一種面齒輪誤差的單面嚙合測量裝置製造方法

2023-07-11 07:37:36

一種面齒輪誤差的單面嚙合測量裝置製造方法
【專利摘要】一種面齒輪誤差的單面嚙合測量裝置，屬於精密測試計量【技術領域】。包括圓柱齒輪軸系、圓柱齒輪安裝機構、面齒輪軸系、面齒輪安裝機構、電機、聯軸器、蝸杆、控制器、驅動器、圓光柵系統、細分器、DSI卡、數據採集卡、工控機；圓柱齒輪軸係為主動軸系，由伺服電機驅動。本實用新型簡化了儀器的零部件數量，增加了系統的穩定性。
【專利說明】一種面齒輪誤差的單面嚙合測量裝置【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用於測量面齒輪誤差的單面嚙合測量裝置，屬於精密測試計量【技術領域】。
【背景技術】
[0002]齒輪傳動廣泛應用於機械系統，可以在多種工作環境下傳動，可以實現多種傳動t匕，成本合理。面齒輪傳動是一種圓柱齒輪與面齒輪相嚙合的齒輪傳動，可以實現兩齒輪軸相交或交錯、兩軸正交或非正交的傳動。面齒輪傳動的主要優點包括:振動噪聲較低、有較高的互換性、傳動平穩等優點。由於這些獨特的優點，面齒輪傳動廣泛應用於工業生產中，如航空、航海、汽車工業等領域。
[0003]關於面齒輪傳動的研究在我國屬於剛剛起步的階段，目前尚沒有形成統一的理論和標準，也沒有專門針對面齒輪誤差測量的精密量儀。
[0004]目前對面齒輪誤差的測量主要有兩種方法:1.利用坐標測量機進行檢測，該方法測量精度較高，但三坐標機的價格通常較昂貴，且其操作步驟繁瑣，不利於實現齒輪經濟高效的測量；2.利用對滾接觸斑點法檢測齒輪的質量，該方法所能實現的精度受到操作者的主觀因素影響較大，且其定性的對齒輪的綜合質量進行檢測。
[0005]齒輪單面嚙合測量是最符合齒輪使用狀態的高效精密測量方式。齒輪單面嚙合測量原理是指被測齒輪與理想精確的標準齒輪在公稱中心距下做有側隙的單面嚙合轉動時，測量被測齒輪的實際轉角與理論轉角的差值，即傳動誤差。
[0006]市場上進行齒輪單面嚙合檢測的量儀主要針對常規齒輪進行測量，如圓柱齒輪畐O、錐齒輪副等，目前還沒有專門進行面齒輪傳動誤差檢測的量儀。因此有必要開發一種面齒輪誤差的單面嚙合測量裝置 ，實現面齒輪誤差的高效精密測量。
實用新型內容
[0007]本實用新型提出了一種測量效率高、測量精度高的面齒輪單面嚙合測量裝置。該裝置與配套的面齒輪誤差測量軟體相結合，可以測量成品面齒輪副的傳動誤差、被測面齒輪切向綜合偏差、齒距偏差或安裝偏心等。
[0008]本實用新型包括以下部分組成:圓柱齒輪軸系A、圓柱齒輪安裝機構、面齒輪軸系B、面齒輪安裝機構、電機11、聯軸器12、蝸杆14、控制器9、驅動器10、圓光柵系統、細分器、DSI卡、數據採集卡7、工控機8 ；
[0009]圓柱齒輪軸系A包括圓柱齒輪軸系王軸15、圓柱齒輪軸系軸套16、圓柱齒輪軸系滾珠17、圓柱齒輪軸系保持架18、圓柱齒輪軸系端面軸承19、圓柱齒輪軸系軸向壓環20、圓柱齒輪軸系雙壓緊螺母21、蝸輪13、圓光柵支架22、圓光柵系統23、軸向定位支架24等；圓柱齒輪軸系A水平布置。軸系米用密珠軸系，圓柱齒輪軸系軸套16位於圓柱齒輪軸系主軸15的外側，密集於圓柱齒輪軸系主軸15、圓柱齒輪軸系軸套16之間的具有過盈配合的圓柱齒輪軸系滾珠17安放於圓柱齒輪軸系保持架18中。沿軸向圓柱齒輪軸系軸套16端面安裝有圓柱齒輪軸系端面軸承19，圓柱齒輪軸系端面軸承19依次與圓柱齒輪軸系軸向壓環20和圓柱齒輪軸系壓緊螺母21連接，軸向通過圓柱齒輪軸系雙壓緊螺母21經圓柱齒輪軸系軸向壓環20調整軸向預緊力；圓柱齒輪軸系A主軸15上同軸安裝有蝸輪13，同時還安裝有圓光柵支架22和軸向定位支架24，圓光柵系統23包括光柵盤和讀數頭，圓光柵系統23由光柵支架22和軸向定位支架24安裝到圓柱齒輪軸系A上，光柵盤與圓柱齒輪軸系A同軸；
