一种行星齿轮轴对称度检测设备及其检测方法与流程

本发明涉及对称度测量，特别是涉及一种行星齿轮轴对称度检测设备、一种行星齿轮轴对称度测量设备的检测方法。

背景技术：

1、行星齿轮轴的对称度对齿轮质量具有重要影响。较高的对称度可以保证齿轮的正常啮合，降低噪声和振动，提高齿轮的传动精度和使用寿命。如果行星齿轮轴的对称度较差，会导致齿轮的啮合不良，进而产生噪声、振动和磨损，缩短齿轮的使用寿命，甚至导致传动系统故障。因此，在生产过程中，必须对行星齿轮轴的对称度进行严格控制，以确保齿轮的质量和性能。

2、目前，对于行星齿轮轴的对称度检测主要有以下几种方法：1.端面间隙检测法：通过塞尺测量行星齿轮轴端面的间隙，判断齿轮轴的对称度。将一个齿轮固定不动，另一个可转动的齿轮与固定齿轮啮合，用塞尺塞入端面间隙，测量最大间隙，以此判断对称度。2.千分尺测量法：用千分尺测量活动齿轮齿廓中间附近的头部，转动活动齿轮，观察刻度盘的读数变化，以此判断齿轮轴的对称度。3.轴键槽对称度检测法：针对轴键槽的对称度进行检测，通过测量键槽中心面与距离为公差值的两平行平面之间的对称配置，判断齿轮轴的对称度。

3、现有的行星齿轮轴对称度检测方法存在以下缺陷：1.检测周期较长，不便于实时监控；2.对检测环境要求较高，受温度、湿度等环境因素影响较大；3.部分检测方法适用于实验室，而不便于现场实时检测；4.针对不同型号和规格的行星齿轮轴，检测方法可能需要进行相应调整，适用性有限；5.检测过程仅针对键槽的长度、宽度等进行单次测量，容易造成误差，检测结果不够精准。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对现有的行星齿轮轴对称度检测设备存在检测效率低、难以实时检测，且检测结果容易出现误差，导致检测精度不高的问题，提出一种行星齿轮轴对称度检测设备及其检测方法。

2、本发明通过以下技术方案实现：一种行星齿轮轴对称度检测设备，包括定位装置、平移装置、旋转装置、检测装置和控制器。

3、定位装置包括定位环、三个夹板和调节机构。三个夹板呈圆周阵列在定位环的内侧，夹板与定位环滑动连接。调节机构安装在定位环上，用于驱动三个夹板同步滑动。

4、平移装置包括移动环和平移机构，移动环与定位环同轴设置。平移机构安装在定位环上用于驱动移动环沿移动环的中心轴方向移动。

5、旋转装置包括外齿圈和旋转机构，外齿圈与移动环同轴设置并转动连接。旋转机构安装在定位环上，用于驱动外齿圈转动。

6、检测装置包括电动伸缩杆、弹性杆和压力传感器一。电动伸缩杆的一端与外齿圈固定连接，另一端指向外齿圈的中心轴并与弹性杆固定连接。压力传感器一固定连接在弹性杆上，用于探测弹性杆施加在待检测的行星齿轮轴上的压力信号。

7、控制器用于根据压力信号判断行星齿轮轴的对称度是否处于预设的阈值范围。

8、上述检测设备通过定位装置夹持待检测的行星齿轮轴，使得行星齿轮轴的中心轴始终与定位环、移动环同轴，以使检测装置始终保持与行星齿轮轴的中心轴间距不变，从而提高测量精度，同时将对于行星齿轮轴键槽深度、宽度等转换为压力值检测，不仅可以提高检测效率，实现对键槽深度、宽度的快速测量，同时通过对不同位置进行检测，避免单次测量出现误差，提高检测精度。

9、进一步地，调节机构包括锥齿轮一、三个锥齿轮二、三个丝杆、三个限位块、三个螺母和旋钮，每个丝杆的一端与一个夹板固定连接，另一端分别背向定位环的中心轴并穿过定位环。每个螺母螺接在一个丝杆上。螺母转动连接在定位环内。丝杆上开设有与限位块滑动连接的滑槽，限位块固定连接在定位环内。锥齿轮二固定连接在螺母上，锥齿轮一分别与三个锥齿轮二啮合。锥齿轮一转动连接在定位环内。旋钮为中空结构，旋钮的一端与其中一个螺母固定连接，且旋钮处于定位环外侧。

10、进一步地，调节机构还包括锥齿轮三和电机一。锥齿轮三转动连接在定位环内，且锥齿轮三与锥齿轮一啮合。电机一固定连接在定位环上，且电机一的输出端与锥齿轮三固定连接。

11、进一步地，平移机构包括固定板、移动板、三个固定杆、三个移动杆和线性驱动器，三个固定杆呈环形阵列在定位环上，固定杆的一端与定位环固定连接，另一端与固定板固定连接。三个移动杆呈环形阵列在移动环上，移动杆的一端与移动板固定连接，另一端与移动环固定连接。线性驱动器的一端与固定板固定连接，另一端与移动板固定连接。

