齿轮齿圈径向跳动测量仪设计
日期 2018年3月20日 【】齿轮齿圈径向跳动是齿轮很重要的一个参数，在齿轮使用时对设备的影响很大，本课题就是设计一台齿轮齿圈径向跳动测量仪来对齿轮的径向跳动进行测量。在设计过程中，分别从毛坯的选择，制造方法，设计原理等方面对该仪器的各零件进行了设计，并且对该仪器的传动方式进行了介绍，选用电感式传感器来精读，因为它相对于其他的传感器较控制方便、成本低、装置简单，由于本人在电路知识方面上的匮乏，没有在电路方面作详细的叙说。
目录
一、绪论 1
（一）测量器具的分类 1
（二）圆柱齿轮参数和误差测量 1
（三）齿轮跳动检查仪简介 2
二、齿轮跳动检查仪的设计 3
（一）测量原理 3
（二）设计方案 3
（三）底座设计 3
（四）台面设计 6
（五）传动装置的选择设计 7
（六）顶针设计 10
（七）左顶针架设计 11
（八）右顶针架设计 12
（九）立柱的设计 12
（十）立柱支撑台的设计 12
（十一）测量座的升降运动 13
三、传感器在测齿轮径向跳动量上的应用 14
（一）传感器的含义及选用 14
（二）测量的工作过程 14
（三）传感器及其信号处理电路 14
四、仪器的维护保养 17
（一）适用范围 17
（二）仪器的维护保养 17
总结 18
致谢 19
参考文献 20
附录1：齿轮和切削加工技术 21
附录2：设计图纸 25
一、绪论
（一）测量器具的分类
测量器具可按其测量原理、结构特点及用途可分为以下四类：
（1）基准量具
测量中体现标准量的量具。其中，体现固定量值的标准者量为定值基准量具，如基准米尺、量块、角度快、直角快等；体现一定范围内各种量值的标准量值为变值基准量具，如刻度尺、刚皮 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
尺、量角器等。
（2）极限量规
没有刻度的，用以检验零件尺寸或形状、相互位置的专用检验工具。它只能判断零件是否合格，而不能得到具体数值的测量结果。
（3）检查夹具
也是一种专用检验工具，可迅速方便地检查更多或等复杂的参数。
（4）通用测量器具
有刻度，可测量一定范围内各种尺寸的零件并得到具体数值。
通用测量器具有以下几种类型：
1）游标量具：游标卡尺，游标高度尺及游标量角器等。
2）微动螺旋量具：千分尺，内径千分尺，深度千分尺等。
3）机械量具：百分表，千分表，杠杆齿轮式比较仪，扭簧比较仪等。
4）光学量仪：光较仪，测长仪，投影仪，干涉仪等。
5）气动量仪：水柱式气动量仪，浮标式气动量仪等。
6）电动量仪：电感式比较仪，电容式比较仪等。
（二）圆柱齿轮参数和误差测量
1.圆柱齿轮齿距偏差和齿距累积误差
圆柱齿轮齿距偏差也叫周节偏差Δfpt 它是指在分度圆上，实际齿距与公称齿距之差（用相对法测量时，公称齿距是指所有实际齿距的平均值）。
齿距累积误差ΔFp 是指在分度圆上，任意两个同侧齿面间的实际弧长与公称弧长之差的最大绝对值。
2.齿轮齿圈径向跳动的测量
齿轮齿圈径向跳动ΔFr 是指在被测齿轮一转范围内，测头在齿糟内于齿高中部双面接触，测头相对于齿轮基准轴线的最大变动量。齿圈径向跳动可以使用齿圈径向跳动测量仪或万能测齿仪测量。
3.齿轮齿形误差的测量
齿形误差Δff 是在齿轮端截面上，齿形工作部分内（齿顶倒棱部分除外）包容实际齿形的两条设计齿形间的法向距离。由于设计齿形大多数是以渐开线为基础的，所以在一般情况下，齿形误差仍是以被测齿形与理论渐开线作比较，判定其误差。齿形误差测量仪器也就多称为渐开线检查仪。
单盘式渐开线检查仪测量齿形误差。
用万能式渐开线检查仪测量齿形误差。
本课题就是设计一台齿轮跳动检查仪对齿轮的径向跳动进行测量。
（三）齿轮跳动检查仪简介
齿轮齿圈径向跳动ΔFr是指在被测齿轮一转范围测头在齿糟内于齿高中部双面接触，测头相对于齿轮基准轴线的最大变动量。齿圈径向跳动可以使用齿圈径向跳动测量仪或万能测齿仪测量。
