专利名称：基于双面啮合的齿轮齿廓偏差测量方法
技术领域：
本发明涉及一种基于双面啮合的齿轮齿廓偏差测量方法，属于精密测试技术及仪器、机械传动技术领域。
背景技术：
目前中国齿轮行业的年产值近1400亿，世界排名第二，其中车辆齿轮占三分之二。美国车辆齿轮的行业标准规定，应对成品齿轮进行100%的测量，以满足对其质量的要求。据报道，美国的车辆齿轮生产厂家几乎都配备了快速高精度齿轮检测系统，而我国在这方面的研究及应用几乎空白。齿轮测量有单项测量、综合测量、整体测量。单项测量中包括测量齿轮的齿廓偏差、螺旋线偏差、齿距偏差等。综合测量主要有单面啮合测量和双面啮合测量两种。齿廓偏差的测量方法有坐标法、展成法、啮合法等。坐标法测量齿廓偏差又分为极坐标法和直角坐标法。坐标法测量是按渐开线的极坐标或直角坐标的尺寸来测量齿廓偏差。基于坐标法测量原理测量齿廓偏差的齿轮量仪有齿轮测量中心、三坐标测量机(直角坐标测量法)等。展成法测量原理是在各种齿廓检查仪上，与理论的渐开线轨迹进行比较。基于展成法测量原理测量齿廓偏差的齿轮量仪有可换圆盘式渐开线检查仪、万能渐开检查仪等。目前世界上应用在生产现场的齿轮快速现场检测仪器通常都采用被测齿轮与测量齿轮双面啮合的测量原理。即被测齿轮与测量齿轮做紧密无侧隙双面啮合运动，通过传感器记录旋转一周中心距的变化，输出连续的双啮误差曲线。然后分析可以得出径向综合总偏差和一齿径向综合偏差。齿轮双面啮合测量主要特点有原理简单(一维测量、不要角度基准)、测量效率高、对环境无严格要求、测量元件制作简便等特点，能适应相对恶劣的生产现场环境而又能满足快速测量的要求，并且容易实现机械化、自动化。现有的双面啮合测量仪不能解决齿轮单项偏差的测量，只能测量径向综合总偏差和一齿径向综合偏差等，并不能测量齿轮的单项偏差(齿廓偏差、螺旋线偏差、齿距偏差)。北京工业大学和哈尔滨量具刃具集团公司联合推出了 3501齿轮快速在线测量机。该测量机采用了齿轮双面啮合多维测量原理，其在保持传统双啮测量优点的同时，能快速获得齿轮的齿向误差信息，其测量项目包括径向综合总偏差、一齿径向综合偏差、径向跳动、径向综合齿向倾斜偏差、径向综合齿向锥度偏差等。上个世纪九十年代，国内曾有人提出了设想，采用齿条测头和被测齿轮作双面啮合，同时测量左右齿面的齿廓偏差。到目前为止对该方法还只是进行了初步探讨，缺乏深入研究及实践，并且没有研制基于该原理的能应用于生产现场的快速测量装置。国外未见有 通过双面啮合测量齿轮齿廓偏差的相关文献。2008年，金嘉琦、李文龙等人研制出了刃边齿条测头与被测齿轮单面啮合测量大齿轮偏差的在机测量仪，解决了直径> 2. 5m的大型齿轮测量中遇到的测量基准选择困难、齿轮惯性大、测量效率低等难点。其测量原理主要为利用刃边齿条测头测量齿廓上不同位置，获得直母线偏差。测量得到齿廓偏差，误差分离得到螺旋线偏差。该测量中采用了齿条测头，但采用的是其与齿轮的单面啮合，一次测量只能得到一个齿面的偏差，不能同时测量左右齿面，测量左右齿面需要重对测头、重新安装
发明内容
本发明针对齿轮现场快速测量的需求，提出了一种基于双面啮合的齿条测头与被测齿轮啮合测量齿轮齿廓偏差的方法，能够实现一次测量同时获得被测齿轮左右齿面的齿廓偏差。并给出了具体可行的测量步骤。本发明的基本思想如下基于双面啮合的齿轮齿廓偏差测量方法，其采用一种齿条测头，基于双面啮合测量被测齿轮的齿廓偏差，该齿条测头只有一个齿，其齿廓为直线，齿条测头中心线与齿廓直线的夹角为齿条测头的齿形角记as,
I /r2 _ 2 α ηα'-Jr2 - r ,
_3]+^+i(V!^L+-(I)
2z 2V rbrb其中rb为被测齿轮基圆半径；ra为被测齿轮齿顶圆半径；ral为与被测齿轮配对齿轮齿顶圆半径；rbl为配对齿轮的基圆半径；α '为被测齿轮与配对齿轮传动的啮合角；α为被测齿轮分度圆压力角；ζ为被测齿轮的齿数；a为被测齿轮与配对齿轮中心距；所述的测量方法具体如下SI :确定被测齿轮的第一测量齿槽，第二测量齿槽、第三测量齿槽和第四测量齿槽；任选被测齿轮的某个齿槽作为第一测量齿槽，顺时针方向依次选择与第一测量齿槽中心线夹角为90°、180°、270°附近的齿槽，分别作为第二测量齿槽，第三测量齿槽，第四测
曰-1 卜-S2:旋转被测齿轮，使被测齿轮的第一测量齿槽的中心线与齿条测头的中心线处在同一条竖直直线上，齿条测头在上方，被测齿轮在下方；齿条测头的齿进入第一测量齿槽内，此时称为单个齿槽测量零位；被测齿轮可主动绕轴心作旋转运动，齿条测头可沿水平和竖直两个方向运动；让被测齿轮主动旋转，齿条测头两侧齿廓与被测齿轮左右齿廓始终保持接触，两者作双面啮合运动；以齿条测头与被测齿轮二者齿廓的接触点作左右两条啮合线Iipn2，建立直角坐标系，以两啮合线ηι、η2的交点为原点0，以被测齿轮水平移动方向为X轴方向，水平向右为正方向，以被测齿轮中心点O1与原点O的连线为Y轴方向，偏离被测齿轮中心点O1为正向；S3 :计算齿廓测量转角炉
权利要求
1.基于双面啮合的齿轮齿廓偏差測量方法，其特征在于采用ー种齿条测头，基于双面啮合测量被测齿轮的齿廓偏差，该齿条测头只有ー个齿，其齿廓为直线，齿条测头中心线与齿廓直线的夹角为齿条测头的齿形角记as，
全文摘要
基于双面啮合的齿轮齿廓偏差测量方法，属于精密测试技术及仪器、机械传动技术领域。本发明采用一种齿条测头，基于双面啮合测量被测齿轮的齿廓偏差，该齿条测头只有一个齿，其齿廓为直线。每个被测齿轮共测四个齿槽，每个齿槽测量中，齿条测头进入被测齿轮齿槽中，与被测齿轮左右齿面紧密接触，然后让两者双面啮合运动，测量获取齿条测头的位置，最终通过数学模型求解得到被测齿轮的齿廓偏差。本发明针对齿轮现场快速测量的需求，提出了一种基于双面啮合的齿条测头与被测齿轮啮合测量齿轮齿廓偏差的方法，能够实现一次测量同时获得被测齿轮左右齿面的齿廓偏差。
文档编号G01B5/20GK102636097SQ20121012835
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月26日 优先权日2012年4月26日
发明者方志强, 汤洁, 石照耀 申请人:北京工业大学