齒輪系側隙測量裝置的製作方法
2023-10-06 09:02:14
專利名稱：齒輪系側隙測量裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及齒輪設計製造領域，尤其涉及齒輪系側隙測量裝置。
背景技術：
為防止齒輪系運作中溫升導致齒輪變大而導致咬死，齒輪系都具有側隙。齒輪系的側隙是指裝配好的齒輪副，當一個齒輪固定時，另一個齒輪的圓周晃動量。目前，齒輪系的齒輪側隙測量，大體上有三種方法一是直接塞尺測量，通過塞尺檢測已裝配好的齒輪副間處於嚙合位置時的齒面最小間隙，得到該齒輪副的側隙；二是滾壓鉛絲測量，將直徑合適的鉛絲置於已裝配好的齒輪副的一個輪齒上，滾動齒輪壓過鉛絲，通過測量鉛絲的最大變 形位置的厚度得到該齒輪副的側隙；三是間接打表測量，在已裝配好的齒輪副上選擇一個輪齒(或在齒輪軸端通過軸心安裝標尺)，將百分表(或千分表)垂直打在該輪齒的分度圓位置(或者標尺上的節圓半徑處)，固定另一齒輪，反覆波動輪齒，通過錶盤讀數得到該齒輪副的側隙。上述測量方式雖然簡單，但被測量對象受到很大的局限，一次只能檢測一對齒輪畐O，且對結構限制較大的齒輪副還無法檢測。隨著電子技術的發展，新的檢測方法也不斷出現，方便了對某些參數的檢測，但仍無法一次完成對齒輪系的各嚙合副側隙的測量，如中國專利200810098882. 4《齒輪副傳動精度測量方法》中，利用角度傳感器檢測齒輪副輸入、輸出軸的角度，可獲得該齒輪副的傳動精度，同時，若利用該方法對一對齒輪副進行測量，也可獲得該齒輪副的側隙即回差，但是，針對齒輪系，由於其存在多組嚙合副，該方法就無法得到各嚙合副的側隙了。由於現有技術無法對齒輪系的各級嚙合副的側隙進行完全檢測，因此，需要一種更加先進的裝置，來實現對齒輪系的各級嚙合副的所有側隙進行精確的測量。
實用新型內容本實用新型的目的在於針對上述現有技術存在的問題，提供一種能夠精確測量齒輪系中所有側隙的齒輪系側隙測量裝置。本實用新型的目的通過以下技術方案來實現—種齒輪系側隙測量裝置，包括控制系統；驅動機構；扭矩測量機構；轉角測量機構和測試系統，所述控制系統控制所述驅動機構，驅動齒輪系的被驅動端運動，進而帶動齒輪系的各級齒輪副運動；所述扭矩測量機構監測所述齒輪系的被驅動端隨時間變化的扭矩，並將對應的第一信號發送給與其連接的測試系統；所述轉角測量機構監測所述齒輪系的被驅動端隨時間變化的轉角，並將對應的第二信號發送給與其連接的測試系統；所述測試系統包括存儲模塊和計算模塊，所述存儲模塊用於存儲齒輪繫結構參數，所述計算模塊根據第一信號、第二信號和所述的齒輪繫結構參數計算齒輪系的各級側隙。優選的，所述驅動機構包括電機和用於連接電機和齒輪系的連接結構，所述電機通過所述連接結構勻速驅動齒輪系。優選的,所述連接結構包括連接電機的電機軸的傳動帶，以及可由傳動帶帶動旋轉的驅動盤，驅動盤旋轉固定地連接到齒輪系的被驅動端上。優選的，所述計算模塊包括第一處理單元，所述第一處理單元將第一信號和第二信號處理為表徵扭矩發生跳變的各個轉角值的第三信號。優選的，所述存儲模塊存儲的齒輪繫結構參數包括齒輪系的各級嚙合副的傳動t匕，和各級嚙合副的嚙合點半徑，所述計算模塊包括第二處理單元，所述第二處理單元將第三信號的各個轉角值和前述各級嚙合副的傳動比和各級嚙合副的嚙合點半徑一一配對。優選的，所述扭矩測量機構為扭矩傳感器或驅動機構的工作電流監測電路。優選的，所述轉角測量機構為設置在被驅動端上的轉角傳感器，或者為設置在驅動機構的驅動軸上的轉角傳感器。 本實用新型的有益效果主要體現在通過扭矩監測機構和轉角監測機構，監測得到扭矩跳變時的時間，得各個嚙合副加入傳動的轉角，能夠一次性簡便準確的計算出齒輪系的各級側隙。本實用新型的有益效果主要體現在通過監測扭矩跳變和齒輪系的轉角的對應關係，獲得各個嚙合副加入傳動時齒輪系的轉角，從而能夠一次性簡便準確的計算出齒輪系的各級側隙。
以下結合附圖對本實用新型作進一步的說明。圖I為本實用新型的具體實施方式
的齒輪系和齒輪系側隙測量裝置的連接圖。圖2為本實用新型的具體實施方式
