大齒輪測量：現狀與趨勢
發布時間：
2015-04-28 09:42
齒輪通常分為車輛齒輪和工業齒輪。約定成俗，把直徑大于500mm 的齒輪稱為大齒輪；進一步細分，直徑介于500～3000mm 的稱為大型齒輪，直徑大于3000mm 的稱為特大型齒輪。大齒輪通常屬于工業齒輪。大齒輪是大型裝備的關鍵零部件，廣泛應用于發電、建材、船舶、礦山機械等重要領域，在國民經濟和國防建設中具有不可替代性。隨著關鍵裝備對大齒輪的性能要求不斷提高，其加工裝備的水平也快速提升，目前國內外出現了可加工直徑達18m、模數60mm 以上的特大型滾齒機，齒輪加工精度得到了較大提高。與加工設備相比，大齒輪測量設備，特別是特大齒輪測量設備，相對落后，甚至缺乏必要手段[1]。原因是隨著大齒輪參數、尺寸和重量不斷增加并達到超常規程度，其精度測量技術發生了從量到質的突變。造成大齒輪測量成為難題的主要因素如下所述。
齒輪尺寸大。如按常規的測量方法，測量儀器 的結構、體積將相應增大，給儀器制造和裝配帶來很大困難。例如，用傳統的展成法測量大齒輪齒廓 偏差，首先遇到的問題是切向長導軌的制造。對于模數25mm、齒數200、壓力角20°、外徑5m多的齒輪，其基圓小于齒根圓，為了確保測量點在基圓切線上，測頭要從偏置位置開始測量，按進入圓方法計算偏置量為775mm，加上齒廓展成長度為148mm，考慮到左右齒廓，則切向導軌的行程要大于1846mm，這種高精度長導軌的制造是非常困難的(圖1)。
大齒輪測量時是否需要轉臺是值得斟酌的。采用轉臺可減少測量復雜度；但就大齒輪而言，其重量也帶給轉軸很大的作用力，造成儀器幾何變形；并且齒輪慣性大，轉動和停止難以精確控制，微小的角度偏差θ所引起的測量誤差會隨著被測齒輪尺寸r 的增大而增大，即存在所謂的"誤差放大"效應(圖1)。
齒輪的測量基準應該與其設計、制造基準相一致。齒輪的設計基準一般為定位芯軸或內孔(圖1)， 大齒輪尺寸較大，用常規測量儀器找定位孔具有一定難度。測量基準和設計、制造基準不統一，儀器的測量精度難以保證。
大齒輪自身的變形常常被忽略。實際上，大齒輪內外溫度分布不均勻及其在儀器上的定位和安裝方式都會引起自身的變形量，這會影響測量不確定度，但卻很難定量估計[2]。
目前，大齒輪測量缺少相應的樣板，所以即使開發了測量儀器，其量值傳遞也是個問題，導致測量不確定度無法確定[3]，可以說測量的結果是不可信的。因此，大齒輪樣板的開發及儀器標定技術也是大齒輪測量的關鍵技術之一[4]。
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