一种圆柱齿轮螺旋角检测装置及检测计算方法与流程

本发明属于圆柱齿轮技术领域，尤其涉及一种圆柱齿轮螺旋角检测装置及检测计算方法。

背景技术：

螺旋角是齿轮的一个重要参数，现有的螺旋角的简易测量方法是通过量角器对齿顶滚动在纸上的齿印，测绘出齿顶螺旋角，然后分度圆螺旋角则通过齿轮计算公式，利用齿顶圆螺旋角转换计算而得出。用这种常规的方法，操作繁杂而呆板，螺旋角检测的效率极其低下，而且测量出的齿轮螺旋角精度差，无法满足与其相啮合齿轮的螺旋角高精度要求，因此亟待设计一种新的圆柱齿轮螺旋角的测量装置和测量方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种圆柱齿轮螺旋角检测装置及检测计算方法，该圆柱齿轮螺旋角检测装置及检测计算方法有效地解决了现有技术中圆柱齿轮螺旋角检测效率低下且精度较差的技术问题。

本发明的技术方案如下：本发明公布了一种圆柱齿轮螺旋角检测装置，包括旋转体、轴向定位块、旋向杆，以及至少两个齿槽定位杆和与齿槽定位杆数量一致的钢球；其中

所述旋转体与待测齿轮的齿顶圆相接触，所述轴向定位块与待测齿轮的其中一个端面相接触，轴向定位块以平面滑动连接的方式安装在旋转体上且在滑动到任意位置时均能固定在旋转体上；所述旋向杆转动地安装在旋转体上，以使得旋向杆在旋转体表面转动时与轴向定位块形成不同的夹角；所述齿槽定位杆穿过旋转体后固接在所述旋向杆上，齿槽定位杆朝待测齿轮的一端安装有能插入待测齿轮相邻两轮齿之间的所述钢球。

基于以上检测装置，本发明还提供一种圆柱齿轮分度圆螺旋角的检测计算方法，按以下步骤进行：

s1、利用圆柱齿轮螺旋角检测装置测量钢珠接触点处的螺旋角，其具体如下：

1)将旋转体放置在待测齿轮的齿顶上，然后调整轴向定位块在旋转体上的安装位置，调整位置时须使得轴向定位块贴在齿轮的其中一个端面上；或者，调整轴向定位块及轴向定位辅助块的位置，使得轴向定位辅助块贴在齿轮的其中一个端面上；

2)将旋转体上的旋向杆进行转动，以便所有齿槽定位杆上的钢球全部插入待测齿轮的同一齿槽内，然后将旋向杆固定在旋转体上；

3)将圆柱齿轮螺旋角检测装置从待测齿轮上取下后，采用万能角度尺测量轴向定位块与旋向杆之间的夹角，该夹角即为钢球与齿轮之间的接触点处的螺旋角；

s2、圆柱齿轮分度圆螺旋角的计算：

根据前面测得的钢球接触点处的螺旋角，以及待测齿轮的公法线长度实际值、跨测齿数、钢球直径进行计算后得出待测齿轮的分度圆螺旋角。

本发明的有益效果：本发明提供的圆柱齿轮螺旋角检测装置，直接在圆柱齿轮上选取钢球接触点处的螺旋角进行检测，得出接触点处的螺旋角，然后根据圆柱齿轮不同圆周上的螺旋角与齿轮分度圆螺旋角的关系进行换算，间接得出圆柱齿轮的分度圆螺旋角，并且可以通过这种检测装置检测出一个钢球接触点处的螺旋角值。由此可见，相对于现有的检测设备和方法，本发明的操作简单易行，环保清洁，在保证螺旋角精度的情况下，又省略了大量的人力物力和机床的检测等费用，操作者省力省时，加工效率成倍提高。

附图说明

图1为本发明实施例中配合有万能角度尺的圆柱齿轮螺旋角检测装置的俯视图。

图2为本发明实施例中配合有万能角度尺的圆柱齿轮螺旋角检测装置的前视图。

图3为本发明实施例中配合有万能角度尺的圆柱齿轮螺旋角检测装置的仰视图。

图4为本发明实施例中配合有万能角度尺的圆柱齿轮螺旋角检测装置的左视图。

图5为本发明实施例中配合有万能角度尺的圆柱齿轮螺旋角检测装置的右视图。

图6为本发明实施例中的圆柱齿轮螺旋角检测装置的立体结构图。

图7为本发明实施例中配合有万能角度尺的圆柱齿轮螺旋角检测装置的立体结构图。

图8为本发明实施例的圆柱齿轮螺旋角检测装置测量齿轮轴上的齿轮时的示意图。

图9为本发明实施例的圆柱齿轮螺旋角检测装置测量薄齿轮时的前视图。

图10为本发明实施例的圆柱齿轮螺旋角检测装置测量薄齿轮时的示意图。

元件标号说明：1、旋转体；2、轴向定位块；3、内六角螺栓；4、旋向杆；5、旋向定位块；6、连接螺杆；7、紧固螺母；8、定心螺杆；9、套；10、蝶形螺母；11、骑缝定位杆；12、齿槽定位杆；13、防脱螺母；14、万能角度尺；15、轴向定位辅助块；16、钢球；17、凸台。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

