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    1. 正基元齒輪 齒輪計量學(三)

      數控式齒形誤差測量儀
      利用光柵度盤測量齒形誤差的一種量儀。其測量原理如圖12-107所示,被測齒輪和光柵盤同軸安裝一起轉動,由光柵盤和角度脈沖發生器組成的數字式測角裝置,測量齒形的展開角θ,并發出角度脈沖列。測頭沿被測齒形的基圓切向安裝,當被測齒形回轉時,齒形推動測頭沿基圓切線移動,由長光柵和長度脈沖發生器組成的數字式測長裝置,測量測頭的移動量x,并發出長度脈沖列。角度和長度脈沖列同時送入專用電子計算機,并與預置程序的理論關系相比較,經數據處理后,齒形誤差即可由計算機打印或記錄出來。

      齒輪計量學 - 齒輪知識:正基元

      靠模杠桿式萬能漸開線檢查儀
      利用標準漸開線靠模形成理論漸開線,來測量漸開線齒形誤差的齒輪量儀。其工作原理如圖12-118所示,被測齒輪1與靠模8同軸安裝,滑板6通過靠模板7與靠模8的漸開線部分緊貼。當齒輪和靠模轉過φ角后,滑板移動距離s,同時與杠桿3相連的鉸鏈5也移過同樣的距離s,而杠桿3又通過鉸鏈4與帶有測量頭10的滑板2相連,并移動距離sb。測量時,調整滑板2,墊上等于基圓半徑rb的量塊,使鉸鏈4到標桿3的擺動中心o1的距離等于rb,則測頭到齒輪中心o的距離也等于rb。鉸鏈4、5移動距離與杠桿臂長成比例,即齒輪計量學 - 齒輪知識:正基元,若杠桿擺動中心到鉸鏈5的距離為齒輪工藝 - 齒輪知識:正基元則sb=rbφ(式中R為靠模漸開線基圓半徑,α為靠模板的傾斜角即壓力角),即測頭相對于被測齒輪的基本運動軌跡為理論漸開線,而當實際齒形有誤差時,使測頭又產生附加運動,并通過指示表10反映出來。

      圓盤杠桿式萬能漸開線檢查儀
      利用圓盤和杠桿機構形成理論漸開線,來測量漸開線齒形誤差的齒輪量儀。該儀器把單盤式漸開線檢查儀形成的理論漸開線用一套杠桿機構進行放大或縮小,這樣,對于不同基圓直徑的被測齒輪,就不必更換基圓盤,只要調整測頭的位置,使其位于被測齒輪基圓柱的切平面內,就可以使測頭形成的理論漸開線與齒輪實際齒形進行比較。
      圖12-119所示為該儀器的測量原理圖。被測齒輪4與基圓盤3同軸安裝,鋼帶13把基圓盤和導板12聯在一起。轉動絲杠14,鋼帶就帶動基圓盤和齒輪一起轉動。導板又通過鉸鏈9使杠桿8繞A點擺動,由于鉸鏈7的作用,使帶有測頭5的測量滑架6移動。支點A與基圓盤中心o的聯線AO平行于導板12的運動方向,因而A點到鉸鏈9的距離,總是等于基圓盤的半徑R。
      測量時,利用讀數顯微鏡1和刻度尺2調整測量滑架6,使鉸鏈7到A點的距離,也即測頭到基圓盤中心o的距離,等于被測齒輪的基圓半徑rb,這時測頭正好位于齒輪的基圓上。當基圓盤與被測齒輪一起轉過φ角時,導板12將移動一個距離s,并在杠桿的作用下,測量滑架6移動一個距離s0,按相似三角形關系就有 style="float: right",即測頭移動的距離恰好等于被測齒輪轉過φ角時的弧長,因此測頭相對于被測齒輪運動的軌跡為理論漸開線。當實際齒形有誤差時,由于實際齒面的壓迫,使測頭產生附加的位移,并通過指示表11或記錄器10表示出來,而獲得齒形誤差值。

      齒輪計量學 - 齒輪知識:正基元

      萬能小模數漸開線檢查儀
      測量小模數齒輪漸開線齒形誤差的量儀。其工作原理如圖12-120所示,轉動手輪4移動滑板3,通過鋼帶5使圓盤1和被測齒輪7旋轉。測量架6的移動是由滑板上的正切機構2來實現。正切機構的夾角按式tgφ=rj/R(式中rj為基圓半徑,R為圓盤半徑)調整。因此,測量架和滑板的位移就按rj與R的比例進行,只要將測量架的測頭調整在基圓半徑rj處,便可進行測量。
      齒輪計量學 - 齒輪知識:正基元該儀器適用于基圓半徑小于55mm,模數在0.1至1之間的低精度齒輪的齒形誤差測量。

