专利名称：起动机齿轮与发动机齿圈动态啮合性能检测方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种齿轮动态啮合的检测技术，特别是起动机齿轮与发动机齿圈动态啮合性能检测方法及装置。
起动机起动发动机是通过起动机电磁开关中动铁的运动并经过杠杆、啮合弹簧推动起动机齿轮伸出，使之与发动机齿圈啮合。正常情况下，起动机齿轮啮合进发动机齿圈一定长度时，动铁运动到行程末端压合电磁开关主触点，接通起动机主电源，起动机开始旋转并通过相互啮合的齿轮、齿圈带动发动机。啮合过程中，作用在啮合弹簧上的力会使其压缩，由于弹簧存在一定的压缩量，会导致齿轮伸出滞后，引起起动机在起动过程中经常出现齿轮打齿圈的问题。
对于齿轮与齿圈动态啮合过程的检测，国内尚无相关报导，国家标准中也没有对起动机的动态啮合性能提出要求。目前国内验证动态啮合性能只是将起动机装配到发动机上进行试验，不打齿为正常。至于是处于临界不打齿状态还是留有充分裕量以保证在极限偏差情况下不打齿，则没有相应的检测手段，因此经常会有验证合格出厂的起动机在使用不长时间后便出现打齿故障的情况。
据了解，国外起动机技术条件中对起动机的动态啮合性能有详细技术要求，但没有了解到有关动态啮合性能检测方法的文献资料。
本发明的目的在于提供一种起动机齿轮与发动机齿圈动态啮合性能的检测方法，该方法能在起动机开始旋转的一瞬间检测到齿轮伸出的位置，检测精度高，方法简单。
本发明的目的之二是提供一种实现上述方法的检测装置，该装置的结构简单，操作方便。
本发明的目的是通过下述检测方法和检测装置实现的一种起动机齿轮与发动机齿圈动态啮合性能的检测方法，它包括下列步骤1、设定光电传感器的位置，根据技术要求确定光电传感器光束到检测基准面的距离；2、取起动机电磁开关主触点的接通信号作为起动机旋转开始的时间信号；3、起动机电磁开关线圈通电后，主触点接通的瞬间，光电传感器检测起动机齿轮伸出的位置与光电传感器光束之间的相对位置关系；4、起动机齿轮伸出的位置达到或末达到光电传感器光束位置的检测结果由显示电路显示。
上述方法中，只要是根据技术要求确定了光电传感器的位置，即确定起动机开始旋转时其齿轮与发动机齿圈应满足的啮合量，便可完成产品动态啮合性能的检测，起动机齿轮伸出的位置到达或超过光电传感器光束的位置，即为合格产品，反之则为不合格产品。
如果要了解起动机齿轮在主触点接通时伸出的具体位置，还可以在上述方法的基础上对光电传感器的位置进行反复调整，直至测量出齿轮伸出的具体位置，其具体操作步骤为1、设定光电传感器的位置，确定光电传感器光束到检测基准面的距离；2、重复权利要求1中的步骤2、3、4；3、根据检测结果，重新设定光电传感器的位置，在第一次设定位置的基础上向接近齿轮伸出位置的方向上移动光电传感器，并再次设定光电传感器光束到检测基准面的距离，重复步骤2；4、重复步骤3，使光电传感器光束逐步向齿轮伸出的位置靠近，直至找到齿轮伸出的具体位置。
实现上述方法的检测装置是由检具和信号处理电路两部分组成。检具是由基座、设在基座上的游标尺以及连接在游标尺上可随其移动的测头构成。光电传感器的发射与接收管对称设置在测头中。所述的基座为半圆形板，其底面与作为测量基准的起动机连接法兰端面采用止口配合。
所述的信号处理电路是由运算放大器、逻辑电路和显示电路组成，作为比较器的运算放大器的两输入端分别与光电传感器和基准信号电路相连接，逻辑电路同时接受运算放大器输出的电信号及电磁开关主触点接通的电信号，其输出与显示电路相连接。
本发明的特点是采用预先设定光电传感器位置和利用近红外光电传感器的光束捕捉起动机开始旋转的瞬间齿轮伸出的位置，其检测精度高，方法简单，检测速度快。检测一台起动机是否是合格产品，从接线到显示检测结果只需几秒钟。本发明还可以通过不断调整光电传感器的设定位置，确定起动机开始旋转瞬间齿轮伸出的具体位置。检测装置的结构简单，电路元件少，性能稳定可靠。
