基于齿轮公法线自动检测的分度机构设计

2019-10-21杨有松张海馨肖琛

科技风 2019年24期

杨有松张海馨肖琛

摘要：分度机构是齿轮公法线自动检测装置的重要组成部分。用于实现被测齿轮的精确转动，便于对齿轮公法线进行分别检测。本文介绍一种自行设计的齿轮公法线检测系统的分度机构。该机构通过两个步进电机进行控制，可以按照给定参数，使被测齿轮实施轴向移动、精确转动和升降，具有结构简单，操作方便的特点。

关键词：齿轮公法线;分度机构;自动检测

一、齿轮公法线及其检测

两个曲线或曲面，过特定点，拥有共同的一条垂线，这条垂线就是公法线。齿轮公法线，是一条与基圆相切，与齿轮异侧渐开线相交的直线。公法线长度是指其跨过几个轮齿时，直线上某两齿廓外侧间的距离。

检测公法线长度是齿轮精度检验常用的方法之一，公法线长度可为检验齿轮齿厚尺寸提供依据。公法线长度一般使用公法线千分尺检测，在实践中相对来说比较方便，经济。它综合反映了齿轮加工过程中运动偏心的程度，也可间接反映齿轮模数，齿数，压力角，变位系数等有关参数误差大小。传统检测方法已经不能适应现代检测技术的要求，需要研制一种能够替代传统检测仪器，实现自动检测、自动采集数据并能自动分析处理的齿轮公法线检测仪。

基于上述需要，为了实现齿轮公法线的自动检测，我们需要设计检测系统和分度机构，分度机构是用于控制被测齿轮精确转动的装置，它可以根据检测的需要，按照检测要求实现精准分度转动，以保证检测齿轮过程中的稳定性与准确性。

二、分度机构总体结构设计

为保证被测齿轮能够平稳精确转动，我们设计了一种用于检测齿轮公法线的分度机构。如下图。

在其底座上设置有旋转螺母，旋转螺母内设置有竖直布置的升降丝杠，升降丝杠上设置有带有内螺纹的升降套筒，升降套筒能沿升降丝杠移动，升降套筒上端设置有横向布置的安装架，安装架上布置有控制轴，控制轴的一端与一步进电机的动力输出轴相连接，控制轴的另一端设置有一齿轮夹具，齿轮夹具通过涨紧套与该控制轴相连接，齿轮夹具上布置有被测齿轮，被测齿轮随齿轮夹具转动。采用升降丝杠与升降套筒的配合方式，保证了齿轮在检测过程能灵活调整齿轮高度，来配合相应的检测机构，实现了齿轮与检测机构精准配合，同时通过涨紧套使齿轮夹与该控制轴连接在一起，保证了足够的同轴度，通过步进电机实现对齿轮分度的精确控制。

升降套筒后侧设置有支撑杆，支撑杆上端设置有电机支撑平台，电机支撑平台用于支撑上述步进电机。并且上述控制轴配置有扭力扭矩限制器，当检测力达到设定的数值时，扭力限制器发出24V电压信号，可以实现电机的通断，进而实现了过载保护。

三、控制器和步进减速电机的选择

我们选择了BE-2018_7寸触控可编程运动控制器。系统具有高可靠性，高精度，噪音小，操作简单等特点。

为保证分度精度，同时满足小型化要求，我们选用了微型28行星步进减速电机。行星减速机具有高刚性、高精度、高传动效率，终身免维护等特点。同时具有体积小、重量轻、使用寿命长、运转平稳、噪声低、输出扭矩大、速比大、性能安全等特点。兼具功率分流、多齿啮合独用的特性。

四、被测齿轮的选择与固紧

我们选用直齿4模20齿的标准齿轮作为被测齿轮，采用304不锈钢材质。这样的齿轮具有美观耐腐蚀的作用。

在实际设计中，为了提高检测精度，首先要保证被测齿轮安装的同轴度，为此，我们选用了胀紧装置固定齿轮，力求使其固定时受力均匀，保证较高的同轴度。在齿轮分度转动时。由于被测齿轮安装误差，会导致同轴度下降，产生检测误差。基于上述原因我们采用了一种新式的安装齿轮的装置，这种装置就是涨紧装置。

该装置的原理是通过高强度拉力螺栓的作用，在内环与轴之间、外环与轮毂之间产生足够的抱紧力，以实现机件与轴的无键联结。当承受负荷时，靠胀套与机件、轴的结合压力及相伴产生的摩擦力传递转矩、轴向力或二者的复合载荷。胀套联接的主要优点是：對中精度高;安装/调整/拆卸方便;强度高，联结稳定可靠。

五、被测齿轮的更换

检测中经常需要更换被测齿轮，但由于检测部位空间小，不便于使用扳手，因此，我们采用了可转动底盘结构的设计。将整个底盘分成两部分。一部分用于安装检测装置。一部分用于安装分度机构。在被测齿轮更换时，使其能够将底盘转动一个角度。这样就可以很方便的使用工具进行拆装齿轮。

六、总结

本文设计了一种齿轮公法线检测系统的分度机构。该机构由两个步进电机控制实现被测齿轮的轴向移动、精确转动和升降。测试显示该系统具有结构简单、便携化的优点。