[0010]圓柱齒輪安裝機構包括壓緊螺母37、圓柱齒輪38、安裝芯軸39等，安裝芯軸39通過一組螺釘安裝在圓柱齒輪軸系的主軸15上，二者採用錐面配合，圓柱齒輪38通過壓緊螺母37壓緊在安裝芯軸39上。
[0011]面齒輪軸系包括面齒輪軸系主軸25、面齒輪軸系軸套26、面齒輪軸系滾珠27、面齒輪軸系保持架28、面齒輪軸系端面軸承29、面齒輪軸系軸向壓環30、面齒輪軸系壓緊螺母31、圓光柵支架35、圓光柵系統32、軸向定位支架36 ;面齒輪軸系軸套26位於面齒輪軸系主軸25的外側，密集於面齒輪軸系主軸25、面齒輪軸系軸套26之間的具有過盈配合的面齒輪軸系滾珠27安放於面齒輪軸系保持架28中。沿軸向面齒輪軸系軸套26的端面為面齒輪軸系端面軸承29,面齒輪軸系端面軸承29依次與面齒輪軸系軸向壓環30、面齒輪軸系壓緊螺母31連接，軸向通過面齒輪軸系雙壓緊螺母31經面齒輪軸系軸向壓環30調整軸向預緊力；面齒輪軸系主軸25上安裝有圓光柵支架35和軸向定位支架36，圓光柵系統32包括光柵盤和讀數頭，圓光柵系統32的光柵盤由圓光柵支架35和軸向定位支架36安裝到面齒輪軸系上；在所述的面齒輪軸系的軸套上還安裝有支架33，讀數頭支架34與支架33連接固定，圓光柵系統32的讀數頭固定在讀數頭支架34上；
[0012]面齒輪安裝機構包括待測的面齒輪40、T型槽螺母41、託盤42、調心螺栓43、圓環44、調心支架45等；面齒輪40、託盤42、調心支架45分別與齒輪軸系主軸同軸，且依次自上而下沿軸向分布排列，面齒輪40通過T型槽螺母41安裝在託盤42上，託盤42通過螺母安裝固定在帶錐度的調心支架45上；圓環44沿徑向位於調心支架45的外側，圓環44通過螺母安裝固定在面齒輪軸系主軸25上，圓環44周向均布有4個調心螺栓43，利用4個調心螺栓43可調整面齒輪的徑向位置以達到安裝要求，使得待測的面齒輪40與圓柱齒輪38齧
八
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[0013]電機11通過聯軸器12與蝸杆14固定連接，蝸杆14與渦輪13嚙合，工況機8通過控制器9與驅動器10連接；圓柱齒輪軸系上圓光柵系統的兩個讀數頭分別與信號細分器I和2連接，面齒輪軸系上圓光柵系統的兩個讀數頭分別與信號細分器3和4連接，信號細分器I和2與DSI卡6連接整合，信號細分器3和4與DSI卡5連接整合，DSI卡5和6通過數據採集卡7與工控機8連接，DSI卡5和6通過數據採集卡7傳送到工控機8，進行數據處理，獲得面齒輪副的誤差數據。
[0014]同理圓光柵系統23的光柵盤由圓光柵支架22和軸向定位支架24安裝到圓柱齒輪軸系上；在所述的面齒輪軸系的軸套上還安裝有支架，讀數頭支架與支架連接固定，圓光柵系統的讀數頭固定在讀數頭支架上；
[0015]本實用新型的技術方案為:
[0016]面齒輪綜合誤差測量儀的儀器總體結構採用臥式與立式相結合的結構，圓柱齒輪軸系橫向布置，面齒輪軸系縱向布置，兩軸系相互垂直。面齒輪軸系和圓柱齒輪軸系採用精密密珠軸系的結構。圓柱齒輪軸係為主動軸系，由伺服電機驅動。