的扭矩隨轉角的變化示意圖。
具體實施方式
有關本實用新型之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下具體實施方式
的詳細說明中，將可清楚的呈現。然而本領域技術人員將意識到此處的參考了附圖的具體描述僅僅用於示例目的，本實用新型並不局限於此。參照
圖1，本實用新型的具體實施方式
中，齒輪系包括分別位於傳動鏈的首末兩端的低速軸I和高速軸2，以及位於低速軸I和高速軸2之間的各級傳動齒輪、花鍵等嚙合副。為了避免工作溫升帶來的齒輪卡死，各級嚙合副之間都設有側隙。齒輪系側隙測量裝置包括驅動機構、控制系統、扭矩測量機構、轉角測量機構和測試系統，其中，控制系統控制驅動裝置驅使齒輪系運動；然後通過扭矩測量機構和轉角測量機構分別測量齒輪系的扭矩和轉角隨時間變化的情況，由測試系統計算得到各嚙合副依次加入傳動時對應的扭力跳變、以及跳變時對應的轉角，進而獲得各嚙合副依次加入傳動時所經歷的轉角；再結合齒輪系的結構參數，即各嚙合副之間的幾何關係，由測試系統計算得到各嚙合副的側隙。齒輪系側隙測量裝置的驅動機構包括電機、以及連接電機和齒輪系的連接結構。電機能夠通過連接結構勻速驅動齒輪系運動，其具體實施方式
可以是多樣的，在本具體實施例中，如圖1，電機具有驅動軸5,連接結構包括連接電機的傳動帶4,和可由傳動帶4帶動旋轉的驅動盤3，驅動盤3旋轉固定地連接到前述的高速軸2上，這樣，電機的驅動軸5轉動時，能通過傳動帶帶動驅動盤3和高速軸2 —起旋轉,再以高速軸2為被驅動端,經過各級嚙合副，最終驅動自由端、即低速軸I轉動。控制系統用於控制驅動機構，其發出指令使電機按一定的速度和方向輸出旋轉，來驅動齒輪系。扭矩測量機構監測被驅動的齒輪系的隨時間變化的扭矩，並將對應的第一信號發送給測試系統；轉角測量機構監測所述被驅動的齒輪系的隨時間變化的轉角，並將對應的第二信號發送給測試系統。因為齒輪系運動時的扭矩即為電機的輸出扭矩，同時齒輪系的轉角和電機的轉角也存在等比對應關係，因此，可以通過直接監測電機的輸出扭矩和轉角，來生成對應的第一信號和第二信號，此時扭矩測量機構和轉角測量機構分別為電機的輸出扭矩監測機構和轉角監測機構，輸出扭矩監測機構可以為直接檢測扭矩值的扭矩傳感器，也可以為驅動機構的工作電流監測電路，通過電流的大小換算出對應的扭矩值；而轉角測量機構可以為設置在齒輪繫上，尤其是被驅動端上的轉角傳感器，直接監測被驅動端的轉角值，也可以為設置在驅動機構的驅動軸上，即電機的驅動軸5上的轉角傳感器，如霍爾傳感器、光電傳感器等，其也可以方便的監測和被驅動端的轉角值線性對應的值。本領域技術 人員同樣容易想到其他常用的扭矩監測機構和轉角監測機構來實現相同的功能，其都屬於本實用新型的整體思路。如圖2，圖中各個離散點為某一確定時間的齒輪系的扭力值和轉角值，通過圖示，可以看到隨轉角的變大，圖形成上升的階梯狀，存在多個跳變位置，該跳變位置扭力突然增大，其表徵此處有一個嚙合副加入了傳動，而此處的轉角值也就是嚙合副加入傳動的轉角a ，如圖中的a(n-l)和a(n)。在此處以及後面描述的各個參數中，η代表齒輪系的嚙合副級數，當參數符號中的η為I時，表示這是第一個嚙合副的相應參數，當η為η時,表示這是第η個嚙合副的相應參數；其中，a0表示未轉動時被驅動端的起始轉角,通常令a。為O。測試系統包括存儲模塊和計算模塊，存儲模塊用於存儲齒輪繫結構參數，具體為齒輪系的各級嚙合副的傳動比in，和各級嚙合副的嚙合點半徑rn ;計算模塊根據第一信號、第二信號和齒輪繫結構參數計算齒輪系的各級側隙。具體的，計算模塊包括第一處理單元和第二處理單兀。第一處理單兀將第一信號和第二信號處理為表徵扭矩發生跳變的各個轉角值的第三信號，其處理的原理類同於對上述圖2的解釋，在此不再贅述。第二處理單元第三信號的各個轉角值和前述各級嚙合副的傳動比和各級嚙合副的嚙合點半徑一一配對，最後由計算模塊計算得出齒輪系的各級側隙jn。計算模塊計算齒輪系的各級側隙所依據的公式為jn= [an-a )] *in*rn。