專利名稱：雙面嚙合用特征齒輪的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于齒輪測量技術領域，特指齒輪雙面嚙合中用到的幾種特征 齒輪。
背景技術：
齒輪雙面嚙合測量原理就是以產品齒輪回轉軸線為基準，通過徑向拉 力彈簧使產品齒輪與測量齒輪作無側隙的雙面嚙合傳動，嚙合中心距的連 續(xù)變動通過測量滑架和測微裝置反映出來，其變動量即為徑向綜合偏差，
將這種變動按被測齒輪回轉一周(360° )排列，記錄成徑向綜合偏差曲線。
齒輪雙面嚙合測量被廣泛應用于中小模數齒輪的現場檢測，具有以下 特點測量原理簡單、測量效率高、對環(huán)境無嚴格要求、操作維護方便， 能適應相對惡劣的生產現場環(huán)境。
齒輪雙面嚙合測量獲得的徑向綜合誤差是齒輪左、右齒面多種單項誤 差綜合作用的結果，主要反映產品齒輪的徑向誤差，如齒輪的幾何偏心等， 對齒輪的質量評定也不完善；在傳統(tǒng)的雙面嚙合測量中，只能獲得徑向偏 差部分，卻無法獲得齒輪的切向偏差。
在保持了傳統(tǒng)齒輪雙面嚙合測量優(yōu)點的基礎上，為獲取齒輪軸向精度 信息，對齒輪雙面嚙合多維測量理論及技術展開了研究。雙面嚙合多維測 量原理當產品齒輪與測量齒輪及特殊測量齒輪作無側隙嚙合滾動時，通 過徑向傳感器、齒向傾斜傳感器、齒向錐度傳感器同時測量中心距的變化 量和齒輪的軸線偏擺量；通過對多路測量信號進行處理，同時獲取齒輪的 徑向綜合偏差與齒向偏差(如螺旋線偏差、錐度偏差等)信息。齒輪雙面 嚙合多維測量過程中需要用到多個特征齒輪，包括用于測量的測量齒輪、特殊測量齒輪；用于系統(tǒng)標定的工件標準齒輪、齒向特征齒輪、錐度特征 齒輪。
測量齒輪在傳統(tǒng)的齒輪雙面嚙合測量中是必不可少的測量元件，也有較為 成熟的測量齒輪的設計方法，而特殊測量齒輪、工件標準齒輪、齒向特征 齒輪、錐度特征齒輪是根據齒輪雙面嚙合多維測量原理所新設計的特征齒 輪。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于，通過提供一種雙面嚙合用特征齒輪，不僅能獲得
傳統(tǒng)雙面嚙合測量能夠得到的徑向綜合偏差，更能實現齒輪的切向偏差的
測量，能全面評定齒輪的嚙合質量。
本發(fā)明雙面嚙合用特征齒輪，是采用以下技術手段實現的 雙面嚙合用特征齒輪，在齒輪雙面嚙合多維測量中用于徑向綜合齒向
傾斜偏差和徑向綜合齒向錐度偏差的測量，在測量過程中與被測齒輪作無
側隙的雙面嚙合滾動；包括，特殊測量齒輪、工件標準齒輪、錐度特征齒
輪，以及齒向特征齒輪；
所述的特殊測量齒輪在測量齒輪的基礎上，中間挖空，保留兩極； 所述的工件標準齒輪用來標定徑向傳感器、齒向傾斜傳感器、齒向錐
度傳感器的初始位置，工件標準齒輪的規(guī)格參數與被測齒輪相同，精度比
被測齒輪高三級以上；
所述的錐度特征齒輪，用于標定齒向錐度偏擺量的標定系數，左右齒
面具有不同的螺旋角；
所述的齒向特征齒輪，用來標定齒向傾斜偏擺量的標定系數，左右齒 面具有相同螺旋角。
前述的錐度特征齒輪包括左右齒面螺旋角設計、端面齒頂厚校核、 錐度特征齒輪的其它參數、標準偏差計算。
前述的齒向特征齒輪包括左右齒面螺旋角設計、端面齒頂厚校核、 齒向特征齒輪的其它參數、標準偏差計算。前述錐度特征齒輪的左右齒面的螺旋角按被測齒輪的螺旋角的數值 改變，具體如下
