齿距误差测量及分析数字化研究

项目四 典型零件主要参数精度检测| 279 |2．任务实施步骤（1）将被测齿轮套在心轴上，心轴装在仪器的两顶尖之间。

心轴与顶尖间的松紧要适当，以能灵活转动而没有轴向窜动为宜。

（2）根据被测齿轮模数选择适当的球形测头，并安装在指示表10的测量杆下端。

（3）旋转纵向移动手轮3，调整滑板2的位置，使指示器测头位于齿轮宽的中部。

调节升降螺母7和指示表提升手柄9，使测头位于齿槽内。

调整指示表10的零位，然后开始测量。

（4）逐齿测量，每测一齿，必须抬起指示表提升手柄9，使指示表测头离开齿间。

测量一圈，记下指示表读数，将记录数据填写在实训任务书中。

（5）处理测量结果（其中最大读数与最小读数之差即为∆F r ），根据齿轮的技术要求，查出齿圈径向跳动公差F r ，并判断被测齿轮的合格性。

实训任务书 用径向跳动检查仪检测齿圈径向跳动四、用万能测齿仪检测齿轮齿距偏差（∆f pt ）及齿距累积误差（∆F p ） 1．计量器具及检测原理说明齿距偏差∆f pt 是指在分度圆上实际齿距与公称齿距之差。

齿距累积误差∆F p 是指分度圆上任意两个同侧齿面间的实际弧长与公称弧长的最大差值。

齿轮齿距偏差∆f pt 及齿距累积误差∆F p 通常用周节仪或万能测齿仪进行测量。

本任务采用万能测齿仪进行测量。

齿距累积误差一般采用两种测量方法（相对法和绝对法），本任务采用相对法测量。

相对测量法是以被测齿轮上任一实际齿距作为基准，将仪器指示表调为零，然后沿整个齿圈依次测出其他实际齿距与作为基准的齿距的差值（称为相对齿距偏差），经过数据处理求出∆F p （同时也可求得齿距偏差∆f pt ）。

万能测齿仪是应用比较广泛的齿轮测量仪器，除测量圆柱齿轮的齿距、基节、齿圈径向。

大齿轮精度测量技术现状大齿轮作为机械传动系统的关键部件，在各种工业领域中广泛应用。

其传动效率、耐久性、稳定性和可靠性都与其精度密切相关。

因此，大齿轮精度的测量技术也变得越来越重要。

本文将介绍当前大齿轮精度测量技术的现状。

1. 传统大齿轮精度测量方法1.1 齿宽法齿宽法是直接测量大齿轮齿宽并计算齿距误差来确定齿轮精度的方法。

此方法通常使用指示器和针对性的测量装置来测量齿宽。

缺点是只能测量少数齿，难以反映大齿轮的整体误差。

1.2 滚动法滚动法是通过量测齿间间隙进行计算齿距误差，以评估大齿轮精度的方法。

其主要原理是将大齿轮与小齿轮连接，旋转大齿轮和小齿轮，并通过测定间隙来识别齿距误差。

传统方法的缺陷主要是运行不稳定，人为因素影响大，准确性较低，并且不能满足现代制造技术对精度、速度和效率的要求。

2.1 光学测量技术光学测量技术在大齿轮精度测量中的应用已经越来越受欢迎。

这些技术包括激光干涉仪、激光测距仪、光栅测量传感器和高速摄像机等。

激光干涉仪和激光测距仪是通过将激光束照射到齿轮表面来扫描和测量齿面上的规则性超过一个圆周。

光栅测量传感器依靠引导光束测量齿轮齿宽和向量。

高速摄像机可实时记录大齿轮的变形过程，精度高，但要求较高的光源、设备和技术。

数字测量技术是基于数字化技术的精度测量，常用的测量设备有3D扫描仪、CMM测量仪、光学投影仪等。

其中，3D扫描仪使用激光扫描技术来捕捉大型齿轮的表面数据，并将测得的数据点云转换为SGP文件进行精度检测和分析。

CMM测量仪是一种非接触式的量测装置，通过变形测量和控制大齿轮的运动来测量磨损和误差。

另外还可利用手持式或固定式激光扫描仪分别测量大齿轮的外形和齿形。

光学投影仪主要适用于大批量大齿轮检测，可通过快速、自动化、高精度的影像测量技术实现3D表面精度测量。

随着先进的制造技术的增长和使用，大齿轮精度测量技术也在不断改进和发展。

随着传感器技术的发展，人们可以利用多种类型的传感器采集和处理大量数据。

精密齿轮齿距偏差测量技术摘要：齿轮作为当机械设备中重要的组成元件，已经遍布在汽车、航天以及精密测量仪器等领域。

齿轮的测量精度高低，不仅与选取的测量方法有关，还与测量设备本身的精度有关，选取的测量设备越合适，测量设备的精度等级越高，进而提高齿轮的制造精度。

齿轮技术从最开始的量具测量到“ToothSurfacetester”、机械式展成式测量、坐标法测量直到20世纪80年代，日本推出非接触齿面分析机FS-35，标志着非接触式测量的开始。