本实施例公布了一种圆柱齿轮螺旋角检测装置，其结构原理如图1至图5所示，主要包括旋转体1，该旋转体1呈板状结构，具体制作时可将一块类似凸轮的板材的一侧凸起端削平后制得。本实施例的旋转体1上安装设置有轴向定位块2，轴向定位块2滑动地安装在旋转体1被削平后的一侧的侧面上，以便轴向定位块2与旋转体1垂直，以更好地适应圆柱齿轮的端面基准定位；为了更加灵活调节轴向定位块2的位置，以适应不同结构和大小的圆柱齿轮，轴向定位块2可以以相互垂直的两个方向滑动地连接安装在旋转体1的侧面上，其具体如图4和图6所示，轴向定位块2通过内六角螺栓3与旋转体1紧固，内六角螺栓3在轴向定位块2上的螺孔具有多个且排成一行，通过改变内六角螺栓3在轴向定位块2上的螺孔即可实现轴向定位块2在旋转体1上的一个方向上滑动，并滑动到位后,通过内六角螺栓3紧固。此外，还可以在旋转体1和轴向定位块2上分别对应地设置诸如t型滑槽(图中未示出)和安装t型螺栓(图中未示出)等方式来实现轴向定位块2在一个直线方向上的滑动，并滑动至任意位置被t型螺栓固定。当然，本实施例还有其它方式可以实现轴向定位块2在旋转体1上的滑动连接并固定，本领域技术人员可以适应性选择，本发明并不做具体限制。同理，在与前述直线方向相垂直的另一个方向，即如图4中的竖直方向，轴向定位块2设有一条竖直的滑槽，该滑槽用于与螺栓配合将实现轴向定位块2在旋转体1上的竖直方向的滑动并随时固定。对于较为薄的齿轮，还可以在轴向定位块2上增设一个轴向定位辅助块15，该轴向定位辅助块15可通过上述滑槽和螺栓滑动连接在轴向定位块2朝旋转体1的一面上。

同时，如图1，本实施例的旋转体1上相对地开设有两个扇形孔，两个扇形孔相对设置呈蝴蝶翅膀状的对称结构。旋转体1的表面上转动地安装有一根旋向杆4，该旋向杆4为长方形的条板状结构，旋向杆4的一端朝所述轴向定位块2设置且旋向杆4转动时不得与轴向定位块2干涉接触，旋向杆4在旋转体1表面上绕自身的某一点旋转，以便旋向杆4在旋转体1表面转动时与轴向定位块2形成不同的夹角，该夹角直接关乎螺旋角的测量。进一步地，如图6所示，旋向杆4朝旋转体1的一侧表面凸出地具有两个凸台17，两个凸台17分列旋向杆4的两端并伸入上述扇形孔内，凸台17在旋向杆4长度方向上的一端端面呈与所述扇形孔的弧形孔壁滑动配合的曲面，凸台17在旋向杆4长度方向上的另一端呈削尖了的等腰三角形状，以便对旋向杆4的旋转运动起到一定的导向作用，旋转运动更加稳定可靠。此外，旋向杆4可以通过定心螺杆8、套9、蝶形螺母10及骑缝定位杆11实现止动连接，定心螺杆8固接在旋转体1上，旋向杆4套在定心螺杆8上并可绕定心螺杆8的轴线转动，套9直接套接在露出旋向杆4之外的定心螺杆8上后被拧在定心螺杆8上的蝶形螺母10压紧，实现旋向杆4的固定。

另外，本实施例的旋向杆4还设有滑动安装在旋向杆4上的旋向定位块5，具体的，旋向杆4的长度方向上设有至少一道条孔，该条孔贯穿前述旋向杆4上的凸台17，条孔内滑动地设置有至少两个旋向定位块5且旋向定位块5在滑动至任意位置时均能固定在旋向杆4上，以便调节两个钢球16的位置，所述旋向定位块5上安装有齿槽定位杆12。具体制作时，旋向定位块5一端通过连接螺杆6及紧固螺母7与旋向杆4连接为一体，具体的连接结构可以有多种且技术员可以适应性设计选取，本实施例此处不详细叙述连接螺杆6如何固定连接。具体地，如图2，旋向定位块5另一端设置有与旋向杆4平行的齿槽定位杆12，齿槽定位杆12朝待测齿轮一端安装有能插入到相邻两轮齿之间的钢球16，齿槽定位杆12背离钢球16的一端装有防脱螺母13，对于防脱螺母13固定齿槽定位杆12的方式本领域技术人员也可以适应性设计，此处不作赘述。作为具体实施细节，优选地，万能角度尺14以轴向定位块2为其中一个基准，轴向定位块2为另一个基准，进行测量，当测量值为0度时，旋向杆4垂直于轴向定位块2，而旋向杆4上的二钢球16的球心之间连线的方向，同样垂直于轴向定位块2，以便于检测、观察读数。

