公開(kāi)日1989年8月9日 申請(qǐng)日期1988年1月29日 優(yōu)先權(quán)日1988年1月29日
發(fā)明者黃潼年, 游登云, 康德元, 呂同井, 段榮安 申請(qǐng)人:國(guó)家機(jī)械工業(yè)委員會(huì)成都工具研究所