在齿轮的测量技术上，经历了“以机械为主”到“机电结合”，直至当今的“光机电”与“信息技术”综合集成的演变。

关键词：精密齿轮；齿距偏差；测量引言齿轮的设计和制造水平直接影响到产品的成本、质量和寿命。

随着齿轮加工过程和制造精度的提高，对齿轮进行高精度检测的需求也在增加。

目前，检测齿轮有两个方法：一是使用三坐标测量机的齿轮模块或者齿轮测量中心测量齿轮，该方法在目前的实际测量中占统治地位；二是在机齿轮测量技术，利用齿轮加工机床伺服运动系统自身进行齿轮旋转以补充齿轮测量，该技术使得加工与测量几乎同步，也是当前齿轮测量的发展方向。

1精密齿轮概述精密齿轮按照标准等级划分为13个级别，从0级值12级，其中0级的精度最高，12级的精度最低。

在机械设计以及实际应用过程中依据其用途、使用条件、圆周速度等作为精度选择的依据，其中测量类齿轮精度选择2~5级；航空发动机选择4~8级；通用减速器选择6~9级。

齿轮的精度等级还对加工工艺的选择有影响，不同精度等级的齿轮所选择的加工工艺也不同，5级精度齿轮，在精密齿轮机床上进行齿面精加工；6级精度齿轮，在高精密齿轮机床上进行齿面精加工后还需要进行磨齿；7级精度齿轮，在高精密齿轮机床上进行齿面精加工后需要进行淬火，然后进行磨齿等工艺，总的来说齿轮的精度等级越高，加工工艺越复杂。

同样，齿轮的精度等级也影响测量方法的选择。

例如，测量分度圆弦齿厚和弦齿高时需要以齿顶圆为基准，此时需要齿顶圆的精度高，否则影响分度圆弦齿厚和弦齿高的测量精度。

一种高效的齿轮齿面偏差在机测量方法研究An efficient on-machine measuring method of gear tooth error周雯超，朱晓春，丁文政，孙晓敏ZHOU Wen-chao, ZHU Xiao-chun, DING Wen-zheng, SUN Xiao-min（南京工程学院 江苏省先进数控技术重点实验室，南京 211167）摘 要：提出了一种在保证测量精度的前提下，提高齿轮齿面偏差在机测量效率的方法。

首先根据渐开线齿廓，建立了齿轮齿面的测量模型；然后依据该模型，优化了齿面偏差在机测量过程中的测量点；最终实现齿轮齿面偏差的快速测量。

重点研究了测量区域的确定、基于法曲率半径的测量点数量规划以及Hammersley序列的测量点分布规划。

通过搭建的齿轮在机测量试验台，对此方法的有效性进行了在机测量实验，并与齿轮测量仪的测量结果对比，实验证明:该方法在保证测量精度的同时可使选取的测量点更加合理、数据处理容易实现且测量效率得到提升。

关键词：齿面偏差；在机测量；测量点优化中图分类号：TG86 文献标识码：B 文章编号：1009-0134(2018)10-0014-05收稿日期：2018-04-23基金项目：江苏省高校自然科学研究项目（14KJA460003）；国家自然科学基金（51405220）；江苏省自然科学基金 （BK20140764）作者简介：周雯超（1993 -），女，江苏常州人，硕士研究生，研究方向为先进数控技术。

0 引言齿轮测量是确保齿轮质量和精度的关键步骤[1]，在传统的齿轮制造过程中，齿轮的误差测量是通过独立的齿轮测量仪器来完成的[2]，这种工艺过程增加了齿轮制造过程的成本和制造周期，另外对于高精度和大尺寸的齿轮，离线测量会给高精度齿轮的二次装夹以及大齿轮的搬运过程带来很大麻烦。