12、进一步地，旋转机构包括电机二和主动齿轮，主动齿轮与外齿圈啮合。电机二的输出端与主动齿轮固定连接，电机二的固定端与定位环固定连接。

13、进一步地，检测设备还包括红外感应器和压力传感器二。红外传感器安装在定位环上，用于探测定位环内侧是否存在待检测的行星齿轮轴。压力传感器二固定连接在夹板上，用于探测夹板与待检测的行星齿轮轴之间的压力。

14、进一步地，控制器包括压力信号分区模块、压力信号转换模块和对称度计算模块。

15、压力信号分区模块用于根据压力信号的变化周期将压力信号分为多个区域。压力信号转换模块用于将每个区域内的压力信号转换为相对距离。对称度计算模块用于根据相对距离计算行星齿轮轴的对称度。

16、本发明还提供一种行星齿轮轴对称度检测设备的检测方法，包括如下步骤：

17、s1：采用人工拿取或机械爪抓取的方式，将行星齿轮轴沿轴向放置在检测设备内，红外感应器探测到行星齿轮轴后，启动定位装置夹持行星齿轮轴，使行星齿轮轴与定位环同轴。

18、s2：启动平移机构将移动环驱动至靠近定位环一侧，随后启动电动伸缩杆直至压力传感器一反馈的压力值达到预设的压力阈值。

19、s3：启动电动伸缩杆驱动移动环远离定位环，并在每隔一个预设的距离处启动旋转机构驱动外齿圈转动一周，根据预设的采样频率获取压力传感器一探测的压力信号fmi。

20、s4：启动旋转机构驱动外齿圈转动一周，并在每隔一个预设的角度处，启动电动伸缩杆驱动移动环远离或靠近定位环，根据预设的采样频率获取压力传感器一探测的压力信号fnj。

21、s5：将压力信号fmi与压力信号fnj分别进行区域划分后转换为相对距离。

22、s6：根据转换后的相对距离计算周向对称度和轴向对称度，并分别判断周向对称度和轴向对称度是否满足预设的阈值范围。

23、进一步地，在步骤s5中，周向压力信号fmi的区域划分方法如下：将周向压力信号fmi映射到平面坐标系中并进行线性模拟，按照模拟的曲线的周期划分区域。

24、轴向压力信号的区域划分方法如下：将轴向压力信号映射到平面坐标系中并进行线性模拟，根据模拟的曲线的拐点划分区域。

25、相对距离的转化方法如下：对检测装置进行距离-压力测试，获取压力传感器与待测面的间距dk以及对应的压力值fk，将间距及压力值映射到平面坐标系中，采用线性模拟的方法获取间距与压力值的映射关系函数。将采集的周向压力信号与轴向压力信号分别代入映射关系函数中，得到对应的相对距离。

26、进一步地，在步骤s6中，周向对称度的计算方法如下：

27、根据各区域的键槽宽度差值dw、键槽间距差值ds以及键槽深度差值dh计算周向对称度，则周向对称度rc表达为：

28、rc=ω1dw/adw0+ω2ds/ads0+ω3dh/adh0

29、其中，ω1、ω2、ω3分别为设置的权重，且ω1+ω2+ω3=1，a为键槽数量，dw0为预设的标准键槽宽度，ds0为预设的标准键槽间距，dh0为预设的标准键槽深度。

30、轴向对称度的计算方法如下：

31、对于仅有单排键槽的行星齿轮轴，将检测装置从键槽离开直至完全脱离行星齿轮轴的时长转换为间距，则轴向对称度表达rr1为：

32、rr1=dli-dlj/（dli+dlj）

33、式中，dli、dlj分别为键槽到行星齿轮轴两侧的间距。

34、对于具有双排及以上键槽的行星齿轮轴，轴向对称度rr2表达为：

35、rr2=dwi/bdw1

36、式中，dwi为每排键槽的宽度差值，b为键槽排数，dw1为预设的轴向键槽宽度。

37、相较于现有技术，本发明具有如下有益效果：

38、本发明通过定位装置夹持待检测的行星齿轮轴，使得行星齿轮轴的中心轴始终与定位环、移动环同轴，以使检测装置始终保持与行星齿轮轴的中心轴间距不变，从而提高测量精度，同时将对于行星齿轮轴键槽深度、宽度等转换为压力值检测，不仅可以提高检测效率，实现对键槽深度、宽度的快速测量，同时通过对不同位置进行检测，避免单次测量出现误差，提高检测精度。

39、本发明通过将对于行星齿轮轴的长度测量转换为压力值测量，不仅简化了测量过程，提高测量效率，无需人工操作或人工观察测量结果，能够与产线结合进行实时在线检测，同时本发明可以对行星齿轮轴进行轴向及周向的分别测量，测量结果更为可靠，有效地提高测量精度。