以下簡述使用本實用新型的齒輪系側隙測量裝置的齒輪系側隙測量方法。為了消除各嚙合副嚙合位置的隨機性，首先將齒輪系朝一個方向轉動、直到各個嚙合副朝同一方向單側接觸，隨後，通過控制系統控制驅動機構，驅動齒輪系勻速運動；或者，首先將齒輪系朝一個方向轉動直到齒輪系的各個嚙合副全部轉動，再緩慢停止驅動，隨後，通過控制系統控制驅動機構，反方向驅動齒輪系勻速運動；記錄齒輪系的各級嚙合副加入運動時齒輪系的轉角an，該步驟具體包括以下子步驟通過轉角測量機構監測得到齒輪系的轉角和時間的對應變化信息；通過扭矩測量機構監測得到齒輪系的扭矩和時間的對應變化信息；當扭矩跳變時，確定該時間對應的轉角為所述的轉角Bn ;[0032]記錄齒輪系從被驅動端到自由端的各級嚙合副的傳動比in ;記錄齒輪系的各級嚙合副的嚙合點半徑rn ；通過測試系統，根據公式計算各級嚙合副的側隙jn，側隙jn的計算公式為jn=[an-a (η-ηΜη*!^。本實用新型並不限於前述實施方式，本領域技術人員在本實用新型技術精髓的啟示下，還可能做出其他變更，但只要其實現的功能與本實用新型相同或相似，均應屬於本實用新型的保護範圍。·
權利要求1.一種齒輪系側隙測量裝置，其特徵在於，包括控制系統；驅動機構；扭矩測量機構；轉角測量機構和測試系統，所述控制系統控制所述驅動機構，驅動齒輪系的被驅動端運動進而帶動齒輪系的各級齒輪副運動；所述扭矩測量機構監測所述齒輪系的被驅動端隨時間變化的扭矩，並將對應的第一信號發送給與其連接的測試系統；所述轉角測量機構監測所述齒輪系的被驅動端隨時間變化的轉角，並將對應的第二信號發送給與其連接的測試系統；所述測試系統包括存儲模塊和計算模塊，所述存儲模塊用於存儲齒輪繫結構參數，所述計算模塊根據第一信號、第二信號和所述的齒輪繫結構參數計算齒輪系的各級側隙。
2.根據權利要求I所述的齒輪系側隙測量裝置，其特徵在於所述驅動機構包括電機和用於連接電機和齒輪系的連接結構，所述電機通過所述連接結構勻速驅動齒輪系。
3.根據權利要求2所述的齒輪系側隙測量裝置，其特徵在於所述連接結構包括連接電機的電機軸的傳動帶，以及可由傳動帶帶動旋轉的驅動盤，驅動盤旋轉固定地連接到齒輪系的被驅動端上。
4.根據權利要求2所述的齒輪系側隙測量裝置，其特徵在於所述計算模塊包括第一處理單元，所述第一處理單元將第一信號和第二信號處理為表徵扭矩發生跳變的各個轉角值的第二信號。
5.根據權利要求4所述的齒輪系側隙測量裝置，其特徵在於所述存儲模塊存儲的齒輪繫結構參數包括齒輪系的各級嚙合副的傳動比，和各級嚙合副的嚙合點半徑，所述計算模塊包括第二處理單元，所述第二處理單元將第三信號的各個轉角值和前述各級嚙合副的傳動比和各級哨合副的哨合點半徑配對。
6.根據權利要求I所述的齒輪系側隙測量裝置，其特徵在於所述扭矩測量機構為扭矩傳感器或驅動機構的工作電流監測電路。
7.根據權利要求I所述的齒輪系側隙測量裝置，其特徵在於所述轉角測量機構為設置在被驅動端上的轉角傳感器，或者為設置在驅動機構的驅動軸上的轉角傳感器。
專利摘要本實用新型提供了一種齒輪系側隙測量裝置，包括控制系統；驅動機構；扭矩測量機構；轉角測量機構和測試系統；所述扭矩測量機構監測所述被驅動的齒輪系的隨時間變化的扭矩，並將對應的第一信號發送給測試系統；所述轉角測量機構監測所述被驅動的齒輪系的隨時間變化的轉角，並將對應的第二信號發送給測試系統；所述測試系統包括存儲模塊和計算模塊，所述存儲模塊用於存儲齒輪繫結構參數，所述計算模塊根據第一信號、第二信號和所述的齒輪繫結構參數計算齒輪系的各級側隙。本實用新型的有益效果主要體現在通過監測扭矩跳變和齒輪系的轉角的對應關係，獲得各個嚙合副加入傳動時齒輪系的轉角，從而能夠一次性簡便準確的計算出齒輪系的各級側隙。
文檔編號G01B21/16GK202485656SQ201220032950
公開日2012年10月10日 申請日期2012年2月2日 優先權日2011年11月2日
發明者張亞楠, 王志勇, 郭友超, 靳國忠, 黎康康 申請人:南車戚墅堰機車車輛工藝研究所有限公司