[发明专利]小模数齿轮传动误差测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种小模数齿轮传动误差测量方法，属于精密测试技术及仪器、机械传动技术领域。

背景技术

小模数齿轮通常指模数从0.1mm至1mm的齿轮。小模数齿轮(特别是塑料齿轮，模数0.1-0.5mm)在IT行业、电子机械、航空航天仪表、精密仪器中得到广泛应用。随着科学技术的快速发展，对小模数齿轮的制造精度和传动质量提出了更高的要求。小模数齿轮缺乏可靠有效的测量技术和手段，因此，小模数齿轮的精密快速测量是国内外急待解决的关键技术问题。

单面啮合测量法在众多的齿轮测量方法中占有特殊的地位，具有下述特点：①测量运动接近于齿轮的使用状态。②测量过程是动态连续的，测量效率高，可用于批量产品的成品检验。③对环境条件要求不高，易于实现生产现场的快速测量。④测量获得的切向综合偏差曲线，既能反映几何偏心对齿轮误差的影响，又能反映运动偏心对齿轮误差的影响，同时也反映了齿廓偏差和齿距偏差的影响。由于上述优点，齿轮单啮测量在齿轮测量领域占有特殊的地位。

目前，中模数齿轮单啮测量是非常成熟的技术，而单啮仪在小模数齿轮测量方面却是空白。这是因为小模数齿轮(特别是模数0.1-0.5mm的齿轮)的轮齿尺寸小、刚度小、受力易变形，而齿轮单面啮合测量仪的主轴系统(包括：轴系、测角传感器、联轴器、电机等)的惯性大、阻力大，致使“单面啮合测量”原理未能在小模数齿轮的测量中得到应用；因此，小模数齿轮的单啮测量技术一直是世界性技术难题。

已有的单面啮合测量都采用单向传动测量方式，如图1所示，被测齿轮1和测量元件(如测量蜗杆或测量齿轮4)在啮合测量时，第二电机6驱动一方主动回转，另一方被动回转，各自直接带动一个同轴安装的精密的第一测角编码器3，实现对被测齿轮1误差造成的角位移变化进行测量。但是在测量微小模数齿轮的情况下，因为第一测角编码器3和回转轴的质量与被测微小模数齿轮的质量相比，远远大得多，因而小模数齿轮的微量角位移误差很难、不能被质量大得多的精密角位移传感器3直接检测出来。换言之，这种“直接测量”系统的测量精度和测量灵敏度，对于测量微小模数齿轮来说效果不够理想而不能被采用。

发明内容

本发明针对现有单面啮合测量技术在测量小模数齿轮时存在的不足，提出一种小模数齿轮传动误差测量方法，本发明能够实现对小模数齿轮传动误差的高效精密测量。

本发明针对小模数齿轮单啮测量的难题，进行原理创新，基本思想：将单向传动测量方式改变为双向同步传动测量方式，为避免两齿轮间的干涉，齿轮芯轴与仪器主轴间采用柔性联轴器，在测量主轴转角的同时，同时测量芯轴与主轴间的微动转角，通过信号处理，最终获取传动误差。这种单面啮合测量新原理，为解决小模数齿轮精度检测开辟了一条新途径。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。小模数齿轮传动误差测量方法，该方法是按以下步骤进行的：

1)被测齿轮1、带动器2、第一测角编码器3、第一联轴器5和第一电机13依次同轴连接；

2)测量齿轮4、柔性联轴器7、第二测角编码器8、第二联轴器14和第二电机6依次同轴连接；

3)被测齿轮1和测量齿轮4保持单面啮合，并分别由第一电机13和第二电机6按理论传动比i进行驱动；

4)通过第一测角编码器3检测出被测齿轮1的角位移

5)通过第二测角编码器8的读数头9检测出测量齿轮4相对于轴系第二测角编码器8的角位移

6)通过第二测角编码器8的固定读数头11检测出测量齿轮4轴系角位移

7)得到被测齿轮1的传动误差，即切向综合误差δ，具体为：

其中i为被测齿轮1和测量齿轮4的传动比。

所述的被测齿轮1和测量齿轮4的模数范围为0.1mm～1mm。本发明首次提出了适合于小模数齿轮传动误差测量的双向同步驱动单面啮合测量方法，该方法采用了二轴分别驱动的原理，两轴系平行但不在同一端，因为小模数齿轮小，为了保证小模数齿轮的中心距而采用的新的轴系布局。测量齿轮4和被测齿轮1这二套驱动系统分别第一电机6和第二电机13按理论传动比驱动，被测齿轮和测量齿轮的双驱动同步控制技术是关键。这种方法克服了传统齿轮单面啮合滚动检查仪因单轴电机驱动的单面啮合传动中所固有的、大转动惯量对测量精度和可靠性的不利影响；这样就不存在小模数齿轮带动大质量轴系和编码器回转的弊病。而尽量小转动惯量的差动传感器部件提高了测量系统的测量精度和可靠性。

附图说明