蜗轮蜗杆传动系统传动回差测量装置的制作方法

本发明涉及传动系统传动回差测量技术领域，具体涉及一种蜗轮蜗杆传动系统传动回差测量装置。

背景技术：

国内对于蜗轮蜗杆传动系统的传动回差研究较少，现有的传动系统回差测量装置都是针对齿轮传动系统，或者齿轮箱整体输入与输出的传动回差，很少有针对蜗轮蜗杆传动系统的传动回差测量装置。

目前，对于蜗轮蜗杆传动系统的回差测量，一般采用插纸片法或经纬仪法。插纸片法是使用一定厚度的纸或其他介质插入齿间侧隙，通过多次重复试验，统计能够穿过齿间侧隙的纸(或其他介质)的厚度得出统计平均值，此种方法由于纸等介质在用力拔出齿间侧隙后，由于不再受挤压，厚度变化，所以难以准确测量齿间侧隙的所反映的回转误差，此外受到纸条容易磨破、需要较多次测量进行统计等限制条件，这种方法并不理想。另外，采用经纬仪法只能通过固定蜗轮而转动蜗杆的方式测量，这种方法存在固定蜗轮不方便、经纬仪价格昂贵、蜗杆转动角度范围较大而导致测量误差较大的问题。

因此，亟需要一种测量方便、成本较低并且测量精度高的蜗轮蜗杆传动系统传动回差测量装置。

技术实现要素：

技术问题

有鉴于此，本发明实施例提供蜗轮蜗杆传动系统传动回差测量装置，解决在测量蜗轮蜗杆传动系统传动回差时，目前的测量方法存在测量精度低、测量不便捷并且测量装置成本很高等问题。

根据本发明的一个方面，公开了一种蜗轮蜗杆传动系统传动回差测量装置，该装置包括：

旋转变压器，用于测量待检测蜗轮的旋转角度；

旋转变压器支架，用于支撑所述旋转变压器；

连接机构，用于连接所述旋转变压器及所述蜗轮；

控制器，用于根据所述待检测蜗轮的旋转角度计算所述蜗轮的传动回差。

在其中一个实施例中，所述旋转变压器支架包括依次连接的底座下板、底座上板、底座法兰、螺纹杆、正反丝扣型套筒、悬臂横杆、双法兰；其中，所述正反丝扣型套筒一端为右旋螺纹，另一端为左旋螺纹，所述螺纹杆通过左旋(右旋)螺纹连接正反丝扣型套筒下端，所述正反丝扣型套筒上端通过所述右旋(左旋)螺纹连接悬臂横杆。

在其中一个实施例中，所述底座上板和底座下板通过螺钉连接，所述螺钉通过所述底座上板上的转动槽安装到所述底座下板；

所述底座上板通过所述转动槽与所述底座下板可转动连接。

在其中一个实施例中，所述底座上板转动角度为0-90度；并且/或者

所述螺钉数目为4个；并且/或者

所述转动槽为弧形槽。

在其中一个实施例中，所述螺纹杆通过旋转螺母连接所述底座法兰；并且/或者

所述螺纹杆为高度可调式螺纹杆；并且/或者

所述正反丝扣型套筒还用于通过与所述螺纹杆之间的转动调节所述旋转变压器支架的高度。

在其中一个实施例中，所述悬臂横杆为90度折弯焊接件，一端设有旋转外螺纹并通过旋转与所述正反丝扣型套筒连接，另一端设有用于定位的十字槽立法兰。

在其中一个实施例中，所述双法兰一端设有用于定位的十字凸起立法兰，用于与所述悬臂横杆的十字槽立法兰配合，与所述悬臂横杆可转动90度定位连接。

在其中一个实施例中，所述连接机构包括：

光轴，连接所述旋转变压器；

方管，连接所述光轴，用于连接所述蜗轮。

在其中一个实施例中，所述连接机构还包括：

联轴器，连接所述旋转变压器及所述光轴，用于补偿所述旋转变压器预定范围内的径向、角向、轴向偏差。

在其中一个实施例中，所述控制器根据所述待检测蜗轮的旋转角度计算所述蜗轮的传动回差，为根据所述待检测蜗轮的旋转角度计算被动扰动空程，

扰动空程为L，蜗轮补偿的角度为α，蜗轮分度圆半径为R，蜗杆导程为P_Z，蜗杆补偿空转角度为β，蜗轮和蜗杆的模数为m，蜗杆头数为Z₁；其中，L＝α·R，L＝P_z/β，P_z＝π·m·z₁；

