渐开线锥形齿轮精密测量原理及方法.docxVIP

渐开线锥形齿轮精密测量原理及方法贺敬良 ,吴序堂(西安交通大学机械工程学院 , 陕西 西安 710049)摘要 : 渐开线锥形齿轮由于同时存在锥度和螺旋角 ,使得其固定弦齿厚无法精确测量 ,也没有公法线 。针对锥形齿轮的齿形特点 ,提出了一种利用钢球同时测量齿轮大 、小端外点跨距的新方法 ,并推导了理论计算公式 ,从而 实现了锥形齿轮在磨削等精加工过程中 ,其齿厚和锥度误差的在线精确测量 。该方法经大量实际应用 ,证明了理论分析正确 ,测量方法可行 。关键词 : 计量学 ; 锥形齿轮 ; 跨球距 ; 齿厚 ; 锥度中图分类号 : TG86文献标识码 : A文章编号 : 100021158 (2003) 0320177204Principle a nd Met ho d of Pre ci sio n Me a s ure me ntfo r Co nic al Involut e Ge ar sHE J ing2liang ,WU Xu2tang( College of Mechanical Engineering ,Xi’an Jiaotong University ,Xi’an , Shanxi 710049 ,China)Abstract : There is no common normal in the conical involute gear and the fixed chordal tooth thickness can notbe measured accurately because of the coexistence of helix angle and taper. According to the characteristics of the conical involute gear flank profile , a new method which can perform on - line accurate measurement of tooth thickness and taper error , and can make it possible to control the finished size of the gear in hobbing and grinding is developed by means of measuring the over2ball distance of the gear two2end through exact steel ball . The method has been veri2 fied by experiments. Thus new theoretical formulae to calculate over2ball distance are studied.Key words : Metrology ; Conical involute gear ; Over2ball distance ; Tooth thickness ; Taper与轮齿的干涉 ,影响了测量精度 。本文根据渐开线锥形齿轮齿形几何特点 ,在深入分析了齿间两侧与 钢球不对称接触情况基础上 ,推导了齿轮大 、小端外点跨距的理论计算公式 ,并提出了利用钢性测球同 时测量两端外点跨距以控制齿 厚 和 锥 度 误 差 的 方 法 ,从而实现了锥形齿轮在磨削等精加工过程中的 在线精确检测 。1引言渐开线锥形齿轮 (变齿厚齿轮) 在垂直于其轴线的各截面中变位系数是呈线性变化的 ,因此 ,其齿顶 和齿底位于不同的圆锥面上 ,沿轴线方向上各个端 剖面中的齿厚也是在逐渐变化的 。按照通常的渐开 线齿轮精度测量方法 ,由于锥形齿轮的左 、右齿侧面不对称 ,轮齿两侧 齿 形 角 及 基 圆 半 径 也 不 相 同 , 因 此 ,它们不具有公法线 。而在测量齿轮大 、小端任意 半径固定弦齿厚时 ,轮齿螺旋角又造成了量具量爪2测量原理及几何计算利用钢性测球在线检测锥形齿轮大 、小端齿厚收稿日期 : 2002 - 05 - 13 ; 修回日期 : 2002 - 09 - 29作者简介 : 贺敬良 (1963 - ) ,男 ,新疆乌鲁木齐人 ,西安交通大学博士生 ,主要从事复杂齿面设计 、加工及 CADΠCAM 研究 。178计量学报2003 年 7 月和锥度误差的方法 ,是将两个半径为 RB 的精确钢球紧贴磁性平板参考面 ,放入锥形齿轮直径相对的 齿槽内 (对奇数齿 ,一钢球放在离直径相对位置最近 的齿间内) ,从而测量该两球的外点跨距 M 值 。测 得的 实 际 M′值 与 公 称 值 M 之 差 ( 即 ΔM = M′- M ) ,可以用来反映齿轮的齿厚