一種測量齒輪的製作方法

2023-07-25 14:06:31 2

專利名稱：一種測量齒輪的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種齒輪的測量技術，特別涉及一種用於齒輪的單面和雙面嚙合測量的測量齒輪及其測量方法。
背景技術：
齒輪是應用廣泛的傳動零件，齒輪質量是影響齒輪副傳動品質和整機性能的主要因素，齒輪單面嚙合測量和齒輪雙面嚙合測量的測量原理簡單、測量過程動態連續且接近於齒輪的使用狀態、測量效率高、對環境要求不嚴格，是齒輪質量的常用檢驗方式。測量齒 輪指具有理想精確齒廓的測量用標準齒輪，是齒輪單面嚙合測量和齒輪雙面嚙合測量的關鍵零件。齒輪單面嚙合測量通過產品齒輪與測量齒輪在適當的安裝中心距情況下的有側隙單面嚙合傳動，測量產品齒輪的實際圓周位移(或轉角)相對於理論圓周位移(或轉角)的變化情況，測量獲得的切向綜合偏差曲線既能體現幾何偏心和運動偏心的影響，又能反映齒廓偏差和齒距偏差的影響，是檢驗齒輪傳動誤差的典型方法。齒輪雙面嚙合測量通過產品齒輪與測量齒輪的無側隙雙面嚙合傳動，測量產品齒輪與測量齒輪組成的齒輪副的中心距的變化情況，測量獲得的徑向綜合偏差曲線既能體現產品齒輪的徑向跳動和齒厚偏差的影響，又能反映齒廓偏差、齒距偏差、毛刺和齒輪局部碰傷等因素的影響，是齒輪質量的一種綜合測量方法。目前，齒輪的單面嚙合測量和雙面嚙合測量都通過產品齒輪與測量齒輪的嚙合傳動實現產品齒輪的檢測，且測量過程都動態連續，測量效率高，但在單面嚙合測量和雙面嚙合測量的測量過程中，產品齒輪與測量齒輪的中心距和嚙合狀態不同，測量機理和測量的物理量也不同，所以齒輪的單面嚙合測量和雙面嚙合測量分別由二種不同的測量儀(單面嚙合測量儀和雙面嚙合測量儀)進行測量，迄今為止，尚無一種測量儀既能實現單面嚙合測量又能實現雙面嚙合測量。另外，用現有的單面嚙合測量儀及其測量齒輪，一個測量過程只能獲得產品齒輪一側齒面的切向綜合偏差曲線，要獲得產品齒輪兩側齒面的切向綜合偏差曲線必須進行二次測量，測量效率依然較低。第三，為了保證測量齒輪在雙面嚙合測量過程中能與產品齒輪的整個有效齒廓相接觸，又不與產品齒輪的非有效齒根部分相接觸，雙面嚙合測量的測量齒輪的齒高及齒厚需精確設計，該測量齒輪一般不能用於單面嚙合測量，因為產品齒輪與測量齒輪的單面嚙合中心距總不同於雙面嚙合中心距(外嚙合時前者總大於後者，內嚙合時前者總小於後者)，若把設計用作雙面嚙合測量的測量齒輪用於單面嚙合測量，將不能保證測量齒輪與產品齒輪的整個有效齒廓相接觸。綜上所述，齒輪的單面嚙合測量和雙面嚙合測量是兩種常用的齒輪測量方法，目前這兩種測量必須用兩種不同的測量儀來進行；在兩種測量中所用的測量齒輪需分別設計，不能通用；並且，目前的單面嚙合測量需通過兩次單齧傳動才能完成一個齒輪的測量，檢測效率較低。所以，有必要對現有的測量齒輪及單/雙面嚙合測量方法進行改進和創新。
