小模数齿轮传动误差测量方法技术

本发明专利技术涉及一种小模数齿轮传动误差测量方法，属于精密测试技术及仪器、机械传动技术领域。具体为先将被测齿轮、带动器、第一测角编码器、第一联轴器和第一电机依次连接，再将测量齿轮、柔性联轴器、第二测角编码器、第二联轴器和第二电机依次连接。被测齿轮和测量齿轮单面啮合，并分别由两个电机进行驱动。检测出测量齿轮相对于第二测角编码器的角位移φ↓［２］、测量齿轮轴系角位移φ↓［１］和被测齿轮轴系角位移φ′，经过计算得到小模数齿轮的传动误差。本发明专利技术避免了小模数齿轮带动大质量轴系和圆光栅回转的弊病，提高了测量系统的测量精度和可靠性，解决了小模数齿轮单啮测量这个世界性难题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，属于精密测试技术及仪 器、机械传动
技术背景小模数齿轮通常指模数从0. lmm至lmm的齿轮。小模数齿轮(特别是塑料 齿轮，模数0. 1-0. 5mm)在IT行业、电子机械、航空航天仪表、精密仪器中 得到广泛应用。随着科学技术的快速发展，对小模数齿轮的制造精度和传动质 量提出了更高的要求。小模数齿轮缺乏可靠有效的测量技术和手段，因此，小 模数齿轮的精密快速测量是国内外急待解决的关键技术问题。单面啮合测量法在众多的齿轮测量方法中占有特殊的地位，具有下述特点①测量运动接近于齿轮的使用状态。②测量过程是动态连续的，测量效率高，可用于批量产品的成品检验。③对环境条件要求不高，易于实现生产现场的快速测量。④测量获得的切向综合偏差曲线，既能反映几何偏心对齿轮误差的影响，又能反映运动偏心对齿轮误差的影响，同时也反映了齿廓偏差和齿距偏差的影响。由于上述优点，齿轮单啮测量在齿轮测量领域占有特殊的地位。目前，中模数齿轮单啮测量是非常成熟的技术，而单啮仪在小模数齿轮 测量方面却是空白。这是因为小模数齿轮(特别是模数O. l-0.5mm的齿轮)的 轮齿尺寸小、刚度小、受力易变形，而齿轮单面啮合测量仪的主轴系统(包括轴系、测角传感器、联轴器、电机等)的惯性大、阻力大，致使"单面 啮合测量"原理未能在小模数齿轮的测量中得到应用；因此，小模数齿轮的 单啮测量技术一直是世界性技术难题。己有的单面啮合测量都采用单向传动测量方式，如图1所示，被测齿轮l和测量元件(如测量蜗杆或测量齿轮4)在啮合测量时，第二电机6驱动一方主动回转，另一方被动回转，各自直接带动一个同轴安装的精密的第一测角编码器3，实现对被测齿轮l误差造成的角位移变化进行测量。但是在测量微 小模数齿轮的情况下，因为第一测角编码器3和回转轴的质量与被测微小模数 齿轮的质量相比，远远大得多，因而小模数齿轮的微量角位移误差很难、不 能被质量大得多的精密角位移传感器3直接检测出来。换言之，这种"直接测 量"系统的测量精度和测量灵敏度，对于测量微小模数齿轮来说效果不够理 想而不能被采用。
技术实现思路
本专利技术针对现有单面啮合测量技术在测量小模数齿轮时存在的不足，提 出一种，本专利技术能够实现对小模数齿轮传动误 差的高效精密测量。本专利技术针对小模数齿轮单啮测量的难题，进行原理创新，基本思想将单 向传动测量方式改变为双向同步传动测量方式，为避免两齿轮间的干涉，齿轮 芯轴与仪器主轴间采用柔性联轴器，在测量主轴转角的同时，同时测量芯轴与 主轴间的微动转角，通过信号处理，最终获取传动误差。这种单面啮合测量新原理，为解决小模数齿轮精度检测开辟了一条新途径。为了实现上述目的，本专利技术釆取了如下技术方案。小模数齿轮传动误差 测量方法，该方法是按以下步骤进行的1) 被测齿轮l、带动器2、第一测角编码器3、第一联轴器5和第一电机13 依次同轴连接；2) 测量齿轮4、柔性联轴器7、第二测角编码器8、第二联轴器14和第二 电机6依次同轴连接；3) 被测齿轮1和测量齿轮4保持单面啮合，并分别由第一电机13和第二电 机6按理论传动比/进行驱动；4) 通过第一测角编码器3检测出被测齿轮l的角位移p';5) 通过第二测角编码器8的读数头9检测出测量齿轮4相对于轴系第二测 角编码器8的角位移^;6) 通过第二测角编码器8的固定读数头11检测出测量齿轮4轴系角位移7) 得到被测齿轮l的传动误差，即切向综合误差5，具体为.-^=^—%， ^=一—￡ = 一-^^，其中/为被测齿轮l和测量齿轮4的传动比。所述的被测齿轮1和测量齿轮4的模数范围为0. lmm lmm。 本专利技术首次提出了适合于小模数齿轮传动误差测量的双向同步驱动单面啮合 测量方法，该方法采用了二轴分别驱动的原理，两轴系平行但不在同一端，因为小模数齿轮小，为了保证小模数齿轮的中心距而采用的新的轴系布局。