小模数锥齿轮副双啮测量技术研究
发布时间：2021-12-01 22:54
智能时代,小模数齿轮的天地。虽然小模数齿轮已在精密机械、仪器仪表、航天航空、医疗器械、电子产品等诸多领域发挥着不可替代的作用,但随着5G、物联网和智能时代的到来,服务机器人、IT设备、通信、智能家居、智慧城市等领域对微小型传动系统有巨量需求,小模数齿轮作为微小型传动系统的关键基础零部件,其重要性将愈来愈得到张显。小模数齿轮的质量往往直接决定所在系统的运行性能、服役寿命、安全性和可靠性。目前小模数齿轮正朝高精度、高效率、高可靠性、长寿命、低噪声等方向发展。但作为检测小模数齿轮质量的主要方式,小模数齿轮的测量,特别是微小齿轮的测量,一直是齿轮业界的难题。相对小模数圆柱齿轮而言,小模数锥齿轮的测量更是难上加难,可以说迄今缺少必要的仪器。本课题针对牙科手机用小模数锥齿轮的检测急需,研发了小模数锥齿轮副的双啮综合测量技术。牙科手机的输出转速最高达每分钟200000转,由2级“正交”和“非正交”增速锥齿轮副构成。其锥齿轮的尺寸小,转速高,要求噪声低,而其测量手段缺乏一直制约我国牙科手机器具的质量提升。本课题研发的仪器解决了牙科手机用小模数锥齿轮的检测问题。本文完成的主要工作如下:（1）测量方案——...
【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
牙科高速电动手机Fig.1-1Dentalhighspeedelectrichandpiece
北京工业大学工程硕士专业学位论文-2-为此，本课题研发了小模数锥齿轮副的双啮综合测量技术，开发了适合牙科手机小模数锥齿轮副的结构特点的双面啮合综合测量仪，满足了牙科手机小模数锥齿轮副检测迫切需要。其技术也适用于其他小模数锥齿轮副的双啮综合测量。随着小模数锥齿轮的应用越来越广泛，质量要求越来越高，本课题的研究成果有很好的应用前景。1.2国内外研究现状如前节所述，齿轮测量分为分析式测量和功能式测量[4-5]，小模数齿轮的测量也如此。下面从两个方面展开论述；同时对数据采集系统的国内外发展现状进行了归纳。1.2.1小模数齿轮的分析式测量现状小模数齿轮的分析式测量进一步分为接触式测量和非接触式测量。目前，对小模数齿轮接触测量[6-8]而言，模数0.5-1mm齿轮的分析式测量属于常规测量；模数0.2-0.5mm齿轮的分析式测量有一定难度；模数小于0.2mm齿轮的分析式测量非常困难，但光纤测头的出现，正改变这种现状。小模数齿轮分析式测量的主流仪器是CNC齿轮测量中心[9]。它基于电子展成原理，通常是带旋转轴系的4轴圆柱坐标测量机，能测量圆柱齿轮、锥齿轮、蜗轮、蜗杆、齿轮刀具等工件的各单项误差。因为小模数齿轮的齿槽细小，小模数齿轮测量中心的主要技术难点是微细测杆的加工（见图1-2）和微小测量力的控制。迄今已有中国、德国、日本、美国等国家生产CNC小模数齿轮测量中心，国内的典型产品是哈量的3903和哈尔滨精达的JD18；国外的典型产品是日本TTI的系列产品和德国Klingelnberg的P26。图1-2齿轮测量中心的最小测头Fig.1-2Minimumprobegearofmeasuringcenter
第1章绪论-3-针对小模数齿轮分析式测量的下限突破不了模数0.2mm的现状，德国惟德公司推出了一种光学-接触式测量方法：惟德光纤探针(WerthFiberProbe)，如图1-3所示。接触式光纤测头的最小直径为20μm，最小测力为1μN（通常为1~10μN）。这种测头在测量机上测量微小齿轮如图1-4所示，其测量不确定度(R2)可达0.5μm。图1-3光纤测头原理图1-4光纤测头测量小齿轮Fig.1-3TheprincipleofopticalfiberprobeFig.1-4opticalfiberprobemeasuringsmallgear齿轮非接触分析式测量主要有视觉测量和CT测量两种。视觉测量在小模数齿轮的尺寸、缺陷检测中得到越来越广泛的应用，可以测得齿轮中心、齿顶圆半径、齿根圆半径、齿数等参数和各种表面缺陷；齿廓偏差和齿距偏差等精度检测在直齿轮中开始得到应用。目前这种方法的测量误差大于3μm。由于小模数齿轮的公差数值较小，还不能满足测量精度要求，提高测量精度是当务之急[4]。