[发明专利]齿轮误差啮合分离测量法及测量机

说明书

本发明涉及一种齿轮误差的啮合分离测量方法及其测量机。本发明可在一个测量循环中，测得齿轮的各单项误差、综合误差、齿面误差立体图、整体误差图和接触形态图，并能在测量结果中反映出各单项误差之间以及单项误差和综合误差之间的相互关系。本发明特别适合于用目前测量方法难以测出各项误差的锥齿轮和准双曲面齿轮等齿轮的误差测量。

用啮合方法来测量齿轮误差是已知的技术。

目前已广泛使用的齿轮误差单面啮合测量法及其测量机，通常是通过与两相啮合的齿轮分别同轴安装的传感器发出信号，经处理来获得在传动过程中的不均匀性误差，这一误差为切向综合误差，可反映出齿而形状误差以及各轮齿相互位置误差的综合结果，但是该方法不能得到齿轮的单项误差及误差出现的具体部位。也不能反映出各单项误差之间和单项误差与综合误差之间的关系，更不知道接触点在齿面移动的走向线。

用齿轮对滚检验机，是一种传统的测量齿轮接触斑点的方法，特别是对锥齿轮和准双曲面齿轮来说，该方法目前是控制产品质量的最通用的方法。在该方法中，一对齿轮在规定的相互位置下啮合传动。同时在啮合的齿而上涂色，在传动后取得带有接触斑点的印痕，以印痕尺寸的大小、形状及其在齿面上的位置来判定齿轮的质量。该方法效率高、直观。但是它仅能反映齿轮综合误差的一个方面，即接触精度，而不能测得各单项误差，也不能获得误差数据。

苏联专利SU599155公开了一种在现有齿轮误差单面啮合测量机上使用的测量方法。该方法是在其使用的标准齿轮的某一齿面上，沿齿高方向贴上一条聚合树脂条状齿形薄片或/和在某一齿面上沿齿宽方向贴上一条聚合树脂条状齿向薄片。其厚度不大于齿轮啮合的侧隙。然后将被测齿轮与该标准齿轮在单面啮合机上对滚啮合，从而测出被测齿轮的齿形和齿向误差。该发明不适用于齿轮啮合侧隙小的误差测量，而且聚合树脂的条状薄片是贴在齿轮齿侧面上，这会导致非渐开线齿形各点的曲率半径增大，从而产生测量理论误差。此外聚脂膜片在贴合时会产生畸变，啮合时会受力变形，也会造成过大的误差。此发明仅能粗糙地测出齿形和齿向误差，不能测量出其它单项误差及综合误差，也不能得到各误差的相互关系。

70年代末期随着座标测量机的使用，通过点位测和连续扫描测量，解决了对复杂外表曲面的测量，因而也能解决圆柱齿轮、锥齿轮和准双曲面齿轮的齿面测量问题，并能绘出齿面误差立体图。但是用座标机测量只能对单个齿轮进行测量，而不能在啮合过程中测量，因而得到的只能是单项误差。另外，锥齿轮和准双曲面齿轮与圆柱(渐开线)齿轮不同，它们没有统一的理论曲面，理论曲面要由特定的加工方法和具体的加工参数通过复杂的计算获得，此外，用座标测量机来测这两种齿轮，测量机的结构和软件就都要很复杂，因此测量费用高、测量效率低，其可靠性和精度也都受到限制。

本发明的目的就是为了克服上述缺点，提供一种适用于各种传动齿轮，特别是适用于目前测量方法难以测出各项误差的锥齿轮和准双曲面齿轮等齿轮的误差啮合分离测量法及测量机。这种方法和仪器是在被测量齿轮与测量齿轮的啮合过程中测取误差的。由于采用了以特定规律安排轮齿的测量齿轮和统一固定起始位置的装置。因此一个测量循环中，可以测得齿轮的各单项误差、综合误差、齿面误差立体图，整体误差图和接触形态图，并且能在测量中反映出各单项误差之间以及单项误差和综合误差之间的关系。本发明能系统而全面地提供齿轮的误差信息，能提供精确的误差曲线和误差数据，从中可以分析误差产生的原因和部位，从而指导齿轮加工机床参数的调整并分析热处理后的变形，提高齿轮加工生产效率并有效地控制和提高齿轮产品的质量。

在本发明所述的齿轮误差啮合分离测量法中，首先将被测量齿轮安装在测量仪的主动主轴上，成为主动齿轮，将一个测量齿轮安装在从动主轴上，成为从动齿轮(或者将两个齿轮对调安装)，使两个齿轮在运动中能够互相啮合。然后确定测量齿轮的基准测量起始点，以便保证该测量齿轮在圆周上的位置。再驱动主动主轴转动，两个齿轮相互啮合从而带动从动轴转动，当齿轮理想无误差时，两主轴按恒定的转速比转动：当齿轮存在误差时，两主轴的转速比就发生了变化，这时与两个齿轮分别同轴安装的两个角度位移传感器感受并发出信号，并通过误差信号处理装置将该信号转换合成为回转角不均匀性误差。再将上述有用的误差信号单元分离储存，并进行数据处理和误差单元组合输出，从而得到齿轮的各项误差信息。