测量齿轮4和被测齿轮1这二套驱动系统分别第一电机6和第二电机13按理论传动比驱动，被测齿轮和测量齿轮的双驱动同步控制技术是关键。这种方法克服了传统齿轮单面啮合滚动检查仪因单轴电机驱动的单面啮合传动中所固有的、大转动惯量对测量精度和可靠性的不利影响；这样就不存在小模数齿轮带动大质量轴系和编码器回转的弊病。而尽量小转动惯量的差动传感器部件提高了测量系统的测量精度和可靠性。附图说明图l为传统的单面啮合测量原理装置示意2为双向同步驱动原理装置示意3为微小角位移测量原理装置示意中1、被测齿轮，2、带动器，3、第一测角编码器，4、测量齿轮，5、 第一联轴器，6、第二电机，7、柔性联轴器，8、第二测角编码器，9、读数 头，10、第二测角编码器码盘，11、固定读数头，12、主轴，13、第一电机， 14、第二连轴器。 具体实施方法下面结合附图2、 3对本专利技术作进一步说明本实施例的测量原理是将传统的单向传动测量方式改变为双向同步驱动测量方式，其装置如图2所示，包括有两套驱动系统。 一套是测量齿轮4驱动 系统，其中包括测量齿轮4、柔性联轴器7、第二测角编码器8、第二联轴器14和第二电机6。测量齿轮4与柔性联轴器7相连，柔性联轴器7与第二测角 编码器8相连，第二测角编码器8通过第二联轴器14和第二电机6相连。这 样第二电机6通过第二联轴器14带动第二测角编码器8、柔性联轴器7、测量 齿轮4回转。另一套是被测齿轮1驱动系统。其中包括被测齿轮l、带动器2、 第一测角编码器3、第一联轴器5和第一电机13。被测齿轮1与带动器2相连， 带动器2与第一测角编码器3相连，第一测角编码器3通过第一联轴器5和第 一电机13相连。第一电机13电通过第一联轴器5带动第一测角编码器3、带 动器2和被测齿轮1回转。测量齿轮4驱动系统以及被测齿轮1驱动系统，这 二套系统分别由第二电机6和第一电机13按理论传动比驱动，而被测齿轮1 轴系和测量齿轮4轴系的实际回转角位移(p'，—，分别由同轴安装的第一测角 编码器3和第二测角编码器8检测出来。这样就不存在小模数齿轮带动大质量 轴系和圆光栅回转的弊病。被测齿轮和测量齿轮仍然必须保持单面啮合滚动， 但是容许测量齿轮4相对于第二测角编码器8有微小的角位移^ 。通过第二测 角编码器8的读数头9检测出该微小相对角位移^ (图3)，以及检测出通过 第二测角编码器8的固定读数头11检测测量齿轮4轴系角位移^ ，通过第一 测角编码器3检测被测齿轮1(和其轴系完全同步转动)的角位移一后，以计 算机软件创建的理论啮合关系式为基准(软件基准)，进行测量信息处理，得 到小模数齿轮的测量数据，最终实现小模数齿轮传动误差(切向综合误差)5 的测量。基本关系为^=仍一％， f = f-t&，其中,'为被测齿轮l和测量齿轮4的传动比。权利要求1. ，其特征在于，该方法是按以下步骤进行的1)被测齿轮(1)、带动器(2)、第一测角编码器(3)、第一联轴器(5)和第一电机(13)依次同轴连接；2)测量齿轮(4)、柔性联轴器(7)、第二测角编码器(8)、第二联轴器(14)和第二电机(6)依次同轴连接；3)被测齿轮(1)和测量齿轮(4)保持单面啮合，并分别由第一电机(13)和第二电机(6)按理论传动比i进行驱动；4)通过第一测角编码器(3)检测出被测齿轮(1)的角位移id本文档来自技高网...

【技术保护点】
小模数齿轮传动误差测量方法，其特征在于，该方法是按以下步骤进行的：１）被测齿轮（１）、带动器（２）、第一测角编码器（３）、第一联轴器（５）和第一电机（１３）依次同轴连接；２）测量齿轮（４）、柔性联轴器（７）、第二测角编码器（ ８）、第二联轴器（１４）和第二电机（６）依次同轴连接；３）被测齿轮（１）和测量齿轮（４）保持单面啮合，并分别由第一电机（１３）和第二电机（６）按理论传动比ｉ进行驱动；４）通过第一测角编码器（３）检测出被测齿轮（１）的角位移φ ′；５）通过第二测角编码器（８）的读数头（９）检测出测量齿轮（４）相对于轴系第二测角编码器（８）的角位移φ↓［２］；６）通过第二测角编码器（８）的固定读数头（１１）检测出测量齿轮（４）轴系角位移φ↓［１］；７）得到被 测齿轮（１）的传动误差，即切向综合误差δ，具体为：φ＝φ↓［１］－φ↓［２］，δ＝φ′－φ／ｉ＝φ′－＊＊＊，其中ｉ为被测齿轮（１）和测量齿轮（４）的传动比。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：石照耀，张万年，林家春，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]