总体而言，视觉测量比较适合小模数薄片直齿轮、特别是塑料齿轮的测量。工业CT应用于齿轮检测中是近几年的事。相对于其他零部件，齿轮属于精密件，精度要求高，因而对CT的测量精度有特别要求。目前，CT主要用于小模数齿轮测量，特别在塑料齿轮测量方面展示了广阔的前景。而当前的主要问题有测量误差偏大(>20μm)、评定工具复杂、测量与评定要耗时长。1.2.2小模数齿轮的功能式测量现状小模数齿轮的功能式测量分为单面啮合测量（简称单啮测量）和双面啮合测量（简称双啮测量）。如图1-5所示，单啮测量是标准中心距下通过测量齿轮的回转运动去测量齿轮误差；如图1-6所示，双啮测量是通过测量齿轮中心距变动量去测量齿轮误差。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FPGA的数据采集与光纤发送设计[J]. 范善宇. 信息通信. 2019(03)
[2]面向数控机床的多通道传感数据采集卡设计[J]. 王谦,王伟,石照耀. 制造技术与机床. 2017(08)
[3]齿轮测量技术新发展[J]. 王维毅. 科技资讯. 2015(12)
[4]基于FPGA光栅数据采集卡的设计[J]. 刘洋. 工具技术. 2015(02)
[5]一种步进电机运动控制系统设计——基于stm32系列单片机[J]. 张旭波. 甘肃科技. 2011(20)
[6]小模数齿轮单面啮合测量机的研制[J]. 石照耀,张万年,曲宏芬. 仪器仪表学报. 2011(04)
[7]基于ARM和W5100的嵌入式以太网通信接口设计[J]. 王广维,张浩然. 微型机与应用. 2011(05)
[8]W5100在FPGA系统中实现TCP/IP网络通信[J]. 武楠. 计算机与网络. 2011(Z1)
[9]基于FPGA和USB的数据采集系统的设计[J]. 王水鱼,陈璐. 微型机与应用. 2010(22)
[10]基于TCP/IP的发电机运行参数在线监测装置[J]. 徐华安,程远楚. 武汉大学学报(工学版). 2010(05)
博士论文
[1]汽车齿轮的可制造性评价与制造资源优化技术研究[D]. 胡艳娟.吉林大学 2011
[2]齿轮双面啮合多维测量理论及技术研究[D]. 汤洁.北京工业大学 2009
硕士论文
[1]基于ARM的专用车床数控系统研究[D]. 武小倩.河南理工大学 2016
[2]基于现场总线节点化的嵌入式远程网络控制与系统研究[D]. 周晨业.华东师范大学 2011
[3]高精度标准齿轮径向综合偏差测量仪的研究[D]. 王同祥.大连理工大学 2010
[4]工业以太网在网络控制系统中的应用研究[D]. 马克刚.合肥工业大学 2005
本文编号：3527210
【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
牙科高速电动手机Fig.1-1Dentalhighspeedelectrichandpiece
北京工业大学工程硕士专业学位论文-2-为此，本课题研发了小模数锥齿轮副的双啮综合测量技术，开发了适合牙科手机小模数锥齿轮副的结构特点的双面啮合综合测量仪，满足了牙科手机小模数锥齿轮副检测迫切需要。其技术也适用于其他小模数锥齿轮副的双啮综合测量。随着小模数锥齿轮的应用越来越广泛，质量要求越来越高，本课题的研究成果有很好的应用前景。1.2国内外研究现状如前节所述，齿轮测量分为分析式测量和功能式测量[4-5]，小模数齿轮的测量也如此。下面从两个方面展开论述；同时对数据采集系统的国内外发展现状进行了归纳。1.2.1小模数齿轮的分析式测量现状小模数齿轮的分析式测量进一步分为接触式测量和非接触式测量。目前，对小模数齿轮接触测量[6-8]而言，模数0.5-1mm齿轮的分析式测量属于常规测量；模数0.2-0.5mm齿轮的分析式测量有一定难度；模数小于0.2mm齿轮的分析式测量非常困难，但光纤测头的出现，正改变这种现状。小模数齿轮分析式测量的主流仪器是CNC齿轮测量中心[9]。它基于电子展成原理，通常是带旋转轴系的4轴圆柱坐标测量机，能测量圆柱齿轮、锥齿轮、蜗轮、蜗杆、齿轮刀具等工件的各单项误差。因为小模数齿轮的齿槽细小，小模数齿轮测量中心的主要技术难点是微细测杆的加工（见图1-2）和微小测量力的控制。迄今已有中国、德国、日本、美国等国家生产CNC小模数齿轮测量中心，国内的典型产品是哈量的3903和哈尔滨精达的JD18；国外的典型产品是日本TTI的系列产品和德国Klingelnberg的P26。图1-2齿轮测量中心的最小测头Fig.1-2Minimumprobegearofmeasuringcenter
