基于單面嚙合測(cè)量原理,研制了塑料齒輪傳動(dòng)誤差動(dòng)態(tài)試驗(yàn)機(jī),該試驗(yàn)機(jī)能夠模擬塑料齒輪實(shí)際工況,實(shí)現(xiàn)不同參數(shù)塑料齒輪空載、負(fù)載及不同轉(zhuǎn)速情況下傳動(dòng)誤差的動(dòng)態(tài)測(cè)量。重點(diǎn)介紹了該試驗(yàn)機(jī)的工作原理、組成和關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)。進(jìn)行了傳動(dòng)誤差的動(dòng)態(tài)測(cè)量試驗(yàn),并簡(jiǎn)要分析了空載、負(fù)載、不同轉(zhuǎn)速時(shí)傳動(dòng)誤差的變化。試驗(yàn)結(jié)果表明,該試驗(yàn)機(jī)能實(shí)現(xiàn)塑料齒輪傳動(dòng)誤差的快速測(cè)量,為提高塑料齒輪的傳動(dòng)性能、改進(jìn)塑料齒輪的設(shè)計(jì)提供了可靠手段。 

【文章來(lái)源】：機(jī)械傳動(dòng). 2019,43(09)北大核心

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【部分圖文】：

齒輪單面嚙合原理2試驗(yàn)機(jī)工作原理及總體設(shè)計(jì)

，用于測(cè)量主動(dòng)齒輪軸系和從動(dòng)齒輪軸系的實(shí)際回轉(zhuǎn)角。軸B末端安裝有磁滯制動(dòng)器，為齒輪提供模擬負(fù)載，通過(guò)控制磁滯制動(dòng)器可調(diào)整負(fù)載大小，軸系上還安裝了轉(zhuǎn)矩傳感器，可采集負(fù)載數(shù)據(jù)。同時(shí)安裝了直線光柵，用于測(cè)量齒輪嚙合時(shí)的中心距。將圓光柵采集得到的轉(zhuǎn)角信號(hào)通過(guò)細(xì)分器細(xì)分之后經(jīng)DSI卡整合，再進(jìn)入數(shù)據(jù)采集卡傳送到工控機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后可獲取測(cè)量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)塑料齒輪傳動(dòng)誤差的測(cè)量。轉(zhuǎn)矩傳感器和光柵同步采樣，采樣信號(hào)由工控機(jī)發(fā)出。圖2動(dòng)態(tài)試驗(yàn)機(jī)工作原理2.2總體設(shè)計(jì)試驗(yàn)機(jī)整體結(jié)構(gòu)如圖3所示，采用臥式結(jié)構(gòu)，兩軸系的平行度易于保證，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。主要組成包括：底座、伺服電機(jī)、主動(dòng)齒輪軸系、從動(dòng)齒輪軸系、轉(zhuǎn)矩傳感器、磁滯制動(dòng)器。主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。為了精確地控制齒輪嚙合時(shí)的中心距，在Y方向上設(shè)計(jì)有長(zhǎng)光柵，實(shí)時(shí)反饋中心距數(shù)值。圖3動(dòng)態(tài)試驗(yàn)機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)包括：①測(cè)量對(duì)象：5級(jí)及以下精度（ISO1328-1：2013）的塑料直/斜齒輪；②模數(shù)范圍：0.2~1mm；③最大轉(zhuǎn)速：500r/min；④最大轉(zhuǎn)矩：1.2Nm；⑤測(cè)量項(xiàng)目：傳動(dòng)誤差。影響試驗(yàn)機(jī)測(cè)量精度的主要因素包含3方面：①機(jī)械系統(tǒng)誤差，主要包括軸系徑向跳動(dòng)、軸系軸向跳動(dòng)、兩軸安裝傾角、齒輪安裝偏心引入的誤差；②標(biāo)準(zhǔn)量誤差，主要包括圓光柵傳感器的系統(tǒng)精度引入的誤差；③信號(hào)處理與算法誤差。主要包括細(xì)分器及讀數(shù)卡精度、電氣系統(tǒng)穩(wěn)定性、算法引入的誤差。綜合以上各項(xiàng)誤差，經(jīng)分析其測(cè)量誤差為4.7μm，能滿足5級(jí)精度塑料齒輪測(cè)量要求。145

機(jī)械傳動(dòng)2019年3動(dòng)態(tài)試驗(yàn)機(jī)的組成3.1主機(jī)系統(tǒng)試驗(yàn)機(jī)的主機(jī)由床身、主動(dòng)單元和從動(dòng)單元三大部分組成。床身作為試驗(yàn)機(jī)的基礎(chǔ)，支撐起主動(dòng)單元和從動(dòng)單元。主動(dòng)單元與從動(dòng)單元通過(guò)精密導(dǎo)軌與床身單元相連接。主機(jī)的關(guān)鍵部件是精密軸系。一般儀器通常采用密珠軸系，由于本試驗(yàn)機(jī)整體尺寸較小，密珠軸系結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，因而采用了高精密角接觸球軸承，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。圖4主動(dòng)齒輪軸系結(jié)構(gòu)3.2測(cè)控系統(tǒng)試驗(yàn)機(jī)的測(cè)控系統(tǒng)如圖5所示，主要由運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、信號(hào)采集系統(tǒng)組成，均通過(guò)工控機(jī)實(shí)現(xiàn)。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包括電機(jī)控制和負(fù)載控制，電機(jī)控制由配套的伺服驅(qū)動(dòng)器完成，負(fù)載控制由配套的程控電源完成。其中，伺服驅(qū)動(dòng)器和程控電源都可以和工控機(jī)進(jìn)行通訊。電機(jī)和磁滯制動(dòng)器也可以通過(guò)軟件控制，既可聯(lián)機(jī)工作也可脫機(jī)工作。信號(hào)采集系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)矩傳感器、主從動(dòng)齒輪軸系圓光柵、直線光柵以及數(shù)據(jù)采集卡，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)角、中心距信號(hào)的采集。光柵信號(hào)、轉(zhuǎn)矩信號(hào)可同步采集，通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)入工控機(jī)中，由動(dòng)態(tài)試驗(yàn)機(jī)軟件處理，最后得出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。圖5測(cè)控系統(tǒng)框圖3.3測(cè)量軟件軟件是測(cè)控系統(tǒng)的靈魂，是系統(tǒng)測(cè)試與控制功能實(shí)現(xiàn)的途徑。該動(dòng)態(tài)試驗(yàn)機(jī)軟件在計(jì)算上使用VC++進(jìn)行編程和設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)誤差數(shù)據(jù)的接收、顯示、精度計(jì)算等。整體采用模塊化設(shè)計(jì)，包括參數(shù)管理、運(yùn)動(dòng)控制、信號(hào)采集、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)管理等模塊。操作流程如圖6所示。對(duì)試驗(yàn)機(jī)的測(cè)控軟件進(jìn)行操作，輸入被測(cè)齒輪的參數(shù)，計(jì)算出齒輪單面嚙合時(shí)的理論中心距數(shù)值，根據(jù)計(jì)算結(jié)果調(diào)整兩齒輪中心距位置，確保兩齒輪保持單面嚙合回轉(zhuǎn)。在運(yùn)動(dòng)控制區(qū)，輸入電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，輸入負(fù)載小大，參數(shù)設(shè)置好后進(jìn)入自動(dòng)測(cè)量?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]小模數(shù)齒輪測(cè)量：現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J]. 石照耀,張萬(wàn)年,林家春.  北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2008(02)



本文編號(hào)：3521308