对于钢球16接触点处的齿轮螺旋角的具体检测步骤如下：

1、本检测装置通过齿槽定位杆12上的两钢球16插入圆柱齿轮相邻两齿廓(轮齿)之间，达到测量钢球16接触点处的螺旋角的目的：

1)按图8所示，将旋转体1放置在齿顶圆(齿顶)上后，轴向定位块2贴在齿轮的轴向基准端面上，亦即紧贴与齿轮端面平行的一个基准面。

2)在测量厚度相对小的薄齿轮时，若是检测装置的实际制作尺寸不足以保证与待测齿轮充分可靠地接触定位时，则可以按图9至图10所示，调整轴向定位块2及轴向定位辅助块15位置，将轴向定位辅助块15贴在齿轮的轴向基准端面上。当然，该方法并不仅针对于图9所示的齿轮，也可以在齿轮结构尺寸适宜时运用到其它齿轮上进行检测。

3)将旋转体1上的旋向杆4进行转动，使其两个齿槽定位杆12上的钢球16插入两轮齿之间的齿槽内。为了保证更准确地测量，宜要求齿槽定位杆12上的钢球16在齿槽中的插入方向上要预留有一定的窜动量，亦即，本检测装置在待测齿轮上安装好后,齿槽定位杆12上的钢球16仍然有朝齿根一侧进一步移动的空间，以保证待测齿轮的齿顶与旋转体1平稳、可靠地接触。

4)旋向杆4通过定心螺杆8、套9及蝶形螺母10紧固后，旋向杆4与轴向定位块2间的夹角固定,进一步地，还可以设置一根同时轴向插入到定心螺杆8和旋转体1内的骑缝定位杆11，骑缝定位杆11是防止蝶形螺母10压紧过程，定心螺杆8在旋转体1内打滑，此处的骑缝定位杆11即常见的一种防转销结构形式，主要是为了在旋紧蝶形螺母10的过程中阻止定心螺杆8自转，本实施例不再详述其结构，本领域技术人员应能知晓。

2、将本发明的检测装置从齿轮上取下后，按图7所示，先调整轴向定位块2的位置，可以进行诸如上、下位置调节，采用内六角螺栓3紧固后，使得轴向定位块2和旋向杆4均能与万能角度尺14的相应测量基准面贴合，采用万能角度尺14测量轴向定位块2与旋向杆4之间的夹角，即为钢球16测量齿轮齿廓接触点处的螺旋角。当所测螺旋角太小，轴向定位块2基准面会干涉万能角度尺14，当所测螺旋角太大，万能角度尺14可能测量不到旋向杆4，在这种情况下，如图7，轴向定位块2可适当向左或右偏移位置后再与旋转体1紧固，即可测量到轴向定位块2与旋向杆4之间的夹角。

3、圆柱齿轮分度圆螺旋角的计算：

1)以检测装置的钢球16在齿廓接触点处所测的螺旋角，以及该齿轮公法线长度实际值、跨测齿数和齿槽定位杆12上的钢球16直径为已知参数，本领域技术人员根据同一圆柱齿轮上不同圆周上的螺旋角与分度圆上螺旋角的关系，推导换算出分度圆上螺旋角，由于具体计算过程是本领域技术人员所公知的，且为了更侧重地体现本发明的技术要点，因此在此处略去具体计算过程，不做赘述。优选地，为了便于平时检测使用，可以将计算过程编写成固定的程式进行计算，即根据现有某个圆周上齿轮螺旋角等参数去设计一个“圆柱齿轮螺旋角简易计算程序”，以便每次检测后可以直接输入螺旋角进行计算。而目前对于分度圆螺旋角的计算，基于上述一系列参数，可以有多种算法，本实施例不作详细推演，凡是本领域技术人员基于上述测量参数根据齿轮各项参数的内部关联特性所能计算的方式，本发明均可采用，均能用于计算分度圆螺旋角的值，例如，其中一种齿轮螺旋角参数的计算公式为：

其中，βk为齿轮齿廓上任意圆的螺旋角，可为本发明检测装置所测得的接触点处的螺旋角；dk为齿轮齿廓上任意圆直径，可为钢球16接触点处的圆周直径；d为齿轮分度圆直径；β为齿轮分度圆螺旋角。当然，除此之外，本领域技术人员还有其它计算方法可以进行计算推演，本发明对每一步计算推演过程并不做具体限定。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。