1、第34卷第2期2008年2月北京工业大学学报JOURNAL oF BEIJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGYV0134 NO2Feb2008小模数齿轮测量：现状与趋势石照耀，张万年，林家春(北京工业大学机械工程与应用电子技术学院，北京 100022)摘要：小模数齿轮受其几何尺寸与机械性能的影响，其测量难度远大于中模数齿轮随着科学技术的发展，小模数齿轮的尺寸越来越小。而精度要求却越来越高。特别是微型齿轮的出现。对小模数齿轮的测量提出了新挑战传统的测量方法中。分析式测量突破不了模数02 mm，双啮综合测量突破不了模数01 mitt，而单啮测量对齿轮直径有严格要求。并未得到应有
2、的重视传统的测量方法已经不能满足小模数齿轮的测量要求因此，小模数齿轮测量技术已成为近几年的研究热点小模数齿轮测量技术呈现出新的发展态势。主要表现为：基于视觉测量的齿轮并联测量技术、基于光纤测头的齿轮分析测量技术以及齿轮单面啮合测量技术关键词：小模数齿轮；渐开线；齿轮测量仪器；齿轮误差；光纤测头中囝分类号：TH 1324 文献标识码：A 文章编号：02540037(2008)020113071齿轮测量概述齿轮测量一般分为：以齿廓、螺旋线和齿距测量为基础的分析式测量11；以综合测量(双面啮合、单面啮合测量)为基础的功能式测量；将单项和综合集成于一体的齿轮整体误差测量【2】齿轮测量技术的发展有近百年
3、的历史从整体上考察，其发展主要表现在3个方面：在测量原理方面，实现了由“比较测量”到“啮合运动测量”，直至“模型化测量”的发展；在实现测量原理的技术手段上，历经了“以机械为主”到“机电结合”。直至当今的“光一机一电”与“信息技术”综合集成的演变；在测量结果的表述与利用方面，历经了“指示表加肉眼读取”到“记录器记录加人工研判”。直至“计算机自动分析并将测量结果反馈到制造系统”的飞跃”J与此同时，齿轮量仪经历了由单品种、单参数的仪器(典型仪器有单盘渐开线检查仪)，单品种、多参数的仪器(典型仪器有齿形齿向检查仪)到多品种、多参数的仪器(典型仪器有齿轮测量中心)的演变【4 J2小模数齿轮测量现状 小模
4、数齿轮通常指模数小于1 mm的齿轮；模数小于01 mm的齿轮通常称为微小模数齿轮；微小齿轮是指尺寸小于10 mm的微小模数齿轮【5 J对齿轮测量技术的概述主要是针对中模数齿轮而言的在齿轮测量领域，大小齿轮的测量一直是技术难题，其中，特大齿轮测量和微小齿轮测量属于“绝端测量”范畴对小模数齿轮(特别是微小模数齿轮)而言，其测量技术远远落后上述测量技术61，也远远不能满足目前科学技术发展的需求究其原因，主要是由(微)小模数齿轮的齿槽间隙小、轮齿刚性差等几何和机械特点决定的齿轮尺寸小、齿槽间隙小，影响齿轮的分析式测量；齿轮惯性小、轮齿刚性差。影响齿轮的功能性测量例如，打印机中的塑料齿轮的模数为01 m
5、m、齿槽约为015 mm，空间很小若采用上述测量技术和仪器来测量。测头难以进入齿槽，操作困难，稍有不慎易碰撞损坏；仪器测杆刚性差，齿轮误差难以提取，测量精度和重复性都无法保证，甚至收稿El期：20071015基金项目：国家自然科学基金资助项目(50627501)；北京市自然科学基金资助项目(3052003)作者简介：石照耀(1964一)，男。湖南岳阳人，教授，博士生导师万方数据114 北京工业大学学报 2008矩根本无法实施测量21小模数齿轮的分析式测量小模数齿轮的齿槽小，使分析式测量难以进行，因此在美国等国家的小模数齿轮标准中，曾经只规定了综合误差项目，而对齿廓、螺旋线和齿距误差项目没作规定
6、【7小模数齿轮的功能性测量也因此是唯一的测量方式随着分析式齿轮测量仪器的发展。小模数齿轮的分析式测量才渐渐被覆盖目前，齿轮分析式测量的主要手段是齿轮测量中心【8】它采用坐标测量原理，实际上是圆柱(极)坐标测量机，通常由主机、CNC数控单元、数据采集单元、机电通讯接口、计算机及外设、测量软件和数据处理软件等部分组成从原理上讲，小模数齿轮测量中心与常见的中大模数齿轮测量中心是完全一样的，只是针对小模数齿轮的特点，在仪器的机械结构、特别是测头方面，进行了专门设计测头的关键技术是微小测量力的控制与微细测杆的加工在功能上。通常包括齿轮(内、外)、齿轮刀具(滚刀、插齿刀、剃齿刀)、锥齿轮、蜗轮、蜗杆、螺杆