W+餐
式中A.「 艮
△A —
_錐度特齒的左齒面螺旋角； -被測齒輪的螺旋角； -錐度特齒的右齒面螺旋角； -螺旋角增量
其中，端面齒頂厚校核左右齒面具有不同的螺旋角，造成錐度特征 齒輪在齒寬方向上齒厚不均，螺旋角增量的選擇應滿足錐度特征齒輪的端 面齒頂厚S"的最小齒厚條件
SOT > O.lw
而
式中
義
義=fif + 2/ ,, ， of
2Z " " cos/
錐度特征齒輪的左齒面最大減薄量為
錐度特征齒輪的右齒面最大減薄量為 式中&一被測齒輪的端面齒頂厚；
『r 丫tanA'丄—tan-」
d國
附-
、—
『('
《
一錐度特征齒輪的左齒面最大變化量； 一錐度特征齒輪的右齒面最大變化量； -被測齒輪或錐度特征齒輪的法向模數; -被測齒輪的變位系數； -錐度特征齒輪的齒寬；
■A
"刀
別為被測齒輪的齒頂圓直徑、分度圓直徑;
7
士別為被測齒輪的齒頂高、齒頂高系數
所述錐度特征齒輪的齒寬應不小于與其配對的特殊測量齒輪的齒 寬，錐度特征齒輪其它參數等于被測齒輪的相應參數。
錐度特征齒輪在徑向方向上引起的徑向位移量作為標準偏差，是齒輪雙面嚙合多維測量的系統(tǒng)標定中的錐度標定的依據。該標準偏差 M的計算如下
<formula>formula see original document page 9</formula>
-左、右嚙合線增量；
兆
下
-錐度特齒與特殊測量齒輪嚙合時的左、右齒面齒厚方 向的差異； 『,——特殊測量齒輪的總寬度； 『2——特殊測量齒輪每個端面起保留的齒寬 前述齒向特征齒輪的螺旋角按被測齒輪的螺旋角的數值改變，具體如
式中A" AR——齒向特征齒輪的左、右齒面螺旋角；
"——被測齒輪的螺旋角； A&——齒向特征齒輪的螺旋角增量 端面齒頂厚校核AA^0時，齒向特征齒輪左右齒面同時減薄時，螺旋 角增量的選擇應滿足齒向特征齒輪的端面齒頂厚Su的最小齒厚條件
<formula>formula see original document page 9</formula>
式中—齒向特征齒輪的左、右齒面最大減薄量；
『1——齒向特征齒輪的齒寬 齒向特征齒輪其它參數齒向特征齒輪的齒寬應不小于與其配對的特 殊測量齒輪的齒寬，齒向特征齒輪其它參數等于被測齒輪的相應參數，如 法向模數、分度圓法向壓力角、齒數、基圓直徑、分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑、起始圓直徑；
標準偏差計算齒向特征齒輪在切向方向上引起的切向位移量作為標 準偏差，是齒輪雙面嚙合多維測量的系統(tǒng)標定中的齒向標定的依據。 本發(fā)明與現有技術相比，具有以下明顯的優(yōu)勢和有益效果-通過提供一種雙面嚙合用特征齒輪，不僅能獲得傳統(tǒng)雙面嚙合測量能 夠得到的徑向綜合偏差，更能實現齒輪的切向偏差的測量，能全面評定齒 輪的嚙合質量。應用于齒輪雙面嚙合測量中，能實現其中徑向傳感器、齒 向傾斜傳感器、齒向錐度傳感器的零位的標定。能標定出齒向錐度偏擺量、 齒向傾斜偏擺量的標定系數。能實現其中齒向傾斜傳感器、齒向錐度傳感 器的示值誤差和示值變動性的標定。
圖1為特殊測量齒輪的結構示意圖； 圖2為錐度特征齒輪的結構示意圖； 圖3為齒向特征齒輪的結構示意圖。