第1章绪论-3-针对小模数齿轮分析式测量的下限突破不了模数0.2mm的现状，德国惟德公司推出了一种光学-接触式测量方法：惟德光纤探针(WerthFiberProbe)，如图1-3所示。接触式光纤测头的最小直径为20μm，最小测力为1μN（通常为1~10μN）。这种测头在测量机上测量微小齿轮如图1-4所示，其测量不确定度(R2)可达0.5μm。图1-3光纤测头原理图1-4光纤测头测量小齿轮Fig.1-3TheprincipleofopticalfiberprobeFig.1-4opticalfiberprobemeasuringsmallgear齿轮非接触分析式测量主要有视觉测量和CT测量两种。视觉测量在小模数齿轮的尺寸、缺陷检测中得到越来越广泛的应用，可以测得齿轮中心、齿顶圆半径、齿根圆半径、齿数等参数和各种表面缺陷；齿廓偏差和齿距偏差等精度检测在直齿轮中开始得到应用。目前这种方法的测量误差大于3μm。由于小模数齿轮的公差数值较小，还不能满足测量精度要求，提高测量精度是当务之急[4]。总体而言，视觉测量比较适合小模数薄片直齿轮、特别是塑料齿轮的测量。工业CT应用于齿轮检测中是近几年的事。相对于其他零部件，齿轮属于精密件，精度要求高，因而对CT的测量精度有特别要求。目前，CT主要用于小模数齿轮测量，特别在塑料齿轮测量方面展示了广阔的前景。而当前的主要问题有测量误差偏大(>20μm)、评定工具复杂、测量与评定要耗时长。1.2.2小模数齿轮的功能式测量现状小模数齿轮的功能式测量分为单面啮合测量（简称单啮测量）和双面啮合测量（简称双啮测量）。如图1-5所示，单啮测量是标准中心距下通过测量齿轮的回转运动去测量齿轮误差；如图1-6所示，双啮测量是通过测量齿轮中心距变动量去测量齿轮误差。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FPGA的数据采集与光纤发送设计[J]. 范善宇. 信息通信. 2019(03)
[2]面向数控机床的多通道传感数据采集卡设计[J]. 王谦,王伟,石照耀. 制造技术与机床. 2017(08)
[3]齿轮测量技术新发展[J]. 王维毅. 科技资讯. 2015(12)
[4]基于FPGA光栅数据采集卡的设计[J]. 刘洋. 工具技术. 2015(02)
[5]一种步进电机运动控制系统设计——基于stm32系列单片机[J]. 张旭波. 甘肃科技. 2011(20)
[6]小模数齿轮单面啮合测量机的研制[J]. 石照耀,张万年,曲宏芬. 仪器仪表学报. 2011(04)
[7]基于ARM和W5100的嵌入式以太网通信接口设计[J]. 王广维,张浩然. 微型机与应用. 2011(05)
[8]W5100在FPGA系统中实现TCP/IP网络通信[J]. 武楠. 计算机与网络. 2011(Z1)
[9]基于FPGA和USB的数据采集系统的设计[J]. 王水鱼,陈璐. 微型机与应用. 2010(22)
[10]基于TCP/IP的发电机运行参数在线监测装置[J]. 徐华安,程远楚. 武汉大学学报(工学版). 2010(05)
博士论文
[1]汽车齿轮的可制造性评价与制造资源优化技术研究[D]. 胡艳娟.吉林大学 2011
[2]齿轮双面啮合多维测量理论及技术研究[D]. 汤洁.北京工业大学 2009
硕士论文
[1]基于ARM的专用车床数控系统研究[D]. 武小倩.河南理工大学 2016
[2]基于现场总线节点化的嵌入式远程网络控制与系统研究[D]. 周晨业.华东师范大学 2011
[3]高精度标准齿轮径向综合偏差测量仪的研究[D]. 王同祥.大连理工大学 2010
[4]工业以太网在网络控制系统中的应用研究[D]. 马克刚.合肥工业大学 2005
本文编号：3527210
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