錐齒輪齒厚測量儀的製作方法
2023-10-05 14:44:39 4
專利名稱：錐齒輪齒厚測量儀的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於機械領域，涉及齒輪測量技術，特別是涉及一種錐齒輪齒厚測量儀。
背景技術：
錐齒輪齒厚的測量長久以來依靠齒輪遊標卡尺、光學齒厚卡尺、工具顯微鏡或球測量頭配合背錐作基準等傳統方法，但錐齒輪齒厚測量必須依靠測量基準即理論外徑和輪冠距。現有技術中通常使用齒輪遊標卡尺測量錐齒輪齒厚，由於一般圓錐齒輪不可能在加工後獲得與理論外徑、理論輪冠距數據完全一致無偏差的實際外徑、實際輪冠距，而圓錐齒輪恰恰是以理論外徑的尖點作為測量的基準，為使齒厚測量能獲得準確數據，就必須將上述所分析的齒坯理論外徑實際偏差△ Y α，和輪冠距的實際偏差ΛΗ及背錐角的實際偏差Δ δ V通過一定的幾何關係予以修正計算。這使得測量過程十分繁瑣，並不實用。因為圖紙 所給定的齒厚是背錐處於理論位置時的齒厚，如果理論外徑已有倒角，這將使測量齒厚時無基準，測量時極為困難而且影響測量精度。除此之外，在錐齒輪傳動中，若要保證錐頂重合，則錐齒輪的嚙合接觸區應當位於齒長齒高中部略偏小端，有的甚至在圖紙上即要求鼓形齒。因此，對於錐齒輪齒厚的測量應當將測量位置選在嚙合接觸區內才有實際意義，而由於測量技術的局限，往往我們所量得的齒厚值均位於錐齒輪大端，這樣的齒厚值並不能反映出齒輪副嚙合時的實際側隙。
發明內容針對現有技術的不足，本實用新型提供一種新型錐齒輪齒厚測量儀，能夠測量任意截面的齒厚值，尤其是可以在接觸區中心位置測量齒厚值，並且不再依靠背錐作測量基面。為解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案是錐齒輪齒厚測量儀，包括工作檯11、正弦規I、芯軸2、直角彎尺、高度規6、量塊10、千分尺5，其特徵在於所述工作檯11大致呈長方形；所述正弦規I和直角彎尺，分別安裝在工作檯11的兩端，並保證正弦規I和直角彎尺的安裝角度相互平行；所述直角彎尺與工作檯11之間移動連接；所述直角彎尺直立部分為高度規6，所述高度規6上安裝有調整套筒7 ;所述千分尺5卸去尺架、測砧、鎖緊裝置後，安裝在調整套筒7上，並保證千分尺5與工作檯11基面平行；所述正弦規I與直角彎尺接近的一端安裝有芯軸2、支撐套12，另一端固定在工作檯11上；所述芯軸2頂端制有標準球，芯軸2安裝在正弦規I末端，支撐套12套裝在芯軸2上，安裝在被測齒輪下方，支撐套12的高度L與被測齒輪的安裝距K1之和等於正弦規安裝平面高度K ;所述千分尺5螺杆中心線通過芯軸2頂端球心，並落在芯軸2的中心截面上，所述中心截面垂直於工作檯11基面；還包括鋼球4，在進行測量時，鋼球4作為輔助工具置於被測錐齒輪齒槽內中間略偏於小端的位置，落於接觸區中間；[0007]還包括量塊10，在進行測量時，量塊10設置在正弦規下方，使得被測齒輪的分度圓錐母線處於水平位置；進一步，所述千分尺5通過連接板13與直角彎尺相連。進一步，所述直角彎尺與工作檯之間通過導向槽和導向鍵間隙配合移動連接，並通過滾花螺栓8和T型螺母9定位。一種測量錐齒輪齒厚的方法，包括以下步驟①將被測錐齒輪的分度圓錐母線調整到水平位置；在錐頂與測量基面之間設定輔 助測量面，所述輔助測量面與水平面夾角為f-5，δ為被測錐齒輪的分度圓錐角；設定輔
助測量點Q，所述Q為錐頂在輔助測量面的垂足；測量Q到測量基面的距離h，測量Q到錐頂的距離K ；②根據被測錐齒輪的節錐母線長、以及被測錐齒輪待測齒厚位置P的節錐母線長
Rpl，設定輔助鋼球半徑~ = 1D'其中=Rpl為待測齒厚位置P的節錐母線長；R為被測錐
2R