具體實施例方式
以下結合示意圖對本發(fā)明進行詳細敘述。
請參閱圖l所示，為特殊測量齒輪，如圖1所示，包括特殊測量齒輪l、 挖空齒寬部分2、保留齒寬部分3。在齒輪雙面嚙合多維測量中用于徑向綜 合齒向傾斜偏差和徑向綜合齒向錐度偏差的測量，在測量過程中與被測齒 輪作無側隙的雙面嚙合滾動。特殊測量齒輪在測量齒輪的基礎上，具有不 同的特征中間挖空，保留兩極。特殊測量齒輪的參數計算方法與測量齒 輪相同。
系統(tǒng)標定時需要用到工件標準齒輪，用來標定徑向傳感器、齒向傾斜 傳感器、齒向錐度傳感器的初始位置。工件標齒的規(guī)格參數與被測齒輪相 同，具有特征精度比被測齒輪高3級以上。
請參閱圖2所示，為錐度特征齒輪，如圖2所示，包括錐度特征齒輪1、被測齒輪的螺旋角2、錐度特征齒輪的左齒面螺旋角3、錐度特征齒輪 的右齒面螺旋角4。錐度特征齒輪主要用于標定齒向錐度偏擺量的標定系 數，具有特征左右齒面具有不同的螺旋角。錐度特征齒輪是依據被測齒 輪參數以及與錐度特齒配對的特殊測量齒輪參數進行設計的、左右齒面具 有不同的螺旋角的高精度齒輪。
(1)左右齒面螺旋角設計左右齒面具有不同的螺旋角是錐度特征齒 輪最突出的特征，左右齒面的螺旋角是按被測齒輪的螺旋角的數值改變而 來，具體如下
式中
々一
-錐度特征齒輪的左齒面螺旋角； 被測齒輪的螺旋角； -錐度特征齒輪的右齒面螺旋角； -螺旋角增量
(2)端面齒頂厚校核左右齒面具有不同的螺旋角，造成錐度特征齒 輪在齒寬方向上齒厚不均，螺旋角增量的選擇應滿足錐度特征齒輪的端面 齒頂厚S。a的最小齒厚條件
而
式中
義
義=d + 2/l , d =
之Z " " cos/
錐度特征齒輪的左齒面最大減薄量為&丄
錐度特征齒輪的右齒面最大減薄量為 式中&一被測齒輪的端面齒頂厚；
A。 =
『c 廣tan 〃Ci — tan :『c丫tan〃一tanA:J
《
c尺-
-錐度特征齒輪的左齒面最大變化量; -錐度特征齒輪的右齒面最大變化量;
附-
-被測齒輪或錐度特征齒輪的法向模數; -被測齒輪的變位系數； ——錐度特征齒輪的齒寬；
《、rf一分別為被測齒輪的齒頂圓直徑、分度圓直徑； 、、C——分別為被測齒輪的齒頂高、齒頂高系數
(3) 錐度特征齒輪的其它參數錐度特征齒輪的齒寬應不小于與 其配對的特殊測量齒輪的齒寬。錐度特征齒輪其它參數等于被測齒輪 的相應參數，如法向模數、分度圓法向壓力角、齒數、基圓直徑、分 度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑、起始圓直徑。
(4) 標準偏差計算錐度特征齒輪在徑向方向上引起的徑向位移 量作為標準偏差，是齒輪雙面嚙合多維測量的系統(tǒng)標定中的錐度標定 的依據。該標準偏差Ai 的計算如下
式中zli^、 Z!F^——左、右嚙合線增量；
Zl￡ 、 ZfE^——錐度特齒與特殊測量齒輪嚙合時的左、右齒面齒厚方 向的差異； 『,——特殊測量齒輪的總齒寬； 『2——特殊測量齒輪每個端面起保留的齒寬 請參閱圖3所示，如圖3所示，包括齒向特征齒輪l、被測齒輪螺旋 角2、齒向特征齒輪的左齒面螺旋角3、齒向特征齒輪的右齒面螺旋角4。 系統(tǒng)標定時需要用到齒向特征齒輪，主要用來標定齒向傾斜偏擺量的標定 系數，左右齒面具有相同螺旋角。齒向特征齒輪是依據被測齒輪參數以及 與齒向特征齒輪配對的特殊測量齒輪參數進行設計的、左右齒面具有相同 螺旋角的高精度齒輪。