计算β＝P_z/(α·R)＝(π·m·z₁)/(α·R)。

采用上述技术方案，本发明至少可取得下述技术效果：本发明一种蜗轮蜗杆传动系统传动回差测量装置，通过旋转变压器支架撑旋转变压器，连接机构连接旋转变压器及蜗轮，旋转变压器测量待检测蜗轮的旋转角度，控制器根据所述待检测蜗轮的旋转角度计算所述蜗轮的传动回差。旋转变压器支架具有转动和升降功能，旋转变压器连接蜗轮机构具有消除径向、角向、轴向偏差功能。该装置不仅可以用于测量涡轮蜗杆传动系统传动回差的测量，还可以用于测量齿轮传动等轴系传动回差的测量。本发明利用蜗轮蜗杆传动的自锁特性，无需固定蜗杆，采用测量蜗轮的回转角度来测量蜗轮蜗杆传动回差，操作简单，成本较低，误差较小、测量精度更高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例所述的蜗轮蜗杆传动系统传动回差测量装置模块图；

图2是本发明一实施例所述蜗轮蜗杆传动系统传动回差测量装置示意图；

图3是本发明一实施例底座下板与底座上板旋转连接示意图；

图4是本发明一实施例涡轮端面水平时蜗轮蜗杆传动系统传动回差测量装置示意图；

图5是本发明一实施例涡轮端面垂直时所述蜗轮蜗杆传动系统传动回差测量装置示意图。

贯穿附图，应该注意的是，相似的标号用于描绘相同或相似的元件、特征和结构。

具体实施方式

提供以下参照附图的描述来帮助全面理解由权利要求及其等同物限定的本公开的各种实施例。以下描述包括帮助理解的各种具体细节，但是这些细节将被视为仅是示例性的。因此，本领域普通技术人员将认识到，在不脱离本公开的范围和精神的情况下，可对本文所述的各种实施例进行各种改变和修改。另外，为了清晰和简洁，公知功能和构造的描述可被省略。

以下描述和权利要求书中所使用的术语和词汇不限于文献含义，而是仅由发明人用来使本公开能够被清晰和一致地理解。因此，对于本领域技术人员而言应该明显的是，提供以下对本公开的各种实施例的描述仅是为了示例性目的，而非限制由所附权利要求及其等同物限定的本公开的目的。

应该理解，除非上下文明确另外指示，否则单数形式也包括复数指代。因此，例如，对“组件表面”的引用包括对一个或更多个这样的表面的引用。

下面依据图1-5对本发明实施例作具体阐述说明。

图1是本发明一实施例所述的蜗轮蜗杆传动系统传动回差测量装置模块图。

图2是本发明一实施例所述蜗轮蜗杆传动系统传动回差测量装置示意图。

图3是本发明一实施例底座下板与底座上板旋转连接示意图。

图4是本发明一实施例涡轮端面水平时蜗轮蜗杆传动系统传动回差测量装置示意图。

图5是本发明一实施例涡轮端面垂直时所述蜗轮蜗杆传动系统传动回差测量装置示意图。

参考图1，本实施例所述的一种蜗轮蜗杆传动系统传动回差测量装置100，该装置100包括：旋转变压器支架120，旋转变压器140和连接机构160。旋转变压器，用于测量待检测蜗轮的旋转角度；

本发明涉及一种蜗轮蜗杆传动系统传动回差测量装置100，通过旋转变压器支架120，旋转变压器140，连接机构160连接旋转变压器140及蜗轮200，旋转变压器140测量待检测蜗轮200的旋转角度，控制器180根据待检测蜗轮200的旋转角度计算蜗轮200的传动回差。该装置100不仅可以用于测量涡轮蜗杆传动系统传动回差的测量，还可以用于测量齿轮传动等轴系传动回差的测量。本发明利用蜗轮蜗杆传动的自锁特性，无需固定蜗杆，采用测量蜗轮的回转角度来测量蜗轮蜗杆传动回差，操作简单，成本较低，误差较小、测量精度更高。