图1为本发明起动机齿轮与发动机齿圈啮合结构示意图2为本发明检测方法的示意图；图3为本发明另一种检测方法的示意图；图4为本发明检测装置的示意图；图5为图4的俯视图；图6为本发明信号处理电路的原理图。
下面结合附图对本发明作进一步详述如图1所示，在起动机齿轮1与发动机齿圈2啮合过程中齿轮以较高速度弹出，整个啮合过程是在大约0.02秒的时间内完成。要对具有较高运动速度的物体进行较精确的检测，本发明采用了相对于机械运动来说响应极快的近红外光电传感器的光束检测方法来捕捉齿轮的瞬时位置，齿轮的瞬时位置是指当起动机电磁开关3中的主触点4接通即起动机开始旋转时，齿轮伸出所达到的位置，即伸出量。如果在电磁开关主触点接通时齿轮的端面挡住根据技术要求设定的光电传感器5的光束，见图2，则说明起动机起动时齿轮与发动机齿圈啮合已达到规定的啮合量。由于起动机的动态啮合性能要求只有一个尺寸界限，而不是公差范围，即起动机旋转时齿轮与齿圈的啮合长度达到某一规定的尺寸即符合技术标准，因此本发明的方法是预先设定光电传感器的位置，取起动机电磁开关主触点接通作为起动机开始旋转的时间信号，在该时间起动机齿轮已伸出的位置与设定光电传感器的位置相比较，判断出齿轮伸出长度是否达标。如果齿轮伸出未达到预先设定的光电传感器的光束位置，光束未被遮挡，光电传感器输出的信号保持不变，输出的主触点接通的时间信号将被送入信号处理电路，显示电路发出齿轮未达到技术要求位置的声光信号。如果齿轮伸出达先设定的光电传感器的光束位置，光束被遮挡，光电传感器输出齿轮伸出的位置信号至信号处理电路，显示电路将发出齿轮达到技术要求位置的光信号。图1中6为动铁，7为杠杆，8为啮合弹簧。
在进行起动机动态啮合性能试验研究和设计验证时，只测出起动机开始旋转时齿轮伸出是超过还是未到规定尺寸是不够的，还需要知道具体的尺寸数值，以了解改变某一相关零件的设计参数对动态啮合性能的影响、所设计产品动态啮合性能留有多大裕量等。本发明还可以采用以下方法来确定起动机开始旋转时齿轮伸出的具体位置，获得具体的尺寸数值先设定一个光电传感器的位置，根据检测结果的正、负值再选定光电传感器第二个设定位置，根据第二次检测结果再选定第三个设定位置……，从正、负值两个方向逐次向实际值逼近，直到找到起动机齿轮伸出的具体位置，获得精确的尺寸数值。见图3。
如图4、5所示，检测装置由检具和信号处理电路两部分组成。检具包括测头9、游标尺10和基座11部分。设在测头中的光电传感器为近红外发射—接收对管，其光束与被测齿轮端面平行，以保证检测齿轮端面的瞬时位置的精度。测头固定在游标尺的游标12上，通过滑动游标，可以调节光束位置到测量基准面的距离，并从游标尺上读出具体数值。游标尺固定在基座上，检测时基座底面由止口定位与作为测量基准的起动机的连接法兰端面贴合在一起。
信号处理电路由运算放大器13、逻辑电路14和显示电路15组成。如图6所示。图中D1、D2为光电传感器的发射管和接收管，K为起动机的电磁开关的主触点。下面分二步对电路加以说明
如果起动机开始旋转时齿轮已到达光电传感器光束位置(见图2-2)，实际上也就是齿轮先到达传感器设定的光束位置，主触点后接通齿轮到达光电传感器光束位置时，由于齿轮遮住光束，接收管D2电流减小，作为电压比较器使用的运算放大器IC1A输入端3的电压高于输入端2，输出端1输出高电平。主触点接通后，逻辑电路中的滤波电容C7与电阻R8连接点由高电平变为低电平。由于电压比较器IC1A输出端1先输出高电平，滤波电容C7与电阻R8连接点后变为低电平以及二极管D3的箝位作用，该低电平不能经电阻R8、电容C2加到时基电路IC2的输入端2上，时基电路IC2保持原状态—输出端3保持低电平，逻辑电路中的红色发光二极管LED2不亮。电压比较器IC1A输出端高电平经电阻R6使绿色发光二极管LED1发光。