      高精度齒形檢查儀
      測量高精度齒輪齒形誤差的量儀。其工作原理如圖12-121所示,主電機M1通過蝸桿副1帶動主軸旋轉時,固定在主軸上的圓光柵盤2和被測齒輪3便同步旋轉,期間圓光柵盤發出光柵信號,經處理后發出i個角度脈沖送入專用計算機,并換算為理論齒形所對應的S值。與此同時,被測齒輪3轉動,就推動測量頭4,而測量頭4是固定在平行片簧機構9的動片5上的。另外,激光干涉系統7的測量棱鏡6也固定在該動片上。因此,被測齒廓在測量線上移動距離S時,測量頭4和棱鏡6均移動同樣的距離S,這一移動量由干涉測量系統的二個光電接收器8接收,再經過信號處理送入專用計算機,并與理論的S值進行比較便可求得ΔS值,即為被測齒廓上任意點的實際齒形誤差。
      。

      上置式大齒輪齒形檢查儀
      置于重量超千公斤、直徑超千毫米的大齒輪上,測量大齒輪齒形誤差的一種量儀。儀器的工作原理是以測量頭的圓弧運動軌跡代替理論漸開線來進行測量的。
      齒輪計量學 - 齒輪知識:正基元如圖12-122所示,儀器的機械傳動部分是一個四桿鉸鏈機構ABCD,其對邊的長度彼此相等。固定邊BD通過刀口支承1支撐在被測齒輪的齒頂圓上,并且刀刃的中心截面通過齒輪的軸線。當四桿機構處于矩形位置時,調整曲柄AB、CD的長度,使其等于分度圓上齒面的曲率半徑ρf(齒面曲率半徑ρf等于分度圓半徑rf與分度圓處壓力角α正弦值之乘積),當曲柄AB、CD作回轉運動時,測頭2便以ρf為半徑作圓弧運動。
      求齒形誤差時,先測出實際齒形上各點對圓弧運動的偏差值Δi;然后根據簡化公式或對照表得出理論齒形上各點對理論圓弧的偏差值Δi′,則Δii′即為齒面上各點的齒形誤差。

      漸開線齒形測量范圍的確定
      按標準規定齒形誤差應在齒形工作部分內評定。因此,在測量和評定齒形誤差時必須根據齒形工作部分確定其測范圍,即確定齒形線的起測點和終測點,它們所在的圓周分別稱為起測圓和終測圓。一般選齒輪的頂圓為終測圓,修緣齒輪以修緣起點圓為終測圓。確定起測點分以下幾種情況:
      1.確定起測圓的方法
      (1)按與配對齒輪對嚙的工作圓確定。當被測齒輪1與配對齒輪2相嚙合時,被測齒輪的實際工作部分是齒頂圓與工作圓間的一段漸開線齒形。而工作圓是指通過配對齒輪齒頂圓與嚙合線交點A1的圓,其半徑為RA1,如圖12-123所示。RA1的計算式為齒輪計量學 - 齒輪知識:正基元,齒輪計量學 - 齒輪知識:正基元。式中rb1為被測齒輪基圓半徑,ra2、rb2分別為配對齒輪的齒頂圓半徑和基圓半徑,L為嚙合線上的起測長度,a為嚙合中心距,α為分度圓壓力角。
      (2)按與標準齒條嚙合的工作圓確定。在測量無配對的齒輪時,為使測量范圍稍大于齒形有效工作部分,可按與標準齒條嚙合時的工作圓計算。此時工作圓是指通過齒條的齒頂線與嚙合線的交點A2的圓,其半徑為RA2。RA2的計算式為齒輪計量學 - 齒輪知識:正基元,齒輪計量學 - 齒輪知識:正基元。式中m、z、α分別為被測齒輪的模數、齒數和分度圓壓力角。
      2.確定起測和終測展開角和展開長度的方法
      由于齒形測量是按展開角或展開長度進行的,所以確定測量范圍一般以展開角或展開長度表示。起測點A所對應的展開角和展開長度稱為起測展開角φA和起測展開長度LA;終測點B所對應的展開角和展開長度稱為終測展開角φB和終測展開長度LB。
      φA和LA根據起測圓半徑RA計算:φA=tgαA,LA=rbtgαA,其中齒輪計量學 - 齒輪知識:正基元。
      φB和LB根據齒頂圓作為終測圓計算:φB=tgαB,其中齒輪計量學 - 齒輪知識:正基元。
      式中,ra、rb分別為被測齒輪的齒頂圓半徑和基圓半徑。

