[发明专利]一种齿轮齿距误差的快速测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种齿轮齿距误差的快速测量方法。 

背景技术

影响齿轮传动稳定性及准确性的参数主要包括：齿形误差，齿距误差和齿向误差；其中齿距误差是一个重要参数。在传动过程中，齿距误差指标的超差，会引起明显杂音，增加齿轮磨损，降低寿命，为此，齿轮生产厂家必须确保齿距误差控制在一定范围内。 

齿距误差指标包含单齿齿距偏差 和齿距累积误差。单齿齿距偏差指分度圆上（允许在齿高中部），实际齿距与公称齿距之差；齿距累积误差是指分度圆上（允许在齿高中部），任意两个同侧齿面的实际弧长与公称弧长的差值中的最大绝对值；k个齿距累积误差△F_pk是k个齿距间的实际弧长与公称弧长的最大差值（此处定义参考《齿轮手册2000版下册》第27篇第16页）。针对针对单齿齿距偏差和齿距累积误差两项指标，一般公司要求抽检合格即可，但部分要求严格的国外厂商为保证其产品质量，需要此两项指标百分之百合格，所以齿轮生产公司需要在齿轮产品出厂时全部检测通过后方可交付客户。 

一般测量齿轮齿距误差的仪器有万能测齿仪、三坐标测量仪、CNC齿轮测量中心等，其测量方法一般有机械测量法、激光法、电感式长度传感器法、非接触式磁感应传感器法。在需要出厂全检的情况下，齿距检测效率是影响产量的重要因素，为提高生产效率，必须采用快速测量的方式，最大程度的降低检测时间，而非接触式磁感应传感器可以很好地满足快速测量的要求。 

目前使用非接触式磁感应传感器快速测量齿距误差的一般方法是：使用电机带动齿轮旋转，等待电机及齿轮转速达到并稳定在设定转速后才开始测量。传感器输出高低电平信号，测量信号的周期，并根据标准转速和标准齿距换算出时间值代表的齿距值，进而计算齿距误差。 

这种测量方法一般包含3个步骤： 

1.      电机启动，带动齿轮同轴旋转，电机开始加速；

2.      测量转速，直到转速达到允许误差范围，电机转速运行平稳；

3.      开始测量齿距。

上述测量齿轮齿距误差的方法存在如下不足： 

齿轮出厂全检需要尽量短的测量时间，而上述方法中，电机及齿轮开始旋转后，都需要等待运行一段时间至电机转速稳定后才开始测量，这样每个工件的测量时间中都包含一段启动的时间，严重限制了测量的效率。

发明内容

本发明的目的是克服传统齿轮齿距误差测量方法中测量时间长，测量效率低下的缺点，提出了一种在电机启动后近似匀加速阶段内即开始并完成全部齿距误差测量的方法，缩短测量时间，提高齿轮检测效率。 

为实现以上目的，本发明提供一种齿轮齿距误差的快速测量方法，包括编码器和非接触式磁感应传感器，使用非接触式磁感应传感器测量被测齿轮齿距，使用编码器精确测量被测齿轮转速。电机启动后驱动被测齿轮旋转，在近似均加速升速阶段内即开始连续采集齿轮磁感应传感器及编码器的输出信号；根据编码器信号计算出各时刻齿轮瞬时转速、根据非接触式磁感应传感器脉冲信号计算各齿距并进行变转速补偿，从而快速和淮确地计算出被测齿轮的全齿误差和单齿误差。 

进一步的，本发明一种齿轮齿距误差的快速测量方法，近似匀加速升速阶段为启动瞬间转速不稳定过程到启动结束过冲振荡不稳定过程的中间一段测量时间段。 

进一步的，本发明一种齿轮齿距误差的快速测量方法，根据测量到的近似匀加速升速阶段内各时刻齿轮瞬时转速，对齿距进行变转速补偿。 

结合上述设计，本发明一种齿轮齿距误差的快速测量方法包括以下步骤： 

步骤A，判断齿轮开始旋转并加速。齿轮开始旋转后，根据编码器的输出信号，连续采集并实时计算转速，当判断转速超过设定的最小转速后，就可以避开启动瞬间转速不稳定过程，开始测量非接触式磁感应传感器的输出信号；

步骤B，信号测量。非接触式磁感应传感器的输出为开关量信号，测量其信号周期，用于计算对应齿的齿距；同时测量编码器的输出，并记录下每个脉冲的时间点，用于计算瞬时转速；

步骤C，齿距计算。假设被测齿轮有N个齿，测量一圈后，得到N个非接触式磁感应传感器信号周期数据，此数据与每个齿一一对应；根据编码器脉冲信号，使用测周法计算每小段的平均转速；将离散的分段平均转速通过最小二乘法拟合出一圈的转速曲线；根据转速曲线和每个齿的时间值数据按照如下公式计算每个齿的长度：