卧式齿圈径向跳动测量仪进行测量的方法，其外形如图11所示。测量时，把被测齿轮用心轴安装在两顶尖架的顶尖之间（若为齿轮轴则直接安在两顶尖间），用心轴轴线模拟体现该齿轮的基准轴线，使测头在齿槽内于齿高中部双面接触。测量头有球形、锥形等几种形式，其尺寸大小应与被测齿轮的模数相协调，以保证测头在齿高中部双面接触。球形或锥形测头安装在指示表的测杆上，用它逐齿测量它相对于齿轮基准轴线的变动量，其中最大值与最小值之差即为齿圈径向跳动ΔFr。
图11 卧式齿圈径向跳动测量仪
1立柱；2指示表；3操作手柄；4心轴；5顶尖；6顶尖锁紧螺钉；7顶尖架；
8顶尖架锁紧螺钉；9滑台；10机座；11滑台锁紧螺钉；12滑台移动手轮；13被测齿轮；
14表架锁紧螺钉；15表架升降螺母
二、齿轮跳动检查仪的设计
（一）测量原理
齿圈径向跳动误差ΔFr是指在齿轮一转范围内，测头在齿槽内或在轮齿上，下齿高中部双面接触，测头相对齿轮轴线的最大变动量，即最大值和最小值之差，如图21所示。
图21 测量原理示意图
（二）设计方案
齿轮跳动检查仪主要由底座、台面、顶针架以及各种测量设备附件所组成的。基座主要由底座和台面所组成。它是用以承受和安放仪器的主要部件和各个附属设备的部分。底座上放置两顶针架，根据工件芯轴长度及操作方便性，预先将左顶针架固定在台面上的适当部位上，并使顶针固定。按工件芯轴的长度调整右顶尖架的位置，使其在使用弹簧顶针顶住芯轴中心孔时，紧松适当，无轴向窜动。由指示表读出测量头位置对齿轮转动轴线的跳动值。
齿轮跳动检查仪构造如下：底座，台面，顶针架，立柱，其他辅助测量装置。
所以以化整为零的方式设计此仪器，即先设计该仪器的各零件部分，分别从各自毛坯的选择，制造方法，设计原理等方面对各零件进行设计。
在设计中应注意提高仪器零件的可靠性，以下是我注意到的如何提高仪器零件的可靠性措施：设计上要力求结构简单，传动链短，零件数少，调整环节少，联接可靠等；尽量选用可靠度高的标准件，当然要考虑成本；避免采用容易出现维护疏忽和操作错误的结构，如采用自动润滑系统代替人工供油，操作手柄的扳动方向应与机构的运动方向一致等；设法提高系统中最低可靠度零件的可靠度；结构布置要能直接检查和维修；合理规定维修期。维修期过长，可靠度下降，如润滑油或润滑脂过期变质、配合间隙过大等。必要时增加备用系统，如重要的液体动力润滑滑动轴承备有两套供油系统。
目录
一、绪论 1
（一）测量器具的分类 1
（二）圆柱齿轮参数和误差测量 1
（三）齿轮跳动检查仪简介 2
二、齿轮跳动检查仪的设计 3
（一）测量原理 3
（二）设计方案 3
（三）底座设计 3
（四）台面设计 6
（五）传动装置的选择设计 7
（六）顶针设计 10
（七）左顶针架设计 11
（八）右顶针架设计 12
（九）立柱的设计 12
（十）立柱支撑台的设计 12
（十一）测量座的升降运动 13
三、传感器在测齿轮径向跳动量上的应用 14
（一）传感器的含义及选用 14
（二）测量的工作过程 14
（三）传感器及其信号处理电路 14
四、仪器的维护保养 17
（一）适用范围 17
（二）仪器的维护保养 17
总结 18
致谢 19
参考文献 20
附录1：齿轮和切削加工技术 21
附录2：设计图纸 25
一、绪论
（一）测量器具的分类
测量器具可按其测量原理、结构特点及用途可分为以下四类：
（1）基准量具
测量中体现标准量的量具。其中，体现固定量值的标准者量为定值基准量具，如基准米尺、量块、角度快、直角快等；体现一定范围内各种量值的标准量值为变值基准量具，如刻度尺、刚皮 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
尺、量角器等。
（2）极限量规
没有刻度的，用以检验零件尺寸或形状、相互位置的专用检验工具。它只能判断零件是否合格，而不能得到具体数值的测量结果。
（3）检查夹具
也是一种专用检验工具，可迅速方便地检查更多或等复杂的参数。
（4）通用测量器具
有刻度，可测量一定范围内各种尺寸的零件并得到具体数值。
通用测量器具有以下几种类型：
1）游标量具：游标卡尺，游标高度尺及游标量角器等。
2）微动螺旋量具：千分尺，内径千分尺，深度千分尺等。
