万能渐开线齿形测量仪.doc

万能渐开线齿形测量仪的研究
摘要：万能渐开线齿形测量仪在齿轮测量中的作用，以及万能渐开线齿形测量仪的组成和工作原理。
关键词：齿轮测量 渐开线
引言 齿轮测量的背景
齿轮的应用有着悠久的历史, 而齿轮的科学研究却始于17 世纪m1camus 发现齿轮传动的节点原理; 1765 年, l1euler 将渐开线齿形引入齿轮,100 多年后, fellows 等人应用范成法高效地生产出渐开线齿轮, 从此渐开线齿轮得到了广泛应用由于制造与安装等方面的原因, 实际齿轮总是存在着误差。这种误差对传动系统的精度与动态特性(特别是振动与噪声) 有直接的影响。因此, 如何表征、测量、分析、利用和控制齿轮误差一直是不断探索的课题。齿轮测量的基础是齿轮精度理论。齿轮测量技术的发展历程是以齿轮精度理论的发展为前提的。齿轮精度理论的发展实质上反映了人们对齿轮误差认识的深化。
1 万能渐开线测量仪的发展
机械式万能渐开线和螺旋线测量仪它采用杠杆式基圆可调机构，以展成法测量。测量滑架与测量滑板可以固定成一体，因此测量滑架移动时，通过可调节头、杠杆带动直尺使基圆盘和被测齿轮转动。可调节头轴心线和电感式长度传感器测头的刃口位于与被测齿轮基圆相切的同一平面内，所以刃口相对于被测齿轮的运动轨迹是渐开线，将这一运动轨迹与被测齿形比较，齿形误差即由长度传感器转换为电信号，并由记录器绘出误差曲线图。利用定基圆座可以按被测齿轮基圆半径确定可调节头轴心线与主轴轴心线间的距离，所以不需更换基圆盘即可测量不同直径的齿轮。测量机构还可测量螺旋线误差。机械式万能渐开线测量仪可测直径达2000毫米以上的齿轮，按被测齿轮直径不同，可测4～6级精度的齿轮。
采用圆光栅、长光栅或激光干涉仪等作为坐标测量系统和电子计算机等作为控制、数据处理系统，以法线展开角坐标法测量的电子式万能渐开线测量仪
它可测3～5级精度的齿轮。利用直、坐标法测量的上置式万能渐开线测量仪，有机械式和电子式两种前者由人工进行数据处理，效率极低，精度也不高；后者采用两个长光栅测量系统和电子计算机等分别作为直角坐标测量系统和控制、数据处理系统，测量效率和精度都较高，适宜于测量直径1000毫米以上、5级精度以上的大齿轮。
齿形齿向测量仪是齿轮制造业广泛使用的一种精密齿轮量仪,它可通过一次装夹工件完成对齿轮或齿轮刀具渐开线齿形误差和螺旋线齿向误差的测量。型齿形齿向测量仪采用基圆分级式原理测量渐开线齿形,利用仪器随带的一组(13 个) 基圆盘并借助简单的基圆盘调整补偿机构,可实现规定范围内任意基圆半径工件的齿形、齿向误差测量。该型号齿形齿向测量仪配备了计算机及专用测量软件,可对测量数据进行自动处理与计算,并可在计算机屏幕上实时显示误差曲线及误差数据并打印输出测量结果
2仪器结构及其原理
2.1被测直径与基圆直径相同
用专用基圆盘测量渐开线齿形当被测工件的基圆直径与所选用的基圆盘直径完全一致时,渐开线齿形的测量原理如图1 所示。被测工件与基圆盘同轴,测头与直尺一起移动,且测头的测量点在直尺与基圆盘的接触面上。测头以一定压力与工件齿面接触。当直尺与基圆盘作纯滚动时,测头相对于基圆盘(即相对于工件) 的运动轨迹为一条理论渐开线。工件渐开线齿形与理论渐开线之差(即渐开线齿形误差) 由测头测出并经数据处理后进行显示及打印。
2.2用基圆补偿法测量渐开线齿形
当被测工件的基圆直径与所选用的基圆盘直径不一致时,需要采用基圆分级式原理(基圆补偿法)测量渐开线齿形。如选用的基圆盘直径为 ,工件基圆直径为 ,当测头移动长度为ac时,为使被测工件与基圆盘同时转过一相等转角,则必须使直尺移动长度为 ,即直尺连续移动长度必须相应增加长度k( 时) 或减少长度k( 时) ,以实用直径为的基圆盘测量基圆直径为 的工件。附加长度k的计算公式为
2.3 螺旋线齿向的测量原理
螺旋线齿向的测量原理如图2－1所示。对于同一斜齿轮虽然螺旋角随着其半径不同而变化,但其导程h 是不变的。即:
h = 式中, 为分度圆直径; 为分度圆螺旋角
为基圆直径; 为基圆螺旋角为此,只要使仪器根据上述关系形成一个标准螺旋线运动其测头与被测工件的实际螺旋线表面接触.当测头走完一个行程b(被测工件的齿宽) 后两者之差就能通过电感测微仪显示出来。当用直径为 的基圆盘来测量分度圆为 ,分度圆螺旋角为 (或基圆直径为 ,基圆螺旋角为 )的工件时,斜楔的搬角 可由下式计算:
或 ＝ h
2.3 齿形齿向测量仪的总体结构
为了能够完成齿轮的齿形误差和齿向误差的测量，该测量仪采用机械展成原理，用一块基圆盘4 即可完成齿形和齿向的测量。其测量及调整运动(轴向、切向) 分别采用步进电机通过齿形带、丝杠传动实现轴向滑板和切向滑板8 移动完成。轴向滑板及切向滑板分别安装金属反射式方波输出长光栅传感器，用于确定采样位置及测量动作控制, 微机10 自光栅动采集处理测量数据及控制测量动作, 测量齿向搬角采用圆光栅编码器作分度基准, 两只长光栅及圆信号经细分后由微机数显, 测量结果报告由显示器12 显示及打印机13 输出。
3 结论
展望未来, 与齿轮测量技术相关的研发重点包括: 齿轮非接触绝对测量技术; 齿轮虚拟测量技术; 齿轮的网络化测量与诊断技术; 基于实测结果的齿轮性能虚拟分析技术(智能配对、动力学性能预报等) ; 齿轮整体误差测量技术的进一步发展(指标量化、性能优化等) ; 齿轮误差的智能分析技术; 齿轮统计误差概念体系的建立及其相应的测量技术; 生产现场的齿轮高速分选测量与分析技术(目前itw 的model4823 为450～600 件/ h ; 目标为800 件/ h) ; 精密机械、光电技术、微电子技术、软件工程等技术在齿轮测量仪上的应用。
参考文献：
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[4]赵宗智.柯昌宝3201 型万能渐开线检查仪常见故障调修技术计量技术20051no 3