齒輪的分度圓錐母線長;m為與R對應的被測錐齒輪大端模數；③將輔助鋼球置於被測錐齒輪齒槽內的位置P，落於接觸區中間；鋼球必須與齒廓相切，鋼球的最高點必須高於面錐；以工作檯基面作為測量基面，使用測量工具測量鋼球中心截面的節錐母線長Rp，測量鋼球最高點A距測量基面高度M,；④根據錐齒輪齒厚計算原理，計算錐齒輪位置P處的齒厚Sp，
2rJi(mpzp cosa、
= ^rVpiinvap -inva----+ —)，其中 oc = arccos ,^ ，
mpzv cos a zv\2\AOv-rp))
AOv=M' COSOmp——鋼球中心截面錐齒輪模數；α ρ——鋼球中心Op位置漸開線的壓力角；Zp——鋼球中心截面錐齒輪背錐當量齒輪齒數Zv——被測錐齒輪背錐當量齒輪齒數；α-被測錐齒輪分度圓壓力角；AOu——鋼球中心截面錐齒輪背錐錐頂0 與鋼球最高點A之間的距離；Γνρ——鋼球中心Op截面背錐當量齒輪分度圓半徑。
SR進一步，還包括步驟5，根據Sp求出被測錐齒輪大端齒厚S，其中X = t。
Rp進一步，使用正弦規I、芯軸2、高度規6、量塊10、千分尺5作為測量工具，所述正弦規I 一端固定，另一端作為移動端安裝有芯軸2，芯軸2頂部制有標準球；所述高度規6上設有調整套筒7，所述千分尺5卸去尺架、測砧、鎖緊裝置後安裝在調整套筒上。進一步，步驟I通過以下步驟實現①在正弦規I移動端安裝芯軸2，芯軸頂端制有標準球；②將被測錐齒輪裝於正弦規I的芯軸2上，根據被測錐齒輪的分度圓錐角δ計算出應墊量塊10的高度H，在正弦規下方墊設量塊10，使得分度圓錐母線處於水平位置；[0027]③在芯軸上安裝支撐套12，支撐套12的高度L等於被測錐齒輪錐頂到正弦規平面高度K減去被測錐齒輪的安裝距K1，確保被測錐齒輪錐頂與芯軸12頂端球心重合；④測量正弦規上芯軸中心位置Q點到基面的距離h，通過h確定錐頂到基面高度hp進一步，步驟3通過以下步驟實現①測量錐頂到測量基面高度Ii1 ；②調整千分尺5測微螺杆中心線高度與錐頂距基面高度Ii1 一致；千分尺5測微螺杆中心線對準芯軸2頂端球心；③取出被測錐齒輪，沿千分尺5測微螺杆中心線向左移動千分尺5趨近芯軸2頂 部球面，旋轉測微螺杆套筒直到測微螺杆接觸，記下讀數，再減去芯軸頂端圓球半徑，即為錐頂X方向坐標X1，也就是錐頂位置；④沿千分尺5測微螺杆中心線向右移動千分尺5，在芯軸上放入被測錐齒輪，將鋼球置於被測錐齒輪齒槽內中間略偏於小端的位置，落於接觸區中間，沿千分尺5測微螺杆中心線向左移動千分尺5，旋轉測微螺杆套筒直到測微螺杆端面定位住鋼球4，此時，讀出千分尺5的讀數，減去鋼球半徑rp，得到鋼球中心X方向坐標值X2 ;最後計算得出鋼球中心截面的節錐母線長RP = X2-X1 ；⑤測量鋼球最高點A到測量基面的高度Mi。進一步,步驟4通過以下方法計算①求出實測中鋼球最高點與被測齒輪大端背錐頂點之間的距離^40^ AOv = M — — K ) tan δ — \h —sin ；
cos<
Z COS OC②求出鋼球中心Op位置漸開線的壓力角Cl p，);③求出鋼球中心截面位置的齒厚Sp，
IrJIs = Ir (inv a - inva-----+ —)；
mpzv cos a zv本實用新型的有益效果是I、能夠測量任意截面的齒厚值，尤其是可以在接觸區中心位置測量齒厚值，並且不再依靠背錐作測量基面。2、使用輔助鋼球後，利用現有工具如正弦規、高度規、千分尺等工具即可進行測量。
圖I是本實用新型的結構示意圖圖2是圖I的俯視圖圖3是本實用新型有關尺寸標註不意圖圖4是鋼球中心截面背錐當量齒輪及各相關尺寸示意圖圖中I.正弦規 2.芯軸3.被測齒輪[0050]4.鋼球 5.千分尺6.高度規7.調整套筒8.滾花螺栓9. T型螺母10.量塊 11.工作檯12.支撐套13.連接板
