[發明專利]一種齒輪齒距誤差的快速測量方法

有效

• 申請號: 201210346012.0
• 申請日: 2012-09-18
• 公開（公告）號: CN102865807A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 周杏鵬;姚喻;尹斌;王曉俊;方仕雄
• 申請（專利權）人: 東南大學;南京新思維自動化科技有限公司
• 主分類號: G01B7/14
• 分類號: G01B7/14;G01B7/02
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 顧伯興

技術領域

本發明涉及一種齒輪齒距誤差的快速測量方法。?

背景技術

影響齒輪傳動穩定性及準確性的參數主要包括：齒形誤差，齒距誤差和齒向誤差；其中齒距誤差是一個重要參數。在傳動過程中，齒距誤差指標的超差，會引起明顯雜音，增加齒輪磨損，降低壽命，為此，齒輪生產廠家必須確保齒距誤差控制在一定范圍內。?

齒距誤差指標包含單齒齒距偏差?和齒距累積誤差。單齒齒距偏差指分度圓上（允許在齒高中部），實際齒距與公稱齒距之差；齒距累積誤差是指分度圓上（允許在齒高中部），任意兩個同側齒面的實際弧長與公稱弧長的差值中的最大絕對值；k個齒距累積誤差△F_pk是k個齒距間的實際弧長與公稱弧長的最大差值（此處定義參考《齒輪手冊2000版下冊》第27篇第16頁）。針對針對單齒齒距偏差和齒距累積誤差兩項指標，一般公司要求抽檢合格即可，但部分要求嚴格的國外廠商為保證其產品質量，需要此兩項指標百分之百合格，所以齒輪生產公司需要在齒輪產品出廠時全部檢測通過后方可交付客戶。?

一般測量齒輪齒距誤差的儀器有萬能測齒儀、三坐標測量儀、CNC齒輪測量中心等，其測量方法一般有機械測量法、激光法、電感式長度傳感器法、非接觸式磁感應傳感器法。在需要出廠全檢的情況下，齒距檢測效率是影響產量的重要因素，為提高生產效率，必須采用快速測量的方式，最大程度的降低檢測時間，而非接觸式磁感應傳感器可以很好地滿足快速測量的要求。?

目前使用非接觸式磁感應傳感器快速測量齒距誤差的一般方法是：使用電機帶動齒輪旋轉，等待電機及齒輪轉速達到并穩定在設定轉速后才開始測量。傳感器輸出高低電平信號，測量信號的周期，并根據標準轉速和標準齒距換算出時間值代表的齒距值，進而計算齒距誤差。?

這種測量方法一般包含3個步驟：?

1.??????電機啟動，帶動齒輪同軸旋轉，電機開始加速；

2.??????測量轉速，直到轉速達到允許誤差范圍，電機轉速運行平穩；

3.??????開始測量齒距。

上述測量齒輪齒距誤差的方法存在如下不足：?

齒輪出廠全檢需要盡量短的測量時間，而上述方法中，電機及齒輪開始旋轉后，都需要等待運行一段時間至電機轉速穩定后才開始測量，這樣每個工件的測量時間中都包含一段啟動的時間，嚴重限制了測量的效率。

發明內容

本發明的目的是克服傳統齒輪齒距誤差測量方法中測量時間長，測量效率低下的缺點，提出了一種在電機啟動后近似勻加速階段內即開始并完成全部齒距誤差測量的方法，縮短測量時間，提高齒輪檢測效率。?

為實現以上目的，本發明提供一種齒輪齒距誤差的快速測量方法，包括編碼器和非接觸式磁感應傳感器，使用非接觸式磁感應傳感器測量被測齒輪齒距，使用編碼器精確測量被測齒輪轉速。電機啟動后驅動被測齒輪旋轉，在近似均加速升速階段內即開始連續采集齒輪磁感應傳感器及編碼器的輸出信號；根據編碼器信號計算出各時刻齒輪瞬時轉速、根據非接觸式磁感應傳感器脈沖信號計算各齒距并進行變轉速補償，從而快速和淮確地計算出被測齒輪的全齒誤差和單齒誤差。?

進一步的，本發明一種齒輪齒距誤差的快速測量方法，近似勻加速升速階段為啟動瞬間轉速不穩定過程到啟動結束過沖振蕩不穩定過程的中間一段測量時間段。?

進一步的，本發明一種齒輪齒距誤差的快速測量方法，根據測量到的近似勻加速升速階段內各時刻齒輪瞬時轉速，對齒距進行變轉速補償。?

結合上述設計，本發明一種齒輪齒距誤差的快速測量方法包括以下步驟：?

步驟A，判斷齒輪開始旋轉并加速。齒輪開始旋轉后，根據編碼器的輸出信號，連續采集并實時計算轉速，當判斷轉速超過設定的最小轉速后，就可以避開啟動瞬間轉速不穩定過程，開始測量非接觸式磁感應傳感器的輸出信號；

步驟B，信號測量。非接觸式磁感應傳感器的輸出為開關量信號，測量其信號周期，用于計算對應齒的齒距；同時測量編碼器的輸出，并記錄下每個脈沖的時間點，用于計算瞬時轉速；

步驟C，齒距計算。假設被測齒輪有N個齒，測量一圈后，得到N個非接觸式磁感應傳感器信號周期數據，此數據與每個齒一一對應；根據編碼器脈沖信號，使用測周法計算每小段的平均轉速；將離散的分段平均轉速通過最小二乘法擬合出一圈的轉速曲線；根據轉速曲線和每個齒的時間值數據按照如下公式計算每個齒的長度：