参考图2，其中，在另一实施例中，上述旋转变压器支架可以包括依次连接的底座下板1、底座上板2、底座法兰3、螺纹杆4、正反丝扣型套筒5、悬臂横杆6和双法兰7。其中，所述螺纹杆4通过螺纹连接正反丝扣型套筒5，正反丝扣型套筒5一端为右旋螺纹，另一端为左旋螺纹，正反丝扣型套筒5通过右旋螺纹或左旋螺纹连接悬臂横杆6。这样，可以通过旋转正反丝扣型套筒5调节蜗轮蜗杆传动系统传动回差测量装置100的高度。

其中，底座上板1和底座下板2通过螺钉，图中所示为B1连接。并且，参考图3，螺钉B1通过所述底座上板2上的转动槽安装到所述底座下板1。这样，所述底座上板通过所述转动槽与所述底座下板转动连接，旋转变压器支架可以具有转动功能。

其中，上述底座上板2可以转动的角度为0-90度。

并且，上述螺钉B1的数目可以为4个。其中，上述转动槽可以为弧形槽或者现有技术中其他可以形成转动的槽。

其中，螺纹杆4通过旋转螺母B4连接底座法兰3。螺纹杆4可以为高度可调式螺纹杆，或者根据需要测量蜗轮的高度分别使用不同高度的螺纹杆4。

其中，正反丝扣型套筒5还用于通过与螺纹杆4之间的转动调节所述旋转变压器支架的高度。

具体的，上述悬臂横杆6为90度折弯焊接件，一端设有旋转外螺纹并通过旋转与所述正反丝扣型套筒5连接，另一端设有用于定位的十字槽立法兰。

相应的，双法兰7一端设有用于定位的十字凸起立法兰，用于与所述悬臂横杆6的十字槽立法兰配合，与悬臂横杆6可转动90度定位连接。

参考图4和图5，分别为双法兰7与悬臂横杆6可转动90度定位连接的示意图，其中，图4是涡轮端面水平时蜗轮蜗杆传动系统传动回差测量装置示意图，图5是涡轮端面垂直时所述蜗轮蜗杆传动系统传动回差测量装置示意图。

其中，上述连接机构包括光轴10和方管11。光轴10所述旋转变压器8，方管11连接光轴10，用于连接所蜗轮(图未标)。

进一步的，参考图2，所述连接机构还包括联轴器9。联轴器9连接旋转变压器8及所述光轴10，用于补偿所述旋转变压器8预定范围内的径向、角向、轴向偏差。其中，根据旋转变压器8确定预定范围。该预定范围可以根据目前对旋转变压器8性能的要求的判定制定。

其中，联轴器9为MF型平行式柔性联轴器。

控制器根据所述待检测蜗轮的旋转角度计算所述蜗轮的传动回差，为根据所述待检测蜗轮的旋转角度计算被动扰动空程，

扰动空程为L，蜗轮补偿的角度为α，蜗轮分度圆半径为R，蜗杆导程为P_Z，蜗杆补偿空转角度为β，蜗轮和蜗杆的模数为m，蜗杆头数为Z₁；其中，L＝α·R，L＝P_z/β，P_z＝π·m·z₁；

计算β＝P_z/(α·R)＝(π·m·z₁)/(α·R)。

下面以图2所示实施例对本发明做具体阐述。

旋转变压器是一种输出电压随转子转角变化的信号元件。当励磁绕组以一定频率的交流电压励磁时，输出绕组的电压幅值与转子转角成正弦、余弦函数关系，或保持成某一比例关系，或在一定转角范围内与转角成线性关系。旋转变压器根据对极数的不同，具有不同的精度。如果用旋转变压器测量蜗杆的转动角度，误差范围会比较大，所以更适合测量蜗轮的转动角度。旋转变压器相对经纬仪，价格较低。因精度要求，此种测量方法应选用多极双通道旋转变压器。