(1)左右齒面螺旋角設計齒向特征齒輪左右齒面具有相同的螺旋 角，其螺旋角是按被測齒輪的螺旋角的數值改變而來，具體如下
2sinct
.cosot式中Al、 AR——齒向特征齒輪的左、右齒面螺旋角；
"——被測齒輪的螺旋角；
——齒向特征齒輪的螺旋角增量 (2)端面齒頂厚校核AA^0時，齒向特征齒輪左右齒面同時減薄時， 螺旋角增量的選擇應滿足齒向特征齒輪的端面齒頂厚SLa的最小齒厚條件:
式中S^、S^一齒向特征齒輪的左、右齒面最大減薄量; ^——齒向特征齒輪的齒寬
(3) 齒向特征齒輪其它參數齒向特征齒輪的齒寬應不小于與其配對 的特殊測量齒輪的齒寬。齒向特征齒輪其它參數等于被測齒輪的相應參 數，如法向模數、分度圓法向壓力角、齒數、基圓直徑、分度圓直徑、齒
頂圓直徑、齒根圓直徑、起始圓直徑。
(4) 標準偏差計算齒向特征齒輪在切向方向上引起的切向位移量作 為標準偏差，是齒輪雙面嚙合多維測量的系統(tǒng)標定中的齒向標定的依據。 該標準偏差A^的計算如下
iz/^a = W -『2 V tan & - tan々_/
式中d/^、一左、右嚙合線增量；
、 —齒向特征齒輪與特殊測量齒輪嚙合時的左、 右齒面齒厚方向的差異。
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1權利要求
1、一種雙面嚙合用特征齒輪，在齒輪雙面嚙合多維測量中用于徑向綜合齒向傾斜偏差和徑向綜合齒向錐度偏差的測量，在測量過程中與被測齒輪作無側隙的雙面嚙合滾動；其特征在于包括，特殊測量齒輪、工件標準齒輪、錐度特征齒輪，以及齒向特征齒輪；所述的特殊測量齒輪在測量齒輪的基礎上，中間挖空，保留兩極；所述的工件標準齒輪用來標定徑向傳感器、齒向傾斜傳感器、齒向錐度傳感器的初始位置，工件標準齒輪的規(guī)格參數與被測齒輪相同，精度比被測齒輪高三級以上；所述的錐度特征齒輪，用于標定齒向錐度偏擺量的標定系數，左右齒面具有不同的螺旋角；所述的齒向特征齒輪，用來標定齒向傾斜偏擺量的標定系數，左右齒面具有相同螺旋角。
2、 根據權利要求l所述的雙面嚙合用特征齒輪，其特征在于錐度特征齒輪包 括左右齒面螺旋角設計、端面齒頂厚校核、錐度特征齒輪的其它參數、標準偏差 計算。
3、 根據權利要求2所述的雙面嚙合用特征齒輪，其特征在于所述的左右齒面 的螺旋角按被測齒輪的螺旋角的數值改變，具體如下k=P-瓶式中~~錐度特征齒輪的左齒面螺旋角； "——被測齒輪的螺旋角； A:k一錐度特征齒輪的右齒面螺旋角；A》c——螺旋角增量；其中，端面齒頂厚校核左右齒面具有不同的螺旋角，造成錐度特征齒輪在齒 寬方向上齒厚不均，螺旋角增量的選擇應滿足錐度特征齒輪的端面齒頂厚S。a的最小 齒厚條件-<formula>formula see original document page 2</formula>而 H&,-^<formula>formula see original document page 3</formula>錐度特征齒輪的左齒面最大減薄量為tanA工-tan賴錐度特征齒輪的右齒面最大減薄量為& '。