本發明專利技術涉及一種特大型齒輪的測量裝置及其測量方法，其目的在于提供一種不需要驅動特大型齒輪的測量裝置及測量方法。該特大型齒輪的測量裝置及其測量方法，包括相互獨立的工作臺、測量儀以及激光跟蹤儀，所述測量儀包括定心機構，所述定心機構側向設有以其中心為旋轉軸旋轉的旋臂，旋臂末端設有既可在水平面內直線移動以及可在豎直方向移動的測頭。本發明專利技術的有益效果是：不受齒輪體積大、重量大的影響，測量方便、精度高，可應用于特大型齒輪的測量。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種。
技術介紹
齒輪是工業傳動中的重要基礎零部件，通常認為直徑500- 3000mm的齒輪為大型齒輪，直徑大于3000mm的為特大型齒輪。由于冶金、礦山、船舶制造、起重、風力發電等重型機械工業對大型齒輪使用要求的不斷提高，其制造水平得到快速提升，對其精度檢測的需求也越來越迫切。然而，受幾何尺寸大、質量大等因素的影響，大型和特大型齒輪的測量一直是齒輪檢測領域的一個難題。現有的大型齒輪的測量方法主要有1.在機測量在機測量是應用較多的一種測量方法。它的基礎平臺是數控加工機床，由于在齒輪加工完成后，不需要對齒輪重新定位裝卡，因此，該方法具有使用方便、效率高等優點，其缺點在于不能完全排除機床自身精度對測量結果的影響。2.上置式測量上置式測量是在加工機床或者工作臺上，以被測齒輪的某參數為測量基準，上置式測量儀可圍繞被測齒輪進行測量，優點在于不需要搬動被測齒輪，具有使用方便、體積小、成本低等優點。但由于定位要求高，且難以準確建立工件坐標系與測量坐標系之間的聯系，因此測量精度尚有提升空間。3.大型齒輪量儀大型齒輪量儀是在中小齒輪量儀的基礎上，根據大型齒輪的特點而研制的臺式專用測量儀，其優點在于測量精度高、效率高、功能強，但缺點是儀器成本高，而且隨著測量范圍的加大，儀器的制造會更加困難，一般認為可測最大外徑為3000_的大型齒輪測量中心已接近現階段大型齒輪量儀的制造水平極限。特大型齒輪因其超大的幾何尺寸，重達數十噸的重量，除了采用上述在機或上置式測量等在位測量方法外，基本無可行方法。中國專利公告號CN102022990A公開了一種大型齒輪測量儀，所述齒輪測量儀由相互獨立的測量裝置和回轉工作臺并排組合而成，且測量裝置位于回轉工作臺的一側，所述回轉工作臺通過液體靜壓導軌支承及液體靜壓軸承定心裝配在回轉工作臺底座上，所述回轉工作臺通過安裝在回轉工作臺底座上的雙蝸桿消隙傳動機構驅動。該齒輪測量儀是通過可旋轉的工作臺驅動齒輪旋轉，從而進行測量，這種方式對于超大幾何尺寸、重達數十噸的特大型齒輪來說，測量儀的制造以及齒輪的驅動都極其困難，效率低。中國專利公開號CN101561349A公開了一種大型齒輪的檢測方法以及檢測裝置，所述方法采用坐標法，利用旋轉裝置使被測齒輪旋轉，并利用測長裝置對被測齒輪的齒廓進行檢測，被測齒輪的基準軸線與測長裝置之間的相對位置變化通過激光跟蹤儀確定，然后對該變化值以及測長裝置所采集的數據和旋轉裝置的旋轉角度數據進行處理，從而得出被測齒輪的幾何誤差，所述裝置包括用于安放被測齒輪的測長裝置以及用于確定被測齒輪的基準軸線與測長裝置之間的相對位置變化的激光跟蹤儀。該大型齒輪的檢測方法以及檢測裝置同樣存在上述問題。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種不需要驅動特大型齒輪的測量裝置及測量方法，以解決
技術介紹