因此，充分利用数控磨齿机床工已有的数控轴，开发在机测量功能，构成一个具有加工和测量功能的齿轮制造的闭环系统，能大大提高齿轮加工质量和效率。

减速器齿形误差测量分析及其影响减速器是一种常用的机械传动装置，它通过降低驱动轴的转速，提高输出扭矩来实现传动效果。

而在减速器的制造过程中，齿轮的质量和精度对其性能起着至关重要的作用。

其中，齿形误差是影响减速器传动效率和稳定性的重要因素之一。

本文将探讨减速器齿形误差的测量分析以及其对传动性能的影响。

一、减速器齿形误差的测量方法减速器齿形误差的测量是通过专业的测量设备进行的。

常见的测量方法有两种：齿轮测试机测量法和示波器测量法。

1. 齿轮测试机测量法齿轮测试机是一种专门用于测量齿轮齿形误差的设备。

它通过将待测齿轮和标准齿轮装上测试台，通过齿轮的啮合运动，测量出其齿形误差。

该方法测量结果准确可靠，广泛用于工业生产中。

2. 示波器测量法示波器测量法是一种简便的测量方法，适用于小批量生产或样品检测。

该方法通过将待测齿轮和标准齿轮连接为一组闭环系统，然后将示波器连接到系统上，通过测量齿轮的转动情况，分析出齿形误差。

尽管该方法相对于齿轮测试机测量法来说精度较低，但在一些小型设备中仍然具有一定的应用价值。

二、减速器齿形误差的分析减速器齿形误差对传动性能有着重要的影响。

其主要表现在以下几个方面：1. 传动效率下降齿形误差会导致齿轮啮合时的滑动和相对位移增加，使传动效率下降。

此外，齿形误差还会使齿轮产生噪音和振动，进一步降低传动效率。

2. 传动误差增大齿形误差会使啮合处的载荷不均匀分布，导致齿轮之间的相对运动出现误差。

传动误差的增大会使整个传动系统的工作不稳定，甚至引发传动故障。

3. 寿命和可靠性降低齿形误差会导致齿轮的磨损加剧，进而缩短减速器的使用寿命。

此外，齿形误差还容易引起齿轮间的卡滞、卡齿等问题，严重影响减速器的可靠性。

三、减速器齿形误差的改进措施为了提高减速器的传动性能，降低齿形误差的影响，可以采取以下改进措施：1. 选用高精度的原材料减速器的齿轮制造材料应具有较好的强度和耐磨性能，以降低齿轮的磨损和变形。

实验五齿轮齿厚偏差的测量一、实验目的1、掌握测量齿轮齿厚的方法。

2、加深对齿轮齿厚偏差定义的理解。

二、实验内容用齿轮游标卡尺测量齿轮的齿厚偏差。

“模数”是指相邻两轮齿同侧齿廓间的齿距t与圆周率π的比值(m＝t/π)，以毫米为单位。

齿轮计算公式：外径=模数X（齿数+2）实验六表面粗糙度的测量国家标准规定的评定表面粗糙度的参数为Ra、Rz、Ry，这三项均属高度特性参数（按微观不平的高度值区分表面粗糙度的优劣）。

其常用的测量仪器有：光切法显微镜、干涉显微镜和电动轮廓仪等。

随着科学技术的进步，测量表面粗糙度的方法和仪器也在不断进步和完善。

实验目标：1．表面粗糙度测量仪测量表面粗糙度的原理及方法。

2、加深对表面粗糙度评定参数的Ra、Rz的理解。

实验内容：用TR201手持式粗糙度仪测量表面粗糙度。

三、测量原理测量工件表面粗糙度时，将传感器放在工件被测表面上，由仪器内部的驱动机构带动传感器沿被测表面做等速滑行，传感器通过内置的锐利触针感受被测表面的粗糙度，此时工件被测表面的粗糙度引起触针产生位移，该位移使传感器电感线圈的电感量发生变化，从而在相敏整流器的输出端产生与被测表面粗糙度成比例的模拟信号，该信号经过放大及电平转换之后进入数据采集系统，DSP 芯片将采集的数据进行数字滤波和参数计算，测量结果在液晶显示器上读出，也可在打印机上输出，还可以与PC 机进行通讯。

四、测量操作测量前的准备a. 开机检查电池电压是否正常；b. 擦净工件被测表面；c. 参照图2-1、图2-2，将仪器正确、平稳、可靠地放置在工件被测表面上；d.参照图传感器的滑行轨迹必须垂直于工件被测表面的加工纹理方向。

2、将工件放在平台（或V型块）上，置于传感器的正下方，然后调整高度，使传感器接近工件，当传感器即将接近工件时，一定要放慢传感器的下降速度，当传感器接触工件后，要仔细观察触针位置。