an/ —tanU 式中Sa——被測齒輪的端面齒頂厚；一錐度特征齒輪的左齒面最大變化量；-錐度特征齒輪的右齒面最大變化量； -被測齒輪或錐度特征齒輪的法向模數; -被測齒輪的變位系數； -錐度特征齒輪的齒寬；<formula>formula see original document page 3</formula>《、"一分別為被測齒輪的齒頂圓直徑、分度圓直徑；、、《——分別為被測齒輪的齒頂高、齒頂高系數；所述錐度特征齒輪的齒寬應不小于與其配對的特殊測量齒輪的齒寬，錐度特征齒輪其它參數等于被測齒輪的相應參數；錐度特征齒輪在徑向方向上引起的徑向位移量作為標準偏差，是齒輪雙面 嚙合多維測量的系統(tǒng)標定中的錐度標定的依據。該標準偏差M的計算如下<formula>formula see original document page 3</formula>式中J&、 zli^——左、右嚙合線增量；d￡ 、——錐度特齒與特殊測量齒輪嚙合時的左、右齒面齒厚方向的差異;
4、根據權利要求3所述的雙面嚙合用特征齒輪，其特征在于所述的螺旋角 按被測齒輪的螺旋角的數值改變，具體如下式中A" AR——齒向特征齒輪的左、右齒面螺旋角；A——被測齒輪的螺旋角；A&——齒向特征齒輪的螺旋角增量端面齒頂厚校核AA^時，齒向特征齒輪左右齒面同時減薄時，螺旋角增量的選擇應滿足齒向特征齒輪的端面齒頂厚SLa的最小齒厚條件齒向特征齒輪其它參數齒向特征齒輪的齒寬應不小于與其配對的特殊測量齒 輪的齒寬，齒向特征齒輪其它參數等于被測齒輪的相應參數，如法向模數、分度圓 法向壓力角、齒數、基圓直徑、分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑、起始圓直 徑；標準偏差計算齒向特征齒輪在切向方向上引起的切向位移量作為標準偏 差，是齒輪雙面嚙合多維測量的系統(tǒng)標定中的齒向標定的依據。該標準偏差Ar 的計算如下 <formula>formula see original document page 4</formula>'——齒向特征齒輪的左、右齒面最大減薄齒向特征齒輪的齒寬;式中——左、右嚙合線增量；J￡ _、 J￡/J ——齒向特征齒輪與特殊測量齒輪嚙合時的左、右齒面齒厚方向 的差異。
全文摘要
一種雙面嚙合用特征齒輪，包括，特殊測量齒輪、工件標準齒輪、錐度特征齒輪，以及齒向特征齒輪；特殊測量齒輪在測量齒輪的基礎上，中間挖空，保留兩極；工件標準齒輪精度比被測齒輪高三級以上；錐度特征齒輪，用于標定齒向錐度偏擺量的標定系數，左右齒面具有不同的螺旋角；齒向特征齒輪，用來標定齒向傾斜偏擺量的標定系數，左右齒面具有相同螺旋角。錐度特征齒輪包括左右齒面螺旋角設計、端面齒頂厚校核、錐度特征齒輪的其它參數、標準偏差計算。齒向特征齒輪包括左右齒面螺旋角設計、端面齒頂厚校核、齒向特征齒輪的其它參數、標準偏差計算。不僅能獲得傳統(tǒng)雙面嚙合測量能夠得到的徑向綜合偏差，更能實現齒輪的切向偏差的測量，能全面評定齒輪的嚙合質量。
文檔編號G01M13/02GK101655412SQ20091009365
公開日2010年2月24日 申請日期2009年9月25日 優(yōu)先權日2009年9月25日
發(fā)明者潔 湯, 石照耀 申請人:北京工業(yè)大學
專業(yè)數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
