[发明专利]基于双面啮合的齿轮齿距偏差测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于双面啮合的齿轮齿距偏差测量方法，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，亟需解决生产现场的齿轮快速测量，实现100％的测量，以满足对其质量的要求。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。

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总偏差，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、一齿径向综合总偏差、齿向跳动、径向综合齿向倾斜偏差、径向综合齿向锥度偏差等。

齿距偏差的传统的测量方法有：直接法(绝对法)和相对法。直接法是直接测量齿轮各轮齿的实际位置相对于理论位置的正确性。也就是直接测量齿轮各轮齿的实际齿距角对理论齿距角的偏差，再经计算求出齿距偏差。相对法是以齿轮任意一个齿距为基准，将仪器指示表调至某一示值(通常为零)，然后沿同一轴截面的整个齿圈依次地测量其它齿距相对于基准齿距的偏差值，经数据处理得出齿距偏差。齿距测量的仪器有：自动齿距测量仪、万能测齿仪等。

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距偏差。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距偏差的相关文献。

发明内容

本发明针对现场齿轮测量的需求，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距偏差的方法，能够实现一次测量同时获得被测齿轮左右齿面的齿距偏差。并给出了具体可行的测量步骤。

本发明的基本思想如下：

从渐开线齿轮的啮合原理可知，两渐开线齿廓接触点在空间固定坐标系中的轨迹是一条直线，该直线称为啮合线。它是渐开线齿轮传递力和运动的作用线。传动副的误差是通过作用线传递的，啮合线也是传递齿轮误差的作用线。齿轮传动是沿着一对轮齿的啮合线方向进行的，齿轮误差在啮合线上反映出来。

为了分析和计算齿轮误差需要建立齿轮误差计算系统。齿条测头与被测齿轮双面啮合运动时，通过齿条测头与被测齿轮二者齿廓的接触点，可以作左右两条啮合线，把被测齿轮齿面上的误差都转换到这两条啮合线上。这种啮合线上的误差可看成啮合点在该瞬时沿啮合线方向多移或少移了一个附加距离，称为啮合线增量。在齿距测量中，齿条测头先后依次进入被测齿轮的齿槽中，与被测齿轮的左右齿廓双面啮合接触。由于被测齿轮齿面有误差，接触点将会沿啮合线方向产生位移增量。将啮合线上的位移增量分解到水平方向和竖直方向上来分析，通过建立相关数学模型求解得到被测齿轮的齿距偏差。

本发明所采用的具体技术方案如下：

基于双面啮合的齿轮齿距偏差测量方法，其采用一种齿条测头，基于双面啮合接触测量被测齿轮的齿距偏差，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αs，

αs=α+π2z---(1)]]>

其中：

α为被测齿轮分度圆压力角；

z为被测齿轮齿数。

所述的测量方法具体如下：