[发明专利]大齿轮渐开线样板卧式测量方法、装置及装配方法

说明书

本发明属于本发明属于精密齿轮测量技术领域，涉及大齿轮渐开线样板卧式测量方法、装置及装配方法。利用V型座和球头支撑座对大齿轮渐开线样板进行定位，并利用加载块引起的大齿轮渐开线样板变形抵消重力变形引起的齿廓偏差，使变形后待测齿面齿廓总偏差Fsubgt;ɑ/subgt;0.05μm，该方法精度高、成本低且操作简单，可使大齿轮渐开线样板在卧式测量时与立式测量时因重力变形引起的齿廓偏差的差异小于0.05μm，使渐开线齿廓偏差在不同测量位姿下具有一致性、有利于渐开线的量值溯源与量值比对，可用于高精度渐开线样板的卧式测量，具有良好的应用前景与推广价值。

技术领域

本发明属于精密齿轮测量技术领域，涉及一种大齿轮渐开线样板卧式测量方法、装置及装配方法。

背景技术

渐开线廓形是目前使用最普遍、加工工艺最成熟的一种齿轮廓形，广泛应用于减/变速器、齿轮刀具、高端装备、工业机器人等各个领域。通常需要利用高精度的齿轮渐开线样板作为渐开线标准器传递齿轮渐开线参数量值和确定仪器示值误差。

在大齿轮样板方面：德国联邦物理技术研究院研制了一种齿顶圆直径1000mm的扇形大齿轮样板和一种齿顶圆直径约为2000mm的大齿圈标准样板，其渐开线的展开长度分别为120mm和84mm；我国发明专利CN202010124770.2也公开了一种直径1m的大齿轮多参量标准样板；发明专利CN202111007908.1公开了一种大齿轮测量仪器领域用渐开线样板，提供了一种双轴式圆弧型大尺寸渐开线样板的机械结构，通过圆弧和误差补偿模拟渐开线。上述的齿轮标准样板重量在0.5t到2t之间，而齿轮标准样板作为标准器需要经常在各计量部门件进行搬运，上述齿轮标准样板因大重量造成操作、搬运不便，提高了大齿轮渐开线量值溯源与量值传递的难度；

为了便于操作和搬运，一些轻量化设计的大齿轮渐开线样板也被研制出来，发明专利CN202111128774.9公开了一种连轴装配式大齿轮渐开线样板，具有结构紧凑、质量轻的优点，通过顶尖或卡爪安装在齿轮测量中心或坐标测量机上的转台上进行立式测量时重力变形引起的齿廓偏差小于0.05μm。但是对于没有转台的三坐标上利用V型座定位进行卧式测量时，重力变形引起的样板的齿廓偏差和与立式测量时的齿廓偏差的差异将大于1μm，这不利于渐开线的量值溯源与量值传递。

发明内容

为了有效解决上述技术问题，本发明提出如下技术方案：

一种大齿轮渐开线样板卧式测量方法，包括以下步骤：

S1：将大齿轮渐开线样板卧式放置于V型座和球头支撑座上，其中V型座支撑于大齿轮渐开线样板的基准外圆柱面，球头支撑座支撑于待测齿面的根部，大齿轮渐开线样板的重心与球头支撑座支撑点的连线垂直于基准外圆柱面的中心轴线；在大齿轮渐开线样板上，位于大齿轮渐开线样板基准外圆柱面中心轴线与待测齿面的根部之间，拟施加一竖直向下的与大齿轮渐开线样板基准外圆柱面中心轴线相距拟加载距离L_N的拟加载力F_N；

S2：以大齿轮渐开线样板重力变形引起的待测齿面齿廓总偏差最小为优化目标，计算所述拟加载力F_N的最优解为加载力F和拟加载距离L_N的最优解为加载距离L；

S3：根据所述大齿轮渐开线样板的实际结构、球头支撑座处的支撑力及所述加载力F和加载距离L，利用有限元仿真，计算所述大齿轮渐开线样板变形后的齿廓总偏差F_ɑ；

S4：当所述齿廓总偏差F_ɑ0.05μm，则采用加载力F和加载距离L进行加载，进而对待测齿面进行测量；