电子产品世界

准双曲面齿轮齿面的测量

准双曲面齿轮的齿面形状是复杂的三元形状，它由准双曲面齿轮制造商提供的参数而确定、用计算机计算得到。通常情况下，用计算得到的切齿机的调整参数作为切齿齿面三维坐标的测量基准，在三维坐标机上按图4左所示的格子点的位置上进行测量。

在大阪精机生产的准双曲面齿轮测量仪(HYB-35)上测量大齿轮时，和其它测量仪器一样，将依据机床的安装调整参数而建立的几何齿面作为基准值；而对与大齿轮相啮合的小齿轮，则以和大齿轮齿面共轭的齿面作为基准。这样就可能通过测量来证实齿轮副是否处于理想啮合状态。在同一台仪器上，用三维测量仪测量不同的离散点(测量点)，就能如测量渐开线齿轮一样，从齿轮的一个端面到另一个端面，沿不同的测量轨迹测量不同的齿形和齿向(图4右)。这样就可测量到齿面上的凹凸、研磨留下的台阶突跳及齿轮端部的飞边毛刺等。如图5所示，对齿形和齿向进行测量，就可以采用与渐开线齿轮相同的方法来对准双曲面齿轮的质量实施管理。

图4 准双曲面齿轮测量方法的比较

图5 HyB-35齿面测量图案

齿轮的性能分析

作为齿轮性能分析的实例，基于上述采用准双曲面齿轮测量仪的齿面测量结果进行啮合模拟仿真的相关技术介绍如下。

在该仿真中，基于准双曲面齿轮副的齿面测量数据，是相对于大齿轮理论齿面的误差和相对于小齿轮齿面的共轭齿面的误差二者合成的结果，是求出的齿轮副总的齿面误差——称其为相对齿面误差。然后再求出啮合瞬间接触点的轨迹。在啮合区的一个齿距内，按照各个接触点周围5μm啮合间隙范围来预测齿面的接触形状。进而求出基于相对误差的回转传动误差(运动误差)。利用富里哀变换，可求得传动误差的1～6次啮合谐波分量。

图6为仿真结果。利用该技术就有可能用实测值来进行仿真，而以往仅依据理论齿面数据是无法做到的。

图6 准双曲面齿轮的性能预测

近年来发表的齿轮测量技术成果

单面啮合齿形测量法

德国FRENCO公司的齿轮啮合扫描测量法，如图7所示。通常，中间为被测齿轮，两侧配置测量齿轮(齿形测量齿轮和齿向测量齿轮)进行单面啮合测量。测量齿轮的齿面经特殊处理，使它在限定范围内进行啮合，从其啮合误差数据中得到图8所示的齿面误差拓朴图。其测量齿轮的制作需要极高的制造技术。

图7 齿轮啮合扫描测量

图8 齿轮啮合扫描测量得到的齿面误差拓朴图

激光全息齿轮测量法

AMTEC公司发表了采用激光全息技术进行齿轮非接触测量的方法。在该装置上采用了图9所示的CONO光学传感器测头。齿轮回转时，根据测头位置的变化，可以测出齿轮的截面形状。图10表示采用该方法和现有的触针式测量方法，它们的测量结果是相一致的。非接触测量既不会划伤齿面，又不会因测力而使齿面产生弯曲变形。

图9 CONO干涉测头

图10 齿轮测量比较

光干涉齿面形状测量法

图11是大阪精机公司开发的、利用激光全息法对齿轮全齿面进行测量的装置构成图。图12为齿面形状测量结果。该方法能够一次测出全齿面的形状误差，但是全齿面的反射光会受到其它齿的干涉，而感光元件必须要能感受到反射光才行。因而它不能测量大螺角齿轮。

1 2 3

关键词： 齿轮测量技术 测量精度 渐开线齿轮