發明內容[0005]為了克服現有技術存在的不足，本實用新型的目的在於提供一種能在同一臺測量儀上通過與產品齒輪的一整周嚙合傳動，獲得產品齒輪兩側齒面的切向綜合偏差曲線和徑向綜合偏差曲線的測量齒輪及其測量方法。為達到上述發明目的，本實用新型採用的技術方案是提供一種測量齒輪，包括兩個輪齒為單側齒面的半齒測量齒輪，所述的半齒測量齒輪它們同軸安裝，相互配合組成一個全齒測量齒輪，其中的一個為與軸固定連接的固定半齒測量齒輪，另一個與軸活套連接的活動半齒測量齒輪；所述的固定半齒測量齒輪與活動半齒測量齒輪之間具有相對的微角轉動量；安裝時，在兩個半齒測量齒輪之間預加微扭矩；在固定半齒測量齒輪與產品齒輪的一側齒面單面嚙合傳動時，活動半齒測量齒輪在微扭矩的作用下與產品齒輪的另一側齒面保持微力接觸。本實用新型所述的半齒測量齒輪，在軸向對稱平面的一側為實體的輪輻和輪轂，另一側輪輻和輪轂的對應位置為空腔。本實用新型技術方案還包括在兩個半齒測量齒輪之間安裝微扭矩扭簧，使兩個半齒測量齒輪組成的全齒測量齒輪的齒槽寬為最小。·採用上述測量齒輪進行齒輪單/雙面嚙合測量的方法是，採用一次單面嚙合測量，得到產品齒輪兩側齒面的切向綜合偏差及徑向綜合偏差，具體包括如下步驟(I)將測量齒輪中的固定半齒測量齒輪採用微力接觸緩速轉動的單面嚙合傳動，驅使產品齒輪轉動一周，測量並記錄傳動中固定半齒測量齒輪和產品齒輪的轉角值，得到產品齒輪一側齒面的切向綜合偏差；(2)步驟(I)中，活動半齒測量齒輪隨固定半齒測量齒輪轉動的同時，受預加微扭矩作用，在與產品齒輪保持微力接觸的狀態下相對於固定半齒測量齒輪轉動，測量並記錄傳動中活動半齒測量齒輪與固定半齒測量齒輪之間的相對轉角值，得到產品齒輪另一側齒面的切向綜合偏差；(3)依據齒輪副的無側隙傳動原理及步驟(2)測得的活動半齒測量齒輪與固定半齒測量齒輪之間的相對轉角值，得到產品齒輪的徑向綜合偏差。本實用新型技術方案所述的半齒測量齒輪的結構特點是在齒輪的橫剖面內，齒輪輪齒僅具有傳統測量齒輪輪齒對稱中線一側的半個輪齒，對稱中線另一側的半個輪齒及其與之相連的部分輪緣被切去，形成半齒槽；在齒輪的軸剖面內，齒輪僅具有傳統測量齒輪軸向對稱平面一側的輪輻和輪轂，軸向對稱平面另一側的輪輻和輪轂被切去，形成空腔；沿齒輪軸線方向，輪齒的半個齒寬與輪輻和輪轂相連，另半個齒寬懸伸。將一個半齒測量齒輪輪齒的懸伸端插入另一個半齒測量齒輪的半齒槽組成「全齒」測量齒輪後，兩半齒測量齒輪能繞公共軸線微角轉動，使得所組成的測量齒輪成為齒槽寬(或齒厚)可變的測量齒輪。本實用新型技術方案所述的兩半齒測量齒輪之間的相對微角轉動的轉角範圍由兩半齒測量齒輪的形狀、尺寸及其偏差決定，其值應使得兩半齒測量齒輪的兩個齒面能與產品齒輪考慮製造偏差及可能的毛剌或局部損傷情況下的輪齒兩側齒面相接觸。由於上述技術方案的運用，與現有技術相比，本實用新型具有以下優點I、本實用新型提供的測量齒輪由兩個半齒測量齒輪組成，該兩個半齒測量齒輪組合成測量齒輪後再進行最終精加工，既能維持現有傳統測量齒輪的加工精度，又不存在額外的加工難度，也不會明顯增加測量齒輪的製造成本。[0017]2、本實用新型提供的組成測量齒輪的半齒測量齒輪，其輪齒沿齒寬方向一半與輪輻和輪轂相連、一半懸伸，由於測量齒輪與產品齒輪在單面或雙面嚙合測量過程中僅需保持微力接觸，所以上述結構不存在強度和剛度問題。