中存在的對于超大幾何尺寸、重達數十噸的特大型齒輪來說，測量儀的制造以及齒輪的驅動都極其困難，使用效率較低。為了實現上述目的，本專利技術提供一種測量裝置，其技術方案是一種特大型齒輪的測量裝置，包括相互獨立的工作臺、測量儀以及激光跟蹤儀，所述測量儀包括定心機構，所述定心機構側向設有以其中心為旋轉軸旋轉的旋臂，旋臂末端設有既可在水平面內直線移動以及可在豎直方向移動的測頭。該技術方案的設計思想是將齒輪放置于工作臺(或齒輪加工機床工作臺)上，利用定心機構把測量儀的旋轉中心與齒輪軸線設置成同軸，之后利用激光跟蹤儀建立被測齒輪的坐標系以及對測量儀進行定心，使用測量儀進行測量，然后通過讀取測量儀上反饋的數據對被測參數進行計算，該測量裝置簡單，不受齒輪的體積、重量因素影響，測量方便，精度高。作為優選，所述定心機構包括底盤，底盤的上表面中心設有立柱，所述旋臂設于立柱徑向并可以立柱為旋轉軸旋轉。作為優選，所述底盤的周向向外輻射有多個相同的支撐臂。作為優選，所述多個支撐臂在底盤的周向均布。以上三項針對具有中心孔的齒輪設計，使用時，將支撐臂撐在中心孔的內壁上定心。作為優選，所述定心機構包括回轉支承，回轉支承的內圈與齒輪軸適配且固定連接，回轉支承的外圈與旋臂固定連接。該項針對具有齒輪軸的齒輪設計，使用時，將回轉支承的內圈套在齒輪軸上固定用以定心。作為優選，所述旋臂上設有可沿旋臂長度方向移動的水平測桿，水平測桿的外側端部設有垂直臂，垂直臂上設有可沿垂直臂長度方向移動的垂直測桿，所述測頭設于垂直測桿底端。該項旨在使測頭可以在水平方向和垂直方向上移動，這樣才能對輪齒的齒廓和螺旋線測量。作為優選，所述水平測桿上設有記錄其水平位移變化的水平光柵傳感器，垂直測桿上設有記錄其垂直位移變化的垂直光柵傳感器。作為優選，所述旋臂中部的下方固定有支撐柱，支撐柱上設有可驅動旋臂的錐齒輪運動副。該項旨在實現旋臂可旋轉。作為優先，所述測頭為電感傳感器測頭。此外，本專利技術也提供上述測量裝置的測量方法，其技術方案是一種采用上述測量裝置測量特大型齒輪的方法，包括以下步驟步驟一利用激光跟蹤儀，建立被測齒輪的基準平面和基準軸線。具體方法是(I)首先將被測齒輪放置在工作臺上，如果齒輪有中心孔，則在孔內沿著圓周方向采樣至少五個點；如果齒輪有齒輪軸，則在軸上沿圓周方向采樣至少五個點，之后將采樣的數據點依照最小二乘法擬合成一個圓，然后沿著齒輪內孔或齒輪軸的軸向，在與齒輪端面平行的數個面上按上述方法取至少五個圓，將以上得到的多個圓心擬合成一條直線，該線即為齒輪的旋轉軸線，也作為基準軸線；(2)在確定基準軸線后，于齒輪端面上取至少五個點，擬合出一個平面，此時取平面與軸線的交點，并過此交點做與軸線垂直的平面，該平面即為被測齒輪的基準平面。交點作為圓柱坐標ojr，θ,ζ)的坐標原點，基準軸線為Z軸，在基準平面內建立極坐標，以極軸r和極角Θ對點進行描述；步驟二:確定測量范圍并調整測量裝置以保證在測量范圍內滿足測量精度要求。具體方法是:(I)在步驟一已經確定了被測齒輪的旋轉軸線的情況下，如果齒輪有中心孔，則將支撐臂撐在中心孔的內壁上；如果齒輪有齒輪軸，則將回轉支承內圈套在齒輪軸上固定；(2)由實際齒輪參數計算出齒輪的起測點坐標和測量范圍，利用激光跟蹤儀讀取測頭的位置，通過調整水平測桿，使測頭移動至與被測齒輪旋轉軸線的距離為起測點向徑的位置。此時測頭與齒輪接觸，記錄為實測齒廓的起始點，并記錄其極角與向徑。此時調整水平測桿并同時以被測齒輪的旋轉軸線為中心旋轉，驅動測頭沿著齒面由起測點運動到終測點。此時由激光跟蹤儀對兩點的高度進行測量，并通過調整測量儀的位置直到兩點高度差滿足測量要求為止，以保證齒廓誤差的測量精度；(3)固定水平測桿并驅動垂直測桿進行直線運動，并記錄所經過點的坐標，得到其運動軌跡，調整垂直測桿與水平測桿的相對位置，直到使其運動軌跡相對于基準軸線的平行度達到測量要求，以保證在螺旋線測量時能在分度圓的圓柱面上進行測量并在端面內計值；步驟三:對具體齒輪參數進行測量。