      齒輪計量學 - 齒輪知識:正基元

      基節儀
      測量齒輪基節偏差的齒輪量儀,有手持式和臺式兩類。其測量方法有三種:切線接觸法、切線——點接觸法和點接觸法。
      圖12-124所示,為手持切線接觸式基節儀的一種,可測量模數為2~16mm的齒輪,指示表5的刻度值為0.001mm。測量時,以齒面為定位基準,活動量爪4經過杠桿、齒輪傳動與指示表5相聯,旋轉微動螺桿1可調節固定量爪2的位置,定位爪3在測量時作輔助定位。測量前按公稱基節組合量塊,調整指示表至零位,當測量爪與相鄰同側齒廓接觸好后,記下指示表的讀數,即為實際基節對公稱基節之差。在相隔120°處,對左右齒廓進行測量,取所得讀數中絕對值最大的作為被測齒輪的基節偏差。
      測量基節偏差應注意:儀器的測量爪與被測齒輪相鄰同側齒廓接觸點的連線,應是通過此接觸點的齒廓法線?紤]到齒頂修緣,測量爪與齒形接觸點的位置一般要離開齒頂0.5mm左右。圖12-124b是測量時,三個量爪與被測齒輪齒面接觸位置的示意圖。

      齒向檢查儀
      測量齒輪齒向誤差的專用量儀。如圖12-125所示,寬齒條形狀的測量頭2與正弦規1連在同一軸上,并可一同回轉。首先用組合量塊4調整正弦規1的傾角,使之與被測齒輪3的分度圓螺旋角一致,將指示表5調零位。
      測量時,將測量頭插入被測齒輪的齒槽內,與兩側齒面接觸,此時指示表相對于零位的偏差δ即表示正弦規的傾角誤差。此誤差可換算為被測齒輪全齒寬b上的齒向誤差。
      由于齒條形測頭同時和兩齒面接觸,所以,同時受兩齒面齒向誤差的影響,不能反映單個齒面的齒向誤差,故該儀器只適用于測量低精度的齒輪。

      光柵-激光式齒向測量儀
      利用圓光柵和激光干涉儀測量齒向誤差的儀器。其工作原理如圖12-126所示,它是采取連續測量,按一定角度(被測齒輪轉角)間隔采樣來涉取導程誤差,進而計算出齒向誤差。
      測量時,滑架沿工件軸線移動,其上固定一撥桿,撥動被測齒輪回轉。齒輪的轉角由圓光柵、零位光柵及其讀數系統組成的角度位移傳感器讀取。在滑架上裝有電感測微儀和激光干涉儀的反射棱鏡。電感測微儀用于感受被測齒輪齒向誤差,激光干涉儀用于感受滑架的實際位移量即齒輪的導程。數據采集時,角度位移傳感器經過采樣脈沖控制器發出角位移信號,并向計算機申請中斷,由計算機讀取此刻電感測微儀和激光干涉儀所測得的數值,將這些數值都存入存儲器,經過計算機數據處理即可得到齒向誤差。

      齒輪計量學 - 齒輪知識:正基元

      多齒分度臺-激光式齒向測量儀
      利用多齒分度臺和激光干涉儀測量齒向誤差的組合量儀。其結構如圖12-127所示,在測量平臺上安裝有多齒分度臺1、激光干涉儀2、測量立柱3。在測量立柱上有氣浮導軌,其上安裝測量滑座4。在測量滑座上又裝有電感測微儀5和激光干涉儀的反射鏡6。被測齒輪8裝在上頂尖7和多齒分度臺的頂尖之間,由多齒分度臺帶動回轉。測頭沿齒輪軸線的直線移動由激光干涉儀測量,其移動量等于按理論軌跡方程計算之值。這樣就使測頭與齒輪的相對運動軌跡形成一條標準螺旋線。測量時,被測齒輪隨多齒分度臺轉動一定角度,測頭相應地沿齒輪軸線移動一個理論距離,則該點的齒向誤差由測頭(電感測微儀)指示出來,如此逐點測量全齒寬,將數據送入電子計算機處理后即可求出齒向誤差。        

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