3、本實用新型提供的由兩個半齒測量齒輪組成的測量齒輪，其實質相當於一個齒厚(或齒槽寬)可變的測量齒輪，由於該齒輪在適當的固定中心距下能與產品齒輪保持雙面接觸，設計時僅需保證該齒輪能與產品齒輪的整個有效齒廓相接觸，而無需考慮齒厚的影響，所以，設計和製造相對於現有測量齒輪而言更簡單。4、本實用新型提供的測量齒輪的輪齒兩側齒面分別屬於兩個半齒測量齒輪，兩個半齒測量齒輪同軸安裝，其中一個與軸固定連接，另一個與軸活動連接，且兩者之間能微角轉動。這種結構的優點，一是使與軸固連的半齒測量齒輪通過單面嚙合傳動，驅使產品齒輪轉動一周，測量並記錄與軸固連的半齒測量齒輪和產品齒輪的轉角變化情況，能獲得產品齒輪一側齒面的切向綜合偏差(這相當於傳統的單面嚙合測量)；二是能通過預加在兩個半齒測量齒輪之間的微扭矩，使與軸活套的半齒測量齒輪與產品齒輪的另一側齒面保持 微力接觸，測量並記錄上述情況下與軸活套和與軸固連的兩個半齒測量齒輪之間的相對轉角，據此能導出產品齒輪另一側齒面的切向綜合偏差；三是根據齒輪副無側隙傳動原理及上述獲得的兩個半齒測量齒輪之間的相對轉角，能導出產品齒輪的徑向綜合偏差。也就是說，採用本實用新型技術方案，通過一次單面嚙合測量，能獲得產品齒輪兩側齒面的切向綜合偏差和徑向綜合偏差，從而明顯提高測量效率。5、本實用新型技術方案所要求的測量儀與傳統的單面嚙合測量儀結構相仿，僅需在傳統單面嚙合測量儀的基礎上增加測量和記錄兩半齒測量齒輪相對轉角的功能，這是比較容易實現的，不會明顯增加測量儀的結構複雜性和製造成本。

圖I是本實用新型實施例提供的測量齒輪中一個半齒測量齒輪的橫剖面示意圖；圖2是本實用新型實施例提供的測量齒輪中一個半齒測量齒輪的軸剖面示意圖；圖3是本實用新型實施例提供的測量齒輪用於對產品齒輪進行單/雙面嚙合測量的原理示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型技術方案作進一步的闡述。實施例I參見附圖I和附圖2，本實施例組成測量齒輪的半齒測量齒輪結構的具體實施方案如下在垂直於齒輪軸線的橫剖面內，半齒測量齒輪的輪齒I僅具有單側齒面，即為傳統測量輪齒對稱中線2 —側的半個輪齒，對稱中線另一側的半個輪齒及其與之相連的部分輪緣被切去，形成半齒槽3 ;在通過齒輪軸線的軸剖面內，半齒測量齒輪的輪輻6和輪轂7僅具有軸向對稱平面4 一側的實體，軸向對稱平面4另一側的材料被切去，形成空腔5 ;沿齒輪軸線方向，半齒測量齒輪輪齒的半個齒寬與輪輻6和輪轂7相連，另半個齒寬懸伸；半齒測量齒輪的輪齒採用保留部分輪緣8的結構可提高輪齒懸伸部分的強度和剛度。參見附圖3，它為本實施例提供的測量齒輪用於對產品齒輪9進行單/雙面嚙合測量的原理示意圖。本實用新型提供的測量齒輪由兩個如圖I和圖2所示的半齒測量齒輪組成，其中一個半齒測量齒輪輪齒的懸伸部分插在另一半齒測量齒輪的半齒槽中，通過適當設計半齒測量齒輪的半齒槽的形狀、尺寸及其偏差，使得兩半齒測量齒輪組成全齒測量齒輪後能相對微角轉動。