具體方法是:(I)齒廓測量:在調整好整個裝置后，從起測點開始測量，此時由水平測桿總長與電感傳感器示值可獲得測點位置的向徑，過測點作基圓切線，使其滿足齒廓偏差在端平面內且垂直于漸開線齒廓計值的條件，之后由基圓半徑和測點向徑可獲得切線長度，并可求得切線與理論漸開線交點處的展長，切線長度與展長之差即為測點處的齒廓偏差；(本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種特大型齒輪的測量裝置，其特征在于：包括相互獨立的工作臺（1）、測量儀以及激光跟蹤儀（2），所述測量儀包括定心機構，所述定心機構側向設有以其中心為旋轉軸旋轉的旋臂（5），旋臂（5）末端設有既可在水平面內直線移動以及可在豎直方向移動的測頭（10）。
【技術特征摘要】
1.一種特大型齒輪的測量裝置，其特征在于:包括相互獨立的工作臺(I)、測量儀以及激光跟蹤儀(2)，所述測量儀包括定心機構，所述定心機構側向設有以其中心為旋轉軸旋轉的旋臂(5)，旋臂(5)末端設有既可在水平面內直線移動以及可在豎直方向移動的測頭(10)。2.根據權利要求1所述的特大型齒輪的測量裝置及其測量方法，其特征在于:所述定心機構包括底盤(3)，底盤(3)的上表面中心設有立柱(4)，所述旋臂(5)設于立柱(4)徑向并可以立柱(4)為旋轉軸旋轉。3.根據權利要求2所述的特大型齒輪的測量裝置，其特征在于:所述底盤(3)的周向向外輻射有多個相同的支撐臂(11)。4.根據權利要求3所述的特大型齒輪的測量裝置，其特征在于:所述多個支撐臂(11)在底盤(3)的周向均布。5.根據權利要求1所述的特大型齒輪的測量裝置，其特征在于:所述定心機構包括回轉支承(13)，回轉支承(13)的內圈與齒輪軸適配且固定連接，回轉支承(13)的外圈與旋臂(5)固定連接。6.根據權利要求1至5任一項所述的特大型齒輪的測量裝置，其特征在于:所述旋臂(5)上設有可沿旋臂長度方向移動的水平測桿(7)，水平測桿(7)的外側端部設有垂直臂(8)，垂直臂(8)上設有可沿垂直臂長度方向移動的垂直測桿(9)，所述測頭(10)設于垂直測桿(9)底端。7.根據權利要求6所述的特大型齒輪的測量裝置，其特征在于:所述水平測桿(7)上設有記錄其水平位移變化的水平光柵傳感器，垂直測桿(9)上設有記錄其垂直位移變化的垂直光柵傳感器。8.根據權利要求7所述的特大型齒輪的測量裝置，其特征在于:所述旋臂(5)中部的下方固定有支撐柱(6 )，支撐柱(6 )上設有可驅動旋臂(5 )的錐齒輪運動副。9.根據權利要求8所述的特大型齒輪的測量裝置，其特征在于:所述測頭(10)為電感傳感器測頭。10.一種使用權利要求9所述的測量裝置來測量特大型齒輪的方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟一:利用激光跟蹤儀(2)，建立被測齒輪(12)的基準平面和基準軸線，具體方法是: (O首先將被測齒輪(12)放置在工作臺(I)上，如果齒輪(12)有中心孔，則在孔內沿著圓周方向采樣至少五個點；如果齒輪有齒輪軸，則在軸上沿圓周方向采樣至少五個點，之后將采樣的數據點依照最小二乘法擬合成一個圓，然后沿著齒輪內孔或...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙軍，陳允睿，鄧興拓，何洋洋，洪博，
申請(專利權)人：中國計量學院，
類型：發明
國別省市：
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