[发明专利]一种齿轮整体误差的高效测量元件、装置和方法

权利要求书

1.一种用于齿轮整体误差测量的组合标准元件，其特征在于：

组合标准元件由两个测量半齿轮组合而成，两个测量半齿轮同轴安装，可独立转动，并分别安装有圆光栅，可测得各自独立的角位置；

所述测量半齿轮是在偶数个齿的标准齿轮的基础上，每隔一个轮齿去掉一个轮齿，然后再把除轮齿以外的剩余部分沿轴线方向的厚度减薄，减薄量从一个端面开始，到原标准齿轮的齿长方向的中间横截面附近结束；两个测量半齿轮面对面安装在一根中心轴上，所述两个测量半齿轮的轮齿交错布置，组成一个组合标准元件；两个测量半齿轮相对于中心轴可以各自独立地转动，但轴向位置固定。

2.根据权利要求1所述的一种用于齿轮整体误差测量的组合标准元件，其特征在于：测量半轮齿的齿厚均比标准齿厚减薄一个量，这个量为0.00001～1.5倍的模数。

3.使用权利要求1所述的组合标准元件的一种齿轮整体误差测量装置，其特征在于：

该测量装置由机械部分和电控部分组成；

所述的组合标准元件用于与被测齿轮相啮合；所述组合标准元件与被测齿轮的轴线都位于竖直方向；

机械部分实现两个直线运动和两个旋转运动共四个运动；两个直线运动为被测齿轮沿竖直方向的位置调整运动和组合测量元件沿水平方向的位置调整运动；两个旋转运动为被测齿轮轴系的旋转运动和组合测量元件轴系的旋转运动；

实现被测齿轮沿竖直方向的位置调整运动的机械结构由带动被测齿轮轴系上下运动的工作台、精密导轨、丝杠、伺服电机M1和用于测量被测齿轮竖直方向位置的长光栅组成，其作用是沿被测齿轮轴向选择在哪个横截面上测量被测齿轮的截面整体误差曲线即JZ曲线；

实现组合测量元件沿水平方向的位置调整运动的机械结构由带动组合测量元件轴系左右运动的工作台、精密导轨、丝杠、伺服电机M2和测量组合测量元件沿水平方向位置的长光栅组成，其作用是当被测齿轮的分度圆直径等参数发生变化时，可以通过该调整运动进行适应，以扩大本测量装置的测量范围；

实现被测齿轮轴系的旋转运动的机械结构由被测齿轮密珠轴系、用于测量被测齿轮转动角度的被测齿轮轴圆光栅、伺服电机M3组成，其作用是通过被测齿轮的运动带动组合测量元件旋转，从而实现整体误差的测量；

实现组合测量元件轴系的旋转运动的机械结构由组合测量元件密珠轴系、分别与两个测量半齿轮固联的用于测量两个半齿轮转动角度的两个圆光栅、分别给两个测量半齿轮加载的阻尼加载轮组成，其作用是由被测齿轮分别带动两个测量半齿轮独立旋转，进而分别测得由被测齿轮的相继齿面的啮合运动误差反应的整体误差，实现齿轮整体误差的高效测量；

被测齿轮轴系为主动轴，组合测量元件轴系为被动轴；

电控部分由高速同步数据采集系统、伺服电机驱动与控制系统和计算机组成；高速同步数据采集系统采集各长光栅和圆光栅的信号,进行处理后送入计算机；计算机通过伺服电机驱动与控制系统对各个伺服电机进行驱动；；计算机用于实现人机交互、测量过程控制、测量数据处理与存储、打印报表、联网通信。

4.使用权利要求3所述的一种齿轮整体误差测量装置进行测量的方法，其特征在于，该方法是按以下步骤实现的：

1）安装被测齿轮，然后选择被测齿轮的测量截面；即调整被测齿轮在其轴线方向即竖直方向的位置，而组合测量元件在竖直方向位置固定不变，这样就实现了选择被测齿轮测量截面的功能；

2）调节两回转轴系的中心距，首先调整组合测量元件的圆周位置，让组合测量元件和被测齿轮的齿顶不会发生干涉，然后调整组合测量元件的水平方向的位置，而被测齿轮在水平方向的位置固定不变，这样就实现了被测齿轮和组合测量元件的中心距的调节功能；

3）选择好测量截面、调节好中心距后，开始进行测量，被测齿轮旋转一周，完成被测齿轮的一个测量截面的一侧齿面的整体误差曲线即JZ曲线的测量；

4）如果需要测量双向截面整体误差曲线即SJZ曲线，则被测齿轮倒转一周，就完成另一侧齿面的整体误差曲线即JZ曲线的测量，在计算机中组合两侧齿面的JZ曲线，就可以得到这个截面的双向截面整体误差曲线即SJZ曲线；

5）如果需要测量其他截面的整体误差，则让被测齿轮和组合测量元件脱开啮合，重新调整被测齿轮的轴向位置，然后重复上面的测量过程；

6）测量完成后，由计算机根据测量数据计算被测齿轮的各单项误差和综合误差并打印报表，至此一个测量过程结束。