7、、拉刀等回转类零件的主要误差项目测量和轴类零件的形位公差测量；并有较强的分析功能，如齿根形状分析、参数反求等；同时可耦合到加工系统中，实现闭环制造引迄今已有美国、德国、日本、中国等几个国家生产CNC小模数齿轮测量中心。国内生产厂家是哈尔滨量具刃量集团和哈尔滨精达测量仪器有限公司国外的典型产品是日本1vrI的系列产品、德国Klingelnberg的P26、美国GleasonM王龙山;刘庆民 基于CCD的齿轮参数测量系统的研究期刊论文-工具技术 2004(05)14.YOUNES M A;KHAILAND A M;DAMIR M W Automatic measurement of spur-ge
8、ar dimensions using laserlight.Part,I:measurement of tooth thickness and pitch 2005(08)15.毛建东 小模数齿轮齿形误差的CCD测量方法研究期刊论文-传感器与微系统 2006(11)16.廖世鹏;廖俊必 直齿渐开线小模数齿轮(m1.0)齿形误差的三坐标图像测量法期刊论文-四川大学学报(工程科学版) 2007(04)17.陈向伟;王龙山 图像测量技术在微型齿轮测量中的应用期刊论文-半导体光电 2004(06)18.Yu LiaIl-dong;BRAND U Microsystem metrology-the P
9、TB special CMM会议论文 200219.石照耀;韦志会 精密测头技术的演变与发展趋势期刊论文-工具技术 2007(02)20.克里斯托弗R 用坐标测量仪测定物体几何形状的方法与装置 200721.张兆龙;黄尚廉;黄潼年 齿轮误差单面啮合运动测试技术的展望 1995(06)22.柏永新 多功能CD320G2D型单啮仪期刊论文-西安理工大学学报 1999(03)23.MUNRO R G Effect of geometrical errors in the transmission of motion between gears 197024.KLEISS R E A practica
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12、-沿海企业与科技 2011(2)2.张万年.石照耀 小模数齿轮单面啮合测量机测控软件设计期刊论文-机械传动 2011(3)3.戴淑花.陶卫.赵辉.杨金峰 基于计算机视觉的齿形参数测量系统期刊论文-计量技术 2011(3)4.李庆利.鹿霞.王询.李自芹 小模数齿轮视觉检测关键技术研究期刊论文-沿海企业与科技 2011(4)5.刘君.郭晓然.晏克俊 基于IMAQ Vision的小模数直齿圆柱齿轮测量方法研究期刊论文-仪器仪表学报 2008(5)6.石照耀.曲宏芬.张万年 小模数齿轮单面啮合测量仪的设计期刊论文-北京工业大学学报 2011(4)7.石照耀.张万年.曲宏芬 小模数齿轮单面啮合测量机的研
13、制期刊论文-仪器仪表学报 2011(4)8.张白.谈伟.潘元庆.恽洪园 小模数蜗杆副综合误差测量软件的研制期刊论文-机械传动 2011(1)9.邓效忠.李天兴.李聚波.周广才 汽车驱动桥准双曲面齿轮齿面测量误差精确计算期刊论文-中国机械工程2012(12)10.王锴.刘波.管晓光.李帅.邵文冕 一种齿轮双面啮合测量系统的设计期刊论文-制造技术与机床 2011(6)11.冯刚.谢华锟.叶勇.傅英.涂小龙.丁华.陈政伟.黄文亮 微小齿轮整体误差精密测量新技术期刊论文-中国测试2010(3)12.李朝阳.陈兵奎.刘景亚 多齿小模数摆线齿轮弦顶距快速测量方法期刊论文-重庆大学学报 2010(8)13.杨国梁.王鹤岩 小模数齿轮测量技术的进展期刊论文-计量学报 2008(z1)14.刘忠明.王长路.张元国.张立勇.陈国民 中国齿轮工业的现状、挑战与2030年愿景机械工业工程技术路线图齿轮部分解读期刊论文-机械传动 2011(12)本文链接：http:/