具體實施方式
如圖1、2、3所示，該錐齒輪齒厚測量儀主要由正弦規I (帶芯軸2)、帶千分尺套筒及讀數裝置5的直角彎尺、高度規6、量塊10、鋼球4、千分尺5 (已卸去尺架、測砧、鎖緊裝置)等組成。 該錐齒輪齒厚測量儀的工作檯大致呈長方形，所述正弦規I和直角彎尺，分別安裝在工作檯的兩端，並保證正弦規I和直角彎尺的安裝角度相互平行；所述直角彎尺與工作檯之間通過導向槽和導向鍵間隙配合來進行移動，並由滾花螺栓8和T型螺母9定位；所述直角彎尺直立部分為高度規6，所述高度規6上安裝有調整套筒7 ;所述千分尺5卸去尺架、測砧、鎖緊裝置後，通過連接板13與直角彎尺相連。所述正弦規I 一端固定在工作檯上，另一端安裝有芯軸2、支撐套12，所述芯軸2頂端制有標準球，芯軸2安裝在正弦規末端，支撐套12套裝在芯軸上，安裝在被測齒輪下方，支撐套12的高度L與被測齒輪的安裝距K1之和等於被測齒輪錐頂距離正弦規平面的高度K。所述千分尺5螺杆中心線近似通過芯軸2頂端球心。所述正弦規安裝芯軸的一端下方設置有量塊，所述量塊使得被測齒輪的分度圓錐母線處於水平位置。測量前應做好以下調整工作。①將被測錐齒輪裝於正弦規的芯軸2上，根據齒輪的分度圓錐角δ計算出應墊量塊10的高度H，使得分度圓錐母線處於水平位置。②根據被測齒輪的安裝距K1及錐頂到正弦規安裝平面高度K來確定支撐套12的高度L，確保被測工件錐頂與芯軸球心重合。③正弦規上芯軸中心位置Q點到基面的距離h，確定錐頂距基面高度hi。④放入被測工件，將半徑為rp的鋼球置於被測齒輪齒槽內中間略偏於小端的位置，用千分尺的測微螺杆小端面與鋼球定位，確定出鋼球中心節錐母線長RP。具體方法調整直角彎尺上千分尺的測微螺杆中心高度h與錐頂儘可能一致，向左移動直角彎尺趨近芯軸上部球面，旋轉套筒直到測微螺杆接觸，記下讀數，再減去芯軸頂端標準球半徑，即為錐頂X方向坐標X1，也就是錐頂位置。向右移動千分尺至確保工件能夠放入套筒內的位置後，將工件放入套筒，在工件齒槽內放入鋼球落於接觸區中間，(鋼球直徑的選擇由以下三個條件決定①球心所在的錐距Rpl，②鋼球必須與齒廓相切，③鋼球的最高點必須高於面錐)千分尺測微螺杆端面定位住鋼球。此時，讀出千分尺的讀數，減去鋼球半grp，得到鋼球中心X方向坐標值X2。最後計算得出測量截面(即鋼球中心截面)的節錐母線長RP = X2-Xp鋼球半徑rp的選擇在理論計算上可參考下述公式
1.68 7 . ^ xrv =-p-( I )
p 2可依據鋼球球心所在的錐距Rpl的模數mp來選定，[0066]m =^pfL(2)
P R所以r=L68i^(3)p IR公式(3)中Rpl為根據被測錐齒輪的節錐母線長R、合理選擇待測齒厚位置P的節錐母線長，Rpl為理論計算值，不是實際測量得到的Rp = X2-X1 ；m為與R對應的被測錐齒輪大端模數。前述的合理選擇應滿足以下條件1、鋼球置於被 測齒輪齒槽內中間略偏於小端的位置，且落在接觸區中間；2、鋼球必須與齒廓相切，3、鋼球的最高點必須高於面錐。由圖I可見，鋼球最聞點距測量基面聞度M' =A0 +OuB(4)即A0 =M' -OuB (5)由圖I 可以得至= i p)tan5 + [/2 —iQsind] (6)
COS &如圖1，4所示，圖I中0 即為圖4中背錐當量齒輪的中心0 ，因此如圖4 所示，AOu = rp+0 0p (J) n n rVtp _rnpzv cos av p cosa^ 2cosap(8)式中rvbp——鋼球中心Op截面背錐當量齒輪基圓半徑；mp——鋼球中心截面圓錐齒輪模數；α ρ——鋼球中心Op位置漸開線的壓力角；Zv——圓錐齒輪背錐當量齒輪齒數；α——分度圓壓力角將根據式(6)計算出的OuB和實際測得的Μ』的值代入式(5)，可求得AOu，再代入式(7)，求出OuOp，進而由式⑶求得αρ。由圖3可以看出，inv a p = inv α +v- η (9)根據漸開線原理