[0017]本儀器可以實現兩個軸系垂直時，相交或偏置兩種情況的面齒輪副的測量。當面齒輪副為成品配對齒輪時，本儀器可檢驗齒輪副的傳動誤差，當面齒輪為被測齒輪，圓柱齒輪為精度較高的標準齒輪時，可實現面齒輪切向綜合總偏差的測量，並可分離切向齒距偏
差、偏心等單項誤差。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為面齒輪單面嚙合測量儀的工作原理簡圖
[0019]圖2為圓柱齒輪軸系機械結構圖
[0020]圖3為圓柱齒輪安裝結構圖
[0021]圖4為面齒輪軸系機械結構圖
[0022]圖5為面齒輪安裝結構圖
[0023]圖6為面齒輪單面嚙合測量儀結構簡圖
[0024]圖中:1_4、信號細分器，5-6、DSI卡，7、數據採集卡，8、工控機，9、控制器，10、驅動器，11、伺服電機，12、聯軸器，13、蝸輪，14、蝸杆，15、主軸，16、軸套，17、滾珠，18、保持架，19、端面軸承，20、軸向壓環，21、雙壓緊螺母，22、圓光柵支架，23、圓光柵系統(光柵盤及讀數頭)，24、軸向定位支架，25、主軸，26、軸套，27、滾珠，28、保持架，29、端面軸承，30、軸向壓環，31、雙壓緊螺母，32、圓光柵系統(光柵盤及讀數頭)，33、支架，34、讀數頭支架，35、圓光柵支架，36、軸向定位支架，37、壓緊螺母，38、圓柱齒輪，39、安裝芯軸，40、面齒輪，41、T型槽螺母，42、託盤，43、調心螺栓，44、圓環，45、調心支架，46、基座，47、長光柵系統，48、Z向移動平臺，49、H向移動平臺，50、H向手輪，51、V向手輪。
【具體實施方式】
[0025]下面結合【專利附圖】

【附圖說明】和【具體實施方式】對本實用新型作進一步的說明。
[0026]本實用新型的工作原理如圖1所示，各個結構件圖2-6所示；圓柱齒輪(38)和面齒輪(40)分別安裝於圓柱齒輪軸系(A)和面齒輪軸系(B)上。圓柱齒輪軸系(A)可在水平面沿H/Z兩個方向移動，這兩個方向上的移動是由H向移動平臺(49)和Z向移動平臺(48)實現的。面齒輪軸系可在鉛垂面沿V方向移動，該運動是由V向移動平臺實現的。H/V/Z方向通過長光柵系統(47)檢測齒輪副的相對位置，實現精確定位。調整圓柱齒輪和面齒輪的相對位置，使其在公稱中心距下做單面嚙合轉動。工控機(8)發送指令給控制器(9)，經驅動器(10)控制伺服電機(11)轉動，伺服電機通過聯軸器(12)與蝸輪(14)連接，通過蝸杆
(14)驅動蝸輪(13)從而驅動圓柱齒輪軸系轉動，並驅動面齒輪軸系轉動。圓柱齒輪(38)與面齒輪(10)的實際轉角分別由同軸圓光柵系統(光柵盤及讀數頭)(23)和(32)檢測。本實用新型採用雙讀數頭結構，每個圓光柵的檢測信號均由兩個讀數頭讀取後經信號細分器(1-4)細分，經DSI卡(5、6)整合，通過數據採集卡(7)傳送到工控機(8)，進行數據處理，獲得面齒輪副的誤差數據。
[0027]圓柱齒輪軸系A機械結構如圖2所示。圓柱齒輪軸系A水平布置。軸系採用高精度密珠軸系，由主軸(15)、軸套(16)以及密集於兩者之間的具有過盈配合的滾珠(17)組成，滾珠安放於保持架(18)中。軸系端面安裝有端面軸承(19)，軸向通過雙壓緊螺母(21)經軸向壓環(20)調整軸向預緊力。圓光柵系統(光柵盤及讀數頭)(23)緊固在主軸的一端，利用軸向定位支架(24)進行圓光柵系統軸向定位。
