[发明专利]多层-多球磁定位式齿距样板及其磁力设计方法

权利要求书

1.一种多层-多球磁定位式齿距样板，其特征在于：包括以上表面为基平面的基座，基平面上开有用于放置并定位定心圆柱/圆球/圆锥的凹槽；基平面上围绕定心圆柱/圆球/圆锥的中心从内向外依次间隔环形分布有至少两层定位孔；每层定位孔上各定位孔的中心均位于在基平面内以定心圆柱/圆球/圆锥的中心点的水平投影为中心，以虚拟齿轮的分度圆的半径为半径的圆形曲线上；每层定位孔的孔数与相应虚拟齿轮的齿数一致；所述定位孔的开口端设有用于放置检测球的倒角α；所述检测球与定心圆柱/圆球/圆锥均采用含铁材料制成；所述基座内设有用于将检测球吸合固定在基座上的磁定位装置。

2.根据权利1所述的多层-多球磁定位式齿距样板，其特征在于：所述磁定位装置包括设置在定心圆柱/圆球/圆锥正下方的中心磁柱与在每个定位孔正下方的子磁柱。

3.根据权利2所述的多层-多球磁定位式齿距样板，其特征在于：所述中心磁柱与子磁柱均为电磁铁；所述基座内设有为中心磁柱与子磁柱供电的直流电源，将与同一层定位孔对应的子磁柱划分为同一组，从内向外分别为第1组、第2组……第n组；同组子磁柱串联连接，并且中心磁柱与第n组子磁柱串联，从而形成相应的磁柱层；各层磁柱并联后连接在直流电源上。

4.根据权利3所述的多层-多球磁定位式齿距样板，其特征在于：各层磁柱还分别串联有对应的限流电阻；第i层磁柱对应第i个限流电阻，并且第i个限流电阻的阻值大于第i+1个限流电阻，i∈{1,2,......,n}。

5.根据权利4所述的多层-多球磁定位式齿距样板，其特征在于：所述限流电阻采用可调变阻器。

6.一种如权利要求4或5所述的多层-多球磁定位式齿距样板的磁力设计方法，其特征在于：所述中心磁柱与子磁柱的磁芯均采用稀土磁性材料制成，稀土磁性材料具有电场与磁场线性增大或减小的变化特性；包括以下步骤：

步骤101：获取齿轮测量仪器探针在水平面上的水平探触力F_m；

步骤102：根据水平探触力F_m确定检测球在满足探针水平探触下保持平衡的磁力范围，按如下公式：

其中，F_p表示检测球受到的磁力；α表示定位孔的倒角；G_s表示检测球的重力；

步骤103：根据检测球的磁力F_p计算各层磁柱中单个子磁柱的电流，其中，第i层子磁柱中单个子磁柱的电流I_i满足以下公式：

其中，r_s为检测球的半径，各层检测球的半径相同；N为子磁柱的线圈匝数；l_s为子磁柱的高度；x_i为第i层检测球距离定心圆柱/圆球/圆锥中心线的垂直距离；

步骤104：根据各层磁柱中单个子磁柱的电流计算单个子磁柱的电压，其中，第i层磁柱中单个子磁柱的电压U′_i＝I_iR′_i，R′_i为第i层磁柱中单个子磁柱的电阻；

步骤105：计算各层磁柱对应的限流电阻的电压，其中，第i层磁柱对应的限流电阻的电压U_i＝U-m_iU′_i，i≠n；当i＝n时，U_n＝U-m_iU′_n-I_nR₀；U为直流电源电压，m_i为第i层子磁柱中单个子磁柱的数量，R₀为中心磁柱的电阻；

步骤106：计算各层磁柱对应的限流电阻的阻值，其中，第i层限流电阻的阻值

7.一种如权利要求4或5所述的多层-多球磁定位式齿距样板的磁力设计方法，其特征在于：所述中心磁柱与子磁柱的磁芯均采用稀土磁性材料制成，稀土磁性材料具有电场与磁场线性增大或减小的变化特性；包括以下步骤：

步骤201：获取齿轮测量仪器探针在水平面上的水平探触力F_m；

步骤202：根据水平探触力F_m确定检测球在满足探针水平探触下保持平衡的磁力范围，按如下公式：

其中，F_p表示检测球受到的磁力；α表示定位孔的倒角；G_s表示检测球的重力；

步骤203：根据检测球的磁力F_p计算任意一层磁柱中单个子磁柱的电流，其中，第i层子磁柱中单个子磁柱的电流I_i满足以下公式：

其中，r_s为检测球的半径，各层检测球的半径相同；N为子磁柱的线圈匝数；l_s为子磁柱的高度；x_i为第i层检测球距离定心圆柱/圆球/圆锥中心线的垂直距离；

步骤204：计算第i层磁柱对应的限流电阻的电压：其中，第i层磁柱对应的限流电阻的电压U_i＝U-m_iU′_i，i≠n；当i＝n时，U_n＝U-m_iU′_n-I_nR₀；U为直流电源电压，m_i为第i层子磁柱中单个子磁柱的数量，R₀为中心磁柱的电阻；

步骤205：计算第i层磁柱对应的限流电阻的阻值

步骤206：根据各层检测球所受磁力基本相同的要求，计算其余各限流电阻的阻值，其中，第j个限流电阻的阻值R_j满足以下公式：

其中，j≠i，j∈{1,2,......,n}；m_i为第i层子磁柱中单个子磁柱的数量；m_j为第j层子磁柱中单个子磁柱的数量；R′为单个子磁柱的电阻，各子磁柱的电阻相同；x_i、x_j为第i、j层检测球距离定心圆柱/圆球/圆锥中心线的垂直距离；l_s为子磁柱的高度，各子磁柱高度相同。