齿轮齿圈径向跳动的智能化测量

    0 引言

    齿轮齿圈径向跳动误差$Fr是指在被测齿轮一转范围内,测量仪的测头在齿槽内与齿高中部双面接触,测头相对于齿轮基准轴线的最大变动量。它是齿轮误差测量中的一个重要误差量,主要用来评定由齿轮几何偏心所引起的径向误差。很显然,齿轮齿圈径向跳动误差过大对于齿轮的工作平稳性、运动精度和工作时产生的噪声都会有很大的影响。而只有精确地和高效地测量了齿轮齿圈径向跳动误差,才能判断齿轮齿圈径向跳动误差是否在合理的误差范围内,保证今后齿轮能够在正常的、稳定的情况下工作。

    齿轮齿圈径向跳动误差的测量通常在齿轮跳动检查仪上进行。测量时,把被测齿轮用心轴安装在两顶尖架的顶尖之间(被测齿轮轴则直接安装在两顶尖间),用心轴轴线模拟体现该齿轮的基准轴线,使测头在齿槽内于齿高中部双面接触。测头有球形和锥形等几种形式,其尺寸大小应与被测齿轮的模数相协调,以保证测头在齿高中部双面接触。球形或锥形测头安装在指示表的测杆上,用它逐齿测量它相对于齿轮基准轴线的变动量,其中最大值与最小值之差即为齿圈径向跳动$F。

    齿轮跳动检查仪测量齿轮齿圈径向跳动误差$Fr如图1所示。

    虽然用以上这种测量方法来测量齿轮齿圈径向跳动误差$Fr是绝对可行的和可靠的,但测量时与量后的工作相当繁琐。而且,它对测量人员的专业技术知识要求很高,即使是由一名技术熟练的测量人员去逐齿测量,之后借助于计算机来分析处理这些测量数据,对于工作量也没能有太大的改观。总之,测量的精度低、效率低是采用该机械式测量仪测量齿轮齿圈径向跳动误差的一个最大缺陷。

    1 智能改造原理

    考虑到运用齿轮跳动检查仪测量齿轮齿圈径向跳动误差的如此缺陷,我们对原齿轮跳动检查仪进行了智能化改造,引进了电子计算机,使测量结果数据化,并能适应于动态显示测量数据,对测量数据也可进行后续的处理与分析,得到分析后的结果。此外,我们编译了科学的计算机软件程序,能够得到一个良好的人机交互界面,使测量工作更加轻松、高效。

    具体的过程:我们用一个较灵敏的位移传感器(测量精度等级为0.002mm)来代替百分表,装在测头上,按照刚才所说的测量步骤逐齿在齿高中部与齿轮双面接触,之后传感器会自动地将测量所获得的信号输送给电脑。这中间测量信号会经过放大、滤波电路和A/D转换,然后计算机上的数据采集卡会将测量所得数据收集、处理,由软件程序调用和显示这些数据,并分析处理这些数据。软件程序我们采用C++ Builder来编译,并且采用C++Builder编译的测量界面程序,能够表达良好的人机交互信息,可以反复多次的对单点进行测量。通过对这些测量所得的数据的运算处理,我们能够具体地分析测量结果的合理性,给所测齿轮以较正确的评价。