測量齒輪與軸的安裝方式為其中的一個半齒測量齒輪11 (設為齒輪A)與軸固連，另一個半齒測量齒輪10 (設為齒輪B)與軸活套，後者相對於前者能繞安裝軸軸線靈活轉動；安裝時，齒輪B上預加一個微扭矩(如在齒輪B與軸之間安裝一根微力扭簧)，使得齒輪B與齒輪A組成的「測量齒輪」趨向於齒槽寬較小(或輪齒齒厚較大)的狀態；並且，當齒輪B相對於齒輪A微角轉動時，所組成的「測量齒輪」就成了一個齒槽寬(或齒厚)能在一定範圍內變化的可變齒槽寬(或齒厚)齒輪。測量齒輪與產品齒輪9以適當的固定中心距安裝，測量齒輪的輪齒齒廓能與產品齒輪9的整個有效齒廓相接觸，測量齒輪的齒槽寬變化範圍能齧入考慮製造偏差、毛刺及可能的局部損傷等因素後的產品齒輪9的輪齒。在測量齒輪與產品齒輪單面嚙合傳動測量時，測量齒輪中與軸固定連接的半齒測量齒輪A以轉角Φ逆時針轉動，通過微力接觸緩速轉動的單面嚙合傳動，驅使產品齒輪以轉角￥ = ^(0)順時針轉動一周。由於測量齒輪製造精度高，傳動誤差可認為完全源於產品齒輪，所以可得到產品齒輪右側齒面(與半齒測量齒輪A相接觸的一側齒面)以轉角表示的切向綜合偏差δA為δΑ = ψ{φ)-^·φ逆、^ )(Ο
Z2U <φ<φΜ α<ψ<2π式中，Z1和Z2分別是測量齒輪和產品齒輪的齒數。仿上，令測量齒輪順時針轉動，通過單面嚙合，驅使產品齒輪逆時針轉動一周，可獲得產品齒輪左側齒面以轉角表示的切向綜合偏差δΒ。但對於本實用新型測量齒輪，無需進行再一次的單面嚙合測量，直接根據上述單面嚙合測量的結果即可導出切向綜合偏差
δ B。在上述單面嚙合測量過程中，半齒測量齒輪B —邊隨半齒測量齒輪A轉動，一邊受微扭矩作用在與產品齒輪左側齒面保持微力接觸的情況下相對於半齒測量齒輪A轉動，相對轉角〃BA = 〃ΒΑ(0)，且規定齒輪B相對於齒輪A逆時針轉動時相對轉角〃ΒΑ取正，反之取負。於是，半齒測量齒輪B在上述測量過程中的實際轉角Φ,為·.φ = φ+θΜ{φ)(2)由於半齒測量齒輪B與半齒測量齒輪A是相對獨立的，且Φ ,轉角位置的半齒測量齒輪B和Φ轉角位置的半齒測量齒輪A分別與同一個產品齒輪的左、右兩側齒面單面嚙合，所以，在考慮半齒測量齒輪B與產品齒輪左側齒面的單面嚙合時，與半齒測量齒輪B的轉角Φ ,相對應的產品齒輪的轉角為Ψ (0)。於是，產品齒輪左側齒面(與半齒測量齒輪B相接觸的一側齒面)以轉角表示的切向綜合偏差δβ^ :4 = ￥.'φ) - i Φ = δΑ(φ、- i - θΜ(φ、⑶
Z2Z2按圓柱齒輪檢驗實施規範(GB/Z 18620. 2-2008)，齒輪的徑向綜合偏差用雙面嚙合測量儀測量，而現有的雙面嚙合測量儀和單面嚙合測量儀是工作機理和所測物理量完全不同的兩種檢測儀，通過現有的單面嚙合測量儀不能獲得產品齒輪的徑向綜合偏差。但對於本實用新型「測量齒輪」，無需雙面嚙合測量儀，也無需進行產品齒輪的雙面嚙合測量，直接根據上述單面嚙合測量的結果即可導出徑向綜合偏差Zl a如下設上述單面嚙合測量開始(B卩0=0)時，測量齒輪與產品齒輪的中心距為a，嚙合角為α，測量齒輪和產品齒輪的節圓半徑分別為，測量齒輪的節圓齒槽寬(指在分別與產品齒輪兩側齒面相接觸狀態下兩半齒測量齒輪沿節圓的齒槽寬)為A(O)，產品齒輪的節圓齒厚為S2 (O)。顯然