[0028]圓柱齒輪安裝結構如圖3所示。安裝芯軸(39)通過一組螺釘安裝在圓柱齒輪軸系的主軸(15)上，二者採用錐面配合，保證錐面的大端接觸充分，提高了安裝芯軸(39)與圓柱齒輪軸系間的定心性。圓柱齒輪(38 )通過壓緊螺母(37 )壓緊在安裝芯軸(39 )上。
[0029]面齒輪軸系(B)的機械結構如圖4所示，結構同圓柱齒輪軸系類似。面齒輪軸系縱向布置。軸系採用高精度密珠軸系，由主軸(25)、軸套(26)以及密集於兩者之間的具有過盈配合的滾珠(27)組成，滾珠安放於保持架(28)中。軸系端面安裝有端面軸承(29)，軸向通過雙壓緊螺母(31)經軸向壓環(30)調整軸向預緊力。圓光柵系統(光柵盤及讀數頭)(32)緊固在主軸的一端，利用軸向定位支架(36)進行圓光柵系統軸向定位。軸套固定在基座(46)上。
[0030]面齒輪安裝結構如圖5所示。該機構要實現的主要功能是調整面齒輪的安裝偏心。圓環(44 )固定在面齒輪軸系的主軸(25)上，圓環(44)周向均布有4個調心螺栓(43 )。面齒輪(40)通過8個T型槽螺母(41)安裝在託盤(42)上，託盤(42)與帶錐度的調心支架(45)相連。利用4個調心螺栓(43)調整面齒輪的徑向位置以達到安裝要求。
[0031]面齒輪單面嚙合測量儀結構簡圖如圖6所示。其中圓柱齒輪軸系(A)可實現H\Z兩個方向的移動，搖動H向手輪(50)可實現H向移動平臺(49)的移動，Z向移動平臺(48)的移動的實現也依靠手動的方式。搖動V向手輪(51)可實現面齒輪軸系(B)沿V向移動。
[0032]本實用新型可以取得如下有益效果:
[0033]本實用新型採用的面齒輪安裝結構，不僅提高了面齒輪(40)裝卡的通用性，還可以對面齒輪(40)進行精確的位置調整，滿足了面齒輪(40)與軸系的同軸度要求。圓柱齒輪安裝結構與圓柱齒輪軸系(A)的主軸(15)之間採用錐面配合，提高了圓柱齒輪的安裝精度。
[0034]本實用新型採用單個伺服電機驅動的方式，三維平臺的線性移動均採用手動驅動的方式，簡化了儀器的零部件數量，增加了系統的穩定性。
[0035]本實用新型的圓光柵系統採用雙讀數頭方式，減少了由於齒輪、圓光柵、軸系等的偏心誤差所引起的測量誤差，提高了儀器的測量精度。
【權利要求】
1.一種面齒輪誤差的單面嚙合測量裝置，其特徵在於，包括以下部分組成:圓柱齒輪軸系(A)、圓柱齒輪安裝機構、面齒輪軸系(B)、面齒輪安裝機構、電機(11)、聯軸器(12)、蝸杆(14)、控制器(9)、驅動器(10)、圓光柵系統、細分器、DSI卡、數據採集卡(7)、工控機(8)； 圓柱齒輪軸系包括圓柱齒輪軸系主軸(15)、圓柱齒輪軸系軸套(16)、圓柱齒輪軸系滾珠(17)、圓柱齒輪軸系保持架(18)、圓柱齒輪軸系端面軸承(19)、圓柱齒輪軸系軸向壓環(20)、圓柱齒輪軸系雙壓緊螺母(21)、蝸輪(13)、圓光柵支架(22)、圓光柵系統(23)、軸向定位支架(24);圓柱齒輪軸系水平布置；軸系採用密珠軸系，圓柱齒輪軸系軸套(16)位於圓柱齒輪軸系主軸(15)的外側，密集於圓柱齒輪軸系主軸(15)、圓柱齒輪軸系軸套(16)之間的具有過盈配合的圓柱齒輪軸系滾珠(17)安放於圓柱齒輪軸系保持架(18)中；沿軸向圓柱齒輪軸系軸套(16)端面安裝有圓柱齒輪軸系端面軸承(19)，圓柱齒輪軸系端面軸承(19 )依次與圓柱齒輪軸系軸向壓環(20 )和圓柱齒輪軸系壓緊螺母(21)連接，軸向通過圓柱齒輪軸系雙壓緊螺母(21)經圓柱齒輪軸系軸向壓環(20)調整軸向預緊力；圓柱齒輪軸系主軸(15)上同軸安裝有蝸輪(13)，同時還安裝有圓光柵支架(22)和軸向定位支架(24)，圓光柵系統(23)包括光柵盤和讀數頭，圓光柵系統(23)由光柵支架(22)和軸向定位支架(24)安裝到圓柱齒輪軸繫上，光柵盤與圓柱齒輪軸系同軸； 圓柱齒輪安裝機構包括壓緊螺母(37)、圓柱齒輪(38)、安裝芯軸(39)，安裝芯軸(39)通過一組螺釘安裝在圓柱齒輪軸系的主軸(15)上，二者採用錐面配合，圓柱齒輪(38)通過壓緊螺母(37)壓緊在安裝芯軸(39)上； 面齒輪軸系包括面齒輪軸系主軸(25)、面齒輪軸系軸套(26)、面齒輪軸系滾珠(27)、面齒輪軸系保持架(28)、面齒輪軸系端面軸承(29)、面齒輪軸系軸向壓環(30)、面齒輪軸系壓緊螺母(31)、圓光柵支架(35)、圓光柵系統(32)、軸向定位支架(36);面齒輪軸系軸套(26)位於面齒輪軸系主軸(25)的外側，密集於面齒輪軸系主軸(25)、面齒輪軸系軸套(26)之間的具有過盈配合的面齒輪軸系滾珠(27)安放於面齒輪軸系保持架(28)中；沿軸向面齒輪軸系軸套(26)的端面為面齒輪軸系端面軸承(29)，面齒輪軸系端面軸承(29)依次與面齒輪軸系軸向壓環(30)、面齒輪軸系壓緊螺母(31)連接，軸向通過面齒輪軸系雙壓緊螺母(31)經面齒輪軸系軸向壓環(30)調整軸向預緊力；面齒輪軸系主軸(25)上安裝有圓光柵支架(35)和軸向定位支架(36),圓光柵系統(32)包括光柵盤和讀數頭，圓光柵系統(32)的光柵盤由圓光柵支架(35)和軸向定位支架(36)安裝到面齒輪軸系上；在所述的面齒輪軸系的軸套上還安裝有支架(33)，讀數頭支架(34)與支架(33)連接固定，圓光柵系統(32)的讀數頭固定在讀數頭支架(34)上； 面齒輪安裝機構包括待測的面齒輪(40)、T型槽螺母(41)、託盤(42)、調心螺栓(43)、圓環(44)、調心支架(45);面齒輪(40)、託盤(42)、調心支架(45)分別與齒輪軸系主軸同軸，且依次自上而下沿軸向分布排列，面齒輪(40 )通過T型槽螺母(41)安裝在託盤(42 )上，託盤(42)通過螺母安裝固定在帶錐度的調心支架(45)上；圓環(44)沿徑向位於調心支架(45)的外側，圓環(44)通過螺母安裝固定在面齒輪軸系主軸(25)上，圓環(44)周向均布有4個調心螺栓(43)，利用4個調心螺栓(43)可調整面齒輪的徑向位置以達到安裝要求，使得待測的面齒輪(40)與圓柱齒輪(38)嚙合； 電機(11)通過聯軸器(12)與蝸杆(14)固定連接，蝸杆(14)與渦輪(13)嚙合，工況機(8)通過控制器(9)與驅動器(10)連接；圓柱齒輪軸系上圓光柵系統的兩個讀數頭分別與第一信號細分器(I)和第二信號細分器(2)連接，面齒輪軸系上圓光柵系統的兩個讀數頭分別與第三信號細分器(3)和第四信號細分器(4)連接，第一信號細分器(I)和第二信號細分器(2)與第二 DSI卡(6)連接整合，第三信號細分器(3)和第四信號細分器(4)與第一DSI卡(5)連接整合，第一 DSI卡(5)和第二 DSI卡(6)通過數據採集卡(7)與工控機(8)連接。`
【文檔編號】G01B11/00GK203375931SQ201320246007
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年5月8日 優先權日:2013年5月8日
【發明者】石照耀, 林家春, 鹿曉寧, 陳昌鶴 申請人:北京工業大學