如果起动机开始旋转时齿轮未到达光电传感器光束位置(见图2-1)，实际上也就是主触点先接通，齿轮后到达光束位置主触点接通时，滤波电容C7与电阻R8连接点由高电平变为低电平。由于此时齿轮未遮住光束，接收管D2电流大，运算放大器IC1A输入端3的电压低于输入端2，输出端1输出低电平。于是滤波电容C7与电阻R8连接点的低电平经电阻R8与R7分压、经电容C2微分形成负脉冲加到时基电路IC2的输入端2，使输出端3输出高电平并维持2秒，红色发光二极管LED2发光2秒，蜂鸣器FM报警2秒。实际上主触点接通后齿轮很快就会到达传感器光束设定位置，使运算放大器IC1A输出端1输出高电平，由于时基电路IC2输出端3提前输出高电平，使绿色发光二极管LED1两端都为高电平，所以一旦主触点先接通即使后来齿轮到达设定位置绿色发光二极管LED1也不发光。电位器W2为调节标定电位器。
信号处理电路布置在仪器盒内。面板上有标定尺寸读数用的微调电位器旋钮、显示起动机开始旋转时齿轮位置已经到达设定位置的绿色发光二极管、显示起动机开始旋转时齿轮位置没有到达设定位置的红色发光二极管等。起动机开始旋转时齿轮位置没有到达设定位置的报警蜂鸣器放置在盒内。传感器电缆16和连接起动机主触点的时间信号电缆通过接插件和信号处理电路连接。
权利要求
1.一种起动机齿轮与发动机齿圈动态啮合性能的检测方法，其特征在于它包括下列步骤(1)、设定光电传感器的位置，根据技术要求确定光电传感器光束到检测基准面的距离；(2)、取起动机电磁开关主触点的接通信号作为起动机旋转开始的时间信号；(3)、起动机电磁开关线圈通电后，主触点接通的瞬间，光电传感器检测起动机齿轮伸出的位置与光电传感器光束之间的相对位置关系；(4)、起动机齿轮伸出的位置达到或未达到光电传感器光束位置的检测结果由显示电路显示。
2 根据权利要求1所述的起动机齿轮与发动机齿圈动态啮合性能的检测方法，其特征在于它包括下列步骤(1)、设定光电传感器的位置，确定光电传感器光束到检测基准面的距离；(2)、重复权利要求1中的步骤2、3、4；(3)、根据检测结果，重新设定光电传感器的位置，在第一次设定位置的基础上向接近齿轮伸出位置的方向上移动光电传感器，并再次设定光电传感器光束到检测基准面的距离，重复步骤2；(4)、重复步骤3，使光电传感器光束逐步向齿轮伸出的位置靠近，直至找到齿轮伸出的具体位置。
3.一种实现上述方法的检测装置，其特征在于该装置由检具和信号处理电路两部分组成，检具是由基座、设在基座上的游标尺以及连接在游标尺上可随其移动的测头构成，光电传感器的发射与接收管对称设置在测头中。
4.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于所述的基座为半圆形板，其底面与作为测量基准的起动机连接法兰端面采用止口配合。
5.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于所述的信号处理电路是由运算放大器、逻辑电路和显示电路组成，作为比较器的运算放大器的两输入端分别与光电传感器和基准信号电路相连接，逻辑电路同时接受运算放大器输出的电信号及电磁开关主触点接通的电信号，其输出与显示电路相连接。
全文摘要
本发明涉及一种齿轮动态啮合的检测技术,特别是起动机齿轮与发动机齿圈动态啮合性能检测方法,它包括下列步骤:设定光电传感器的位置;取起动机电磁开关主触点的接通信号作为起动机旋转开始的时间信号;起动机电磁开关线圈通电后,主触点接通的瞬间,光电传感器检测起动机齿轮伸出的位置与光电传感器光束之间的相对位置关系并由显示电路显示。实现上述方法的检测装置是由检具和信号处理电路两部分组成。本发明的特点是:检测精度高,方法简单,检测速度快。检测一台起动机是否是合格产品,从接线到显示检测结果只需几秒钟。
文档编号F02N15/06GK1373352SQ02109190
公开日2002年10月9日 申请日期2002年2月10日 优先权日2002年2月10日
发明者赵贞任 申请人:中国第一汽车集团大连柴油机厂