3）机械量具：百分表，千分表，杠杆齿轮式比较仪，扭簧比较仪等。
4）光学量仪：光较仪，测长仪，投影仪，干涉仪等。
5）气动量仪：水柱式气动量仪，浮标式气动量仪等。
6）电动量仪：电感式比较仪，电容式比较仪等。
（二）圆柱齿轮参数和误差测量
1.圆柱齿轮齿距偏差和齿距累积误差
圆柱齿轮齿距偏差也叫周节偏差Δfpt 它是指在分度圆上，实际齿距与公称齿距之差（用相对法测量时，公称齿距是指所有实际齿距的平均值）。
齿距累积误差ΔFp 是指在分度圆上，任意两个同侧齿面间的实际弧长与公称弧长之差的最大绝对值。
2.齿轮齿圈径向跳动的测量
齿轮齿圈径向跳动ΔFr 是指在被测齿轮一转范围内，测头在齿糟内于齿高中部双面接触，测头相对于齿轮基准轴线的最大变动量。齿圈径向跳动可以使用齿圈径向跳动测量仪或万能测齿仪测量。
3.齿轮齿形误差的测量
齿形误差Δff 是在齿轮端截面上，齿形工作部分内（齿顶倒棱部分除外）包容实际齿形的两条设计齿形间的法向距离。由于设计齿形大多数是以渐开线为基础的，所以在一般情况下，齿形误差仍是以被测齿形与理论渐开线作比较，判定其误差。齿形误差测量仪器也就多称为渐开线检查仪。
单盘式渐开线检查仪测量齿形误差。
用万能式渐开线检查仪测量齿形误差。
本课题就是设计一台齿轮跳动检查仪对齿轮的径向跳动进行测量。
（三）齿轮跳动检查仪简介
齿轮齿圈径向跳动ΔFr是指在被测齿轮一转范围测头在齿糟内于齿高中部双面接触，测头相对于齿轮基准轴线的最大变动量。齿圈径向跳动可以使用齿圈径向跳动测量仪或万能测齿仪测量。
卧式齿圈径向跳动测量仪进行测量的方法，其外形如图11所示。测量时，把被测齿轮用心轴安装在两顶尖架的顶尖之间（若为齿轮轴则直接安在两顶尖间），用心轴轴线模拟体现该齿轮的基准轴线，使测头在齿槽内于齿高中部双面接触。测量头有球形、锥形等几种形式，其尺寸大小应与被测齿轮的模数相协调，以保证测头在齿高中部双面接触。球形或锥形测头安装在指示表的测杆上，用它逐齿测量它相对于齿轮基准轴线的变动量，其中最大值与最小值之差即为齿圈径向跳动ΔFr。
图11 卧式齿圈径向跳动测量仪
1立柱；2指示表；3操作手柄；4心轴；5顶尖；6顶尖锁紧螺钉；7顶尖架；
8顶尖架锁紧螺钉；9滑台；10机座；11滑台锁紧螺钉；12滑台移动手轮；13被测齿轮；
14表架锁紧螺钉；15表架升降螺母
二、齿轮跳动检查仪的设计
（一）测量原理
齿圈径向跳动误差ΔFr是指在齿轮一转范围内，测头在齿槽内或在轮齿上，下齿高中部双面接触，测头相对齿轮轴线的最大变动量，即最大值和最小值之差，如图21所示。
图21 测量原理示意图
（二）设计方案
齿轮跳动检查仪主要由底座、台面、顶针架以及各种测量设备附件所组成的。基座主要由底座和台面所组成。它是用以承受和安放仪器的主要部件和各个附属设备的部分。底座上放置两顶针架，根据工件芯轴长度及操作方便性，预先将左顶针架固定在台面上的适当部位上，并使顶针固定。按工件芯轴的长度调整右顶尖架的位置，使其在使用弹簧顶针顶住芯轴中心孔时，紧松适当，无轴向窜动。由指示表读出测量头位置对齿轮转动轴线的跳动值。
齿轮跳动检查仪构造如下：底座，台面，顶针架，立柱，其他辅助测量装置。
所以以化整为零的方式设计此仪器，即先设计该仪器的各零件部分，分别从各自毛坯的选择，制造方法，设计原理等方面对各零件进行设计。
在设计中应注意提高仪器零件的可靠性，以下是我注意到的如何提高仪器零件的可靠性措施：设计上要力求结构简单，传动链短，零件数少，调整环节少，联接可靠等；尽量选用可靠度高的标准件，当然要考虑成本；避免采用容易出现维护疏忽和操作错误的结构，如采用自动润滑系统代替人工供油，操作手柄的扳动方向应与机构的运动方向一致等；设法提高系统中最低可靠度零件的可靠度；结构布置要能直接检查和维修；合理规定维修期。维修期过长，可靠度下降，如润滑油或润滑脂过期变质、配合间隙过大等。必要时增加备用系统，如重要的液体动力润滑滑动轴承备有两套供油系统。
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