参考图2，旋转变压器支架由底座下板(1)、底座上板(2)、底座法兰(3)、螺纹杆(4)、正反丝扣型套筒(5)、悬臂横杆(6)、双法兰(7)组成。底座法兰(3)与底座下板(1)、底座上板(2)用螺钉连接。其中底座上板(2)有四个弧形槽，可以在螺钉(B1)旋松状态下，底座上板(2)通过中部圆柱凸起即可绕底座下板(1)圆孔转动，由于螺钉(B1)和弧形槽的存在，底座上板(2)可以相对底座下板(1)转动90°，使底座下板(1)完全隐藏在底座上板(2)下面，节省了空间，更便于收藏携带，如图3所示。螺纹杆(4)两端分别旋入底座法兰(3)和正反丝扣型套筒(5)下端，并用右旋螺母(B4)锁定相对位置。正反丝扣型套筒(5)下端为右旋内螺纹，上端为左旋内螺纹。悬臂横杆(6)与正反丝扣型套筒(5)上端连接螺纹为左旋螺纹，并用左旋螺母(B5)锁定相对位置。悬臂横杆(6)为90°折弯焊接件，悬臂横杆(6)一端为左旋外螺纹，旋入正反丝扣型套筒(5)上端左旋管螺纹内，并用螺母(B5)锁定相对位置。悬臂横杆(6)的另一端焊有带“十字槽”的立法兰。双法兰(7)一端为带定位作用的“十字凸起”的立法兰，另一端为水平法兰。双法兰(7)的“十字凸起”的立法兰与悬臂横杆(6)的带“十字槽”的立法兰配合，并可90°倍角相对转动后仍可定位配合，定位后使用4个螺钉(B6)紧固。当测量水平或竖直放置的蜗轮时，只需90°倍角转动双法兰(7)与悬臂横杆(6)的相对位置。当蜗轮端面水平时，蜗轮蜗杆传动系统传动回差测量装置装配如图4所示；当蜗轮端面竖直时，蜗轮蜗杆传动系统传动回差测量装置装配如图5所示。

旋转变压器连接蜗轮机构由旋转变压器(8)、MF型平行式柔性联轴器(9)、光轴(10)、方管(11)和蜗轮组成。双法兰(7)的水平法兰端与旋转变压器(8)外壳(也称定子)的法兰孔用螺钉连接。旋转变压器(8)的输入轴(也称转子)与MF型平行式柔性联轴器(9)一端用螺钉(B8)顶紧连接，MF型平行式柔性联轴器(9)另一端与光轴(10)的一端用螺钉(B8)顶紧连接。光轴(10)的另一端与方管(11)中部用螺钉(B9)顶紧连接。方管(11)两端有用于穿过螺钉的通孔，方管(11)与蜗轮通过螺栓紧固连接。当测量不同大小的蜗轮时，更换不同长度的方管即可。

本发明中为了适应日后测量不同高度位置的蜗轮，将螺纹杆(4)设计为可更换方式的，对于较高位置的蜗轮就换更长的螺纹杆即可。为此，设置了底座法兰(3)，其法兰管内有螺纹，为帮助螺纹杆(4)顺利拧入，在螺纹杆(4)露出底座法兰(3)的部位铣出一对平面，方便扳手夹持施加扭矩，并使用右旋螺母(B4)紧固锁紧螺纹杆(4)和底座法兰(3)的相对位置，再通过转动正反丝扣型套筒(5)调节支架的高度，如图2所示。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)相比插纸片法，测量结果更准确，测量过程更易操作。

(2)利用蜗轮蜗杆的自锁原理，无需固定蜗杆，直接连接蜗轮，使用方便可靠。

(3)可以测量不同高度、一定直径范围内的蜗轮的传动回差。

(4)通过旋转立法兰可以测量端面水平放置的蜗轮，也可测量端面竖直放置的蜗轮。

(5)本发明采用的MF平行式柔性联轴器是一体成型的金属弹性联轴器，顺时针与逆时针回转特性完全相同，具有零回转间隙，良好的径向、角向、轴向偏差补偿性能。使得本发明操作更方便，测量结果更可靠。

(6)根据测量回差所需的精度选择所需相应测量精度的旋转变压器。如选择西安微机电研究所的质量较轻、体积较小的64对极的160XFS6421M旋转变压器，这是一个组装式的旋转变压器，相对于分装式旋转变压器，安装更为方便。