rp = OpD - BC(10)所以V=^———(11)
mpzv co% a^=-~(12)
2zV將式(9)、(10)代入(7)；inva = inv a +--------( 13 )
mpzv cosa Izv對於我們所測量的變位圓錐齒輪齒厚及齒間不等時，式(12)應為η = --^(14)
Z AT
Vp[0092]式中rvp—鋼球中心Op截面背錐當量齒輪分度圓半徑；Sp——鋼球中心截面位置的理論弧齒厚，它與圖紙給定的大端理論弧齒厚關係, SRv
為 4 =Y(15)
K由此，式(9)可變為
..dp τι S λinv a = inv a Λ-----1----C lb) TttpZv cosa Zv Irvp至此，我們得到了齒厚Sp的大小，並可根據式(15)計算出大端齒厚S，與圖紙給定的S進行比較，判定被測齒輪的齒厚是否合格。
權利要求1.錐齒輪齒厚測量儀，包括工作檯(11)、正弦規(I)、芯軸(2)、直角彎尺、高度規(6)、量塊(10)、千分尺(5)，其特徵在於所述工作檯(11)大致呈長方形；所述正弦規(I)和直角彎尺，分別安裝在工作檯(11)的兩端，並保證正弦規(I)和直角彎尺的安裝角度相互平行；所述直角彎尺與工作檯(11)之間移動連接；所述直角彎尺直立部分為高度規￠)，所述高度規(6)上安裝有調整套筒(7);所述千分尺(5)卸去尺架、測砧、鎖緊裝置後，安裝在調整套筒(7)上，並保證千分尺(5)與工作檯(11)基面平行；所述正弦規(I)與直角彎尺接近的一端安裝有芯軸(2)、支撐套(12)，另一端固定在工作檯(11)上；所述芯軸(2)頂端制有標準球，芯軸(2)安裝在正弦規(I)末端，支撐套(12)套裝在芯軸(2)上，安裝在被測齒輪下方，支撐套(12)的高度L與被測齒輪的安裝距K(I)之和等於正弦規安裝平面高度K ;所述千分尺(5)螺杆中心線通過芯軸(2)頂端球心，並落在芯軸(2)的中心截面上，所述中心截面垂直於工作檯(11)基面； 還包括鋼球(4)，在進行測量時，鋼球(4)作為輔助工具置於被測錐齒輪齒槽內中間略偏於小端的位置，落於接觸區中間； 還包括量塊(10)，在進行測量時，量塊(10)設置在正弦規下方，使得被測齒輪的分度圓錐母線處於水平位置。
2.根據權利要求I所述的錐齒輪齒厚測量儀，其特徵在於所述千分尺(5)通過連接板(13)與直角彎尺相連。
3.根據權利要求I所述的錐齒輪齒厚測量儀，其特徵在於所述直角彎尺與工作檯之間通過導向槽和導向鍵間隙配合移動連接，並通過滾花螺栓⑶和T型螺母(9)定位。
專利摘要本實用新型提供一種錐齒輪齒厚測量儀，包括工作檯、正弦規、芯軸、直角彎尺、高度規、量塊、千分尺，其特徵在於正弦規和直角彎尺分別安裝在工作檯的兩端，並保證正弦規和直角彎尺的安裝角度相互平行；所述直角彎尺上設有高度規、調整套筒，並與工作檯之間移動連接；千分尺卸去尺架、測砧、鎖緊裝置後，安裝在調整套筒上，並保證千分尺與工作檯基面平行；將輔助鋼球放置在被測錐齒輪齒槽內中間略偏於小端的位置，落於接觸區中間，後測量相關尺寸數據，經過計算後得出鋼球所在位置處的錐齒輪齒厚，進而得出，被測錐齒輪大端齒厚。本實用新型能夠測量任意截面的齒厚值，尤其是可以在接觸區中心位置測量齒厚值，並且不再依靠背錐作測量基面。
文檔編號G01B5/06GK202582437SQ20112055157
公開日2012年12月5日 申請日期2011年12月26日 優先權日2011年12月26日
發明者張鴻源, 李國志, 郝旭, 王蕊, 陶磊 申請人:天津天海同步科技股份有限公司