轴向测量圆柱形工件时，可将工件放在随机配置的V 型块上，该V 型块的中心线与传感器的触针处在同一垂直平面中，即传感器接触工件后所测量是圆柱形工件最高点的母线。

实验九齿轮齿距偏差及齿距累积误差测量一、测量原理及器具齿轮的齿距偏差Δfpt是分度圆上任意两同侧齿面间的实际弧长与公称弧长之差（允许在齿高中部测量）。

Δfpt影响齿轮传动的平衡性。

齿轮的齿距累积误差ΔFp是分度圆上任意两同侧齿面间的实际弧长之差的最大绝对值（允许在高分子高中部测量）。

ΔFp影响齿轮传动的运动精度。

齿轮的齿距偏差和齿距累积误差可采用绝对法或相对法进行测量。

绝对测量法的实质是直接将分度圆上一个齿距的实际弧长与相就的公称弧长进行比较，测出每一个实际的齿距角偏差Δfpti，通过数据处理求出齿距偏差Δfpt和齿距累积误差ΔFp。

相对测量法所依据的是角度测量的圆周封闭原则，即：闭合的圆周角为360°。

测量时先以任意一个齿距作为初始基准（为便于计算，将仪器的指示表调至零位），然后沿着整个齿圈逐齿测量出各齿距的相对偏差。

根据四周封闭原则，若第一个初始基准的齿距角误差为零，则各齿的相对偏差的累计之和必为零，若不为零，则说明初始基准的齿距角存在误差，并将这一误差代人了各齿的相对偏差值中。

经过数据处理，可消除这一系统误差，得到齿轮的实际齿距偏差Δfpt和齿距累积误差ΔFp。

二、测量器具主要技术指标齿距测量仪：指示表分度值：0.001mm可测齿轮模数范围：2～16 mrn可测齿轮精度：7～11级三、测量步骤：1、将指示表6装在仪器的表座中，使批示表测头与杠杆相接触，然后用螺钉7固紧（如图）。

2、将固定量爪8按被测齿轮模数调整到模数标尺的相应刻度线上，用螺钉5固紧。

3、将仪器置于检验平板上，注意必须使仪器底面上的三个支点均与平板表面相接触，使固定量爪3、活动量爪4分别与分度园附近的两相邻同名齿廓相接触，并使批示表具备一定的压缩量。

然后调整两定位支脚1，使其末端与齿顶圆相接触，用螺钉2固紧，旋转指示表壳，使指针对零，以调零的这个实际齿距作为测量基准。

4、顺序逐齿测量各实际齿距相对于基准齿距的偏差，记下读数。

齿距误差测量及分析数字化研究作者：金志平韩建明肖义成来源：《数字技术与应用》2010年第10期摘要：本文阐述了齿距误差测量的数字控制及数据处理系统。

整个系统应用C++作为开发工具，吸取了面向对象和可视化并重的优点，系统操作方便、界面人性，具有一定的独立性，可根据用户要求进行补充和完善。

该系统的研发，为齿轮测量及误差分析提供了一种高效、可靠的方法，同时为后续研发提供了借鉴。

关键词：齿轮齿距误差测量数字化系统C++中图分类号：TG86 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2010）10-0063-021 引言齿轮传动的应用极其广泛，它涉及到现实社会的各个领域，随之带来的是对齿轮检测设备的考验，它是我国齿轮测量仪器制造业当前所面临的一项重要而紧迫的任务。

齿轮误差中的齿距累积总误差(Fp)和单个齿距极限偏差（fpt）是反映齿轮精度的两项重要指标。

传统的齿距偏差及齿距累积误差测量,多采用手持式齿距仪，见图1。

该测量方法存在测量不稳定、人为因素影响大、数据处理冗繁且不易检查等缺点，在齿轮误差测量中具有典型性。

因此，我们把齿距误差测量系统作数字化研究。

2 数字化设计方案针对传统测量及数据处理的问题，我们提出单个齿轮齿距偏差及齿距累积总误差测量及分析数字化系统研究方案。

2.1 人机界面设计提供人和计算机交流的窗口，人机界面设计是系统设计过程的一部分，所以必须结合到现代系统开发方法中去，系统设计必须根据用户的需要来确定，而不能由功能过程需求或硬件限制等来推动。

2.2 传动系统它是完成实现数字化测量的执行机构。

包括被测齿轮的精密转位、测量仪的精密移动、传感器的正确安装、转动台架与移动台架的精密相对位置等。

2.3 电器控制系统它是完成传动系统这一执行机构的控制系统。

涉及电器控制设计，电器控制元件的匹配及软件。

2.4 数据分析部分它是实现测量后数据采集及数据分析。

涉及A/D转换和数据分析软件。

3 数字化研究的实施通过上面的分析，我们知道整个数字测量系统主要由传动系统、测量和数据采集及数据转换系统、控制系统、数据分析等系统组成。