Ie1(O) = S3(O) i(4)式中，/7為兩輪的節圓齒距。在上述單面嚙合測量過程中的Φ轉角位置，兩半齒測量齒輪在保持中心距不變及分別與產品齒輪兩側齒面接觸的情況下相對轉動了 〃BA(0)角，所以，測量齒輪的節圓齒槽寬4(0)及產品齒輪的節圓齒厚S2 (0)為βχ(φ) = S2 O) = S2 (O) + F1' θ『φ)(5)式(5)表示的節圓齒厚S2 (0)由產品齒輪的偏心、製造偏差、毛刺及局部損傷等因素的確定，是產品齒輪的一個確定物理量。若產品齒輪與齒厚^1=S1 (0)=/712 (O)保持不變的傳統測量齒輪進行雙面嚙合測量，則由於產品齒輪的節圓齒厚s2(0)隨轉角Φ變化，所以兩輪的實際中心距a,也必定隨轉角0變化，即= (0)。根據雙面嚙合(即無側隙嚙合)條件S1 z{Φ),
=5/ {Φ),ρ/ =e^ (0)+5/ (0)= 5/ +5/ (0)，可導出兩輪的無側隙傳動的嚙合角α ζ計算式如下= ~— ! V a(6)
2( + )由式(6)求得a f =α , ( 0 )，即可確定產品齒輪的徑向綜合偏差Zl a (0 )如下
r π , , . ,cos α _,、= C--1)' a(7)
COSfff式中，a和α分別是0 時的中心距和嚙合角。本實用新型技術方案依據齒輪副的無側隙傳動原理及測得的固定半齒測量齒輪與活動半齒測量齒輪之間的相對轉角變化量，通過一次單面嚙合測量，能獲得產品齒輪兩側齒面的切向綜合偏差和徑向綜合偏差，測量精度高，結果可靠，明顯提高了測量效率。
權利要求1.一種測量齒輪，其特徵在於包括兩個輪齒為單側齒面的半齒測量齒輪，所述的半齒測量齒輪它們同軸安裝，相互配合組成一個全齒測量齒輪，其中的一個為與軸固定連接的固定半齒測量齒輪，另一個與軸活套連接的活動半齒測量齒輪；所述的固定半齒測量齒輪與活動半齒測量齒輪之間具有相對的微角轉動量；安裝時，在兩個半齒測量齒輪之間預加微扭矩；在固定半齒測量齒輪與產品齒輪的一側齒面單面嚙合傳動時，活動半齒測量齒輪在微扭矩的作用下與產品齒輪的另一側齒面保持微力接觸。
2.根據權利要求I所述的測量齒輪，其特徵在於所述的半齒測量齒輪，在軸向對稱平面的一側為實體的輪輻和輪轂，另一側輪輻和輪轂的對應位置為空腔。
3.根據權利要求I所述的測量齒輪，其特徵在於在兩個半齒測量齒輪之間安裝微扭矩扭簧，使兩個半齒測量齒輪組成的全齒測量齒輪的齒槽寬為最小。
專利摘要本實用新型提供了一種測量齒輪。包括兩個輪齒為單側齒面的半齒測量齒輪，它們同軸安裝，相互配合組成一個全齒測量齒輪，其中的一個為與軸固定連接的固定半齒測量齒輪，另一個與軸活套連接的活動半齒測量齒輪，它們之間具有相對的微角轉動量。測量時，當固定半齒測量齒輪與產品齒輪的一側齒面單面嚙合傳動，活動半齒測量齒輪在微扭矩的作用下與產品齒輪的另一側齒面保持微力接觸。依據齒輪副的無側隙傳動原理及測得的固定半齒測量齒輪與活動半齒測量齒輪之間的相對轉角變化量，通過一次單面嚙合測量，能獲得產品齒輪兩側齒面的切向綜合偏差和徑向綜合偏差，測量精度高，結果可靠，明顯提高了測量效率，減少測量設備的投資。
文檔編號G01B3/12GK202676056SQ201220357440
公開日2013年1月16日 申請日期2012年7月23日 優先權日2012年7月23日
發明者錢志良 申請人:蘇州大學