(7)不仅可以用于测量涡轮蜗杆传动系统传动回差的测量，还可以测量齿轮传动等轴系传动回差的测量。

下面对图2所示实施例装置的使用方法做具体阐述。

在使用本发明装置时，首先根据蜗轮放置工况选择旋转变压器支架安装方式，当蜗轮轴线竖直向上，采用图4所示安装方式；当蜗轮轴线水平放置，采用图5所示安装方式。由于本发明利用的蜗轮蜗杆的自锁特性，所以测量回差时无需固定蜗杆。

安装时，先将方管(11)通过两端的过孔与蜗轮连接固定，再将蜗轮蜗杆传动系统传动回差测量装置通过移动底座和转动悬臂横杆(6)的方式将光轴(10)大致移动至方管(11)中间孔的上方，之后需要给底座压上一定配重，防止操作不当触碰倾倒。然后通过旋转正反丝扣型套筒(5)调节支架的高度，直至光轴(10)插入到方管(11)的中间孔后，用右旋螺母B4和左旋B5锁定正反丝扣型套筒(5)的位置，并用螺钉B9通过方管侧边的螺纹孔顶紧方管(11)内的光轴(10)，保证方管(11)与光轴(10)始终相对位置固定。另外，根据MF型平行式柔性联轴器(9)的特性，其可以补偿一定范围内的径向、角向、轴向偏差，所以当光轴(10)和旋转变压器(8)在MF型平行式柔性联轴器(9)限定的范围内不同轴时，仍然不影响使用，使得本发明操作更方便。

当蜗轮蜗杆传动系统传动回差测量与蜗轮连接好后，手动拨动蜗轮转动。由于蜗轮蜗杆的齿间侧隙的存在，齿轮会带动方管(11)、光轴(10)、MF型平行式联轴器(9)和旋转变压器(8)的输入轴(也称转子)旋转，旋转变压器(8)就会以电压信号曲线记录下蜗轮旋转的角度。再通过分析电压信号曲线，将电压信号转换为回差角度。此处角度测量值的意义在于，直接测量的是被动端扰动造成的设备回转角度，反映在天线方位回转机构中，就是天线方位被动扰动空程L。以此测量出来的回转角度α，也可以反推出动力输入端(蜗杆轴)在主动驱动时需要空转的角度值β。

设扰动空程为L；需要蜗轮补偿的角度为α；蜗轮分度圆半径为R；蜗杆导程为P_Z；蜗杆补偿空转角度为β；蜗轮和蜗杆的模数为m；蜗杆头数为Z₁。则：L＝α·R，L＝P_z/β，P_z＝π·m·z₁；

所以动力输入端(蜗杆轴)在主动驱动时需要空转的角度值β，进而以此值来修整驱动电机的角度补偿及提前量：

β＝P_z/(α·R)＝(π·m·z₁)/(α·R)

对于测量端面竖直放置的蜗轮，只需在安装双法兰时旋转90°后再拧紧螺栓(B6)即可。

本蜗轮蜗杆传动系统传动回差测量装置也适用于齿轮传动系统等轴系传动系统传动回差测量，只需对其中一个齿轮固定，另一个齿轮与旋转变压器(8)的输入轴连接，其余具体实施方式与蜗轮蜗杆传动系统回差测量相同。

应该注意的是，如上所述的本公开的各种实施例通常在一定程度上涉及输入数据的处理和输出数据的生成。此输入数据处理和输出数据生成可在硬件或者与硬件结合的软件中实现。例如，可在移动装置或者相似或相关的电路中采用特定电子组件以用于实现与如上所述本公开的各种实施例关联的功能。另选地，依据所存储的指令来操作的一个或更多个处理器可实现与如上所述本公开的各种实施例关联的功能。如果是这样，则这些指令可被存储在一个或更多个非暂时性处理器可读介质上，这是在本公开的范围内。处理器可读介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光学数据存储装置。另外，用于实现本公开的功能计算机程序、指令和指令段可由本公开所属领域的程序员容易地解释。

尽管已参照本公开的各种实施例示出并描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可对其进行形式和细节上的各种改变。