齿轮计量学（二）

光栅式自动齿距仪
利用光栅作为分度基准元件可自动测量齿距偏差和齿距累积误差的一种量仪。其工作原理如图12-106所示，被测齿轮与光栅盘同轴安装，并一同连续回转。光栅按理论齿距角进行分度，光栅指示处所形成的莫尔条纹，由光电转换器转变为电信号，再由放大整形电路使其形成电脉冲，随后经锁相倍频器进行脉冲细分。细分脉冲进入主计数器可以按齿轮进行预置。当被测齿轮每转过半个齿距角时，主计数器发出进测头指令。测头进入齿槽停在分度圆附近等待与齿面接触，随着齿轮旋转，测头受压，电感传感器输出线性斜波电压信号。当主计数器计满相当于360°/z齿距角的脉冲数后给出一个测量脉冲，经过门电路及保存器将传感器在此瞬间的电压输入到记录器中，在记录纸上以短线形式记下。测量脉冲发出退测头指令。测头退出齿槽，等待下一个进测头指令。重复上述测量程序，直至结束。
被测齿轮的齿距偏差和齿距累积误差，可从以短线形式记录的图形上，用图解法或计算法求得。

光电式自动齿距仪
利用光电原理测量齿距累积误差的自动量仪。其测量原理如图12-107所示，光学定位器4由光源1及光电转换器5组成。光源1发出平行光束照射到被测齿面3上，反射光被光电转换器5接收，并转变为电信号，经放大后，送入按照瞄准要求设定了触发电平的施密特触发器。当齿轮转到被测齿面的位置时，上述电信号才能达到所设定的触发电平，此时，触发器发出一触发信号，即瞄准信号。这样就确定了被测齿面的位置。与被测齿轮同轴安装的圆形光电转换器2可发出连续脉冲标准信号。电气装置对瞄准信号和标准信号处理后，由记录装置可绘出齿距累积误差曲线。

计数式自动齿距仪
采用脉冲计数法测量齿距误差并对测量过程进行数字控制的齿距仪。工作原理如图12-108示，信号发生器发出的原始脉冲列A，经分频器形成三个不同频率的脉冲列B、C、D。B为驱动脉冲列，用来控制步进电机转动，以便通过蜗杆4和蜗轮3来带动被测齿轮2作连续匀速转动。C为测量脉冲列，作为计算的标准脉冲。D为分度脉冲列，被测齿轮每转过一个理论齿距角准确地发出一个脉冲信号。
测量时，当测头1依赖驱动机构驱动与齿面中部即将接触时，发出分度脉冲D，开启比数门，测量脉冲C通过比数门由计数器计数。随着齿轮的转动，当被测齿面压迫测头而使传感器输出的电量达到一定数值时，齿面位置信号形成器发出齿面的位置脉冲列E，关闭计数门，计数器停止计数，并发出退测头指令，经一段延时再发出测头进给指令。重复上述测量过程，直至结束。
被测齿轮匀速转动，而分度脉冲D是按被测齿轮的公称齿距角准确发出，如果存在齿距误差，脉冲E发出的间隔将不等，则计数器中的计数不同，这样就反映了齿距误差，经计算器后即可显示打印出测量结果。

齿距分组跨齿测量法
用相对比较法测量多齿数齿轮的齿距累积误差时，为了减少齿数对测量精度的影响，常采用测齿仪器的两测量爪跨几个齿距来进行测量的方法。
将被测齿数z分成N组，每次跨测K个齿，即z=NK。求出分组累积误差或绘出曲线，按K个齿距累积误差进行评定。或分别在误差曲线的最高峰与最低谷点前后紧邻的组内进行单齿补点测量，再将其单个子累积误差或曲线叠加到分组累积误差或曲线上，最后由叠加的最高峰与最低谷点求得齿轮的齿距累积误差。
跨齿测量法的优点是，可以提高测量精度，缩短测量时间和减少工作量。应用跨齿法测量质数齿轮，数据的换算处理较复杂，这是因为不存在封闭条件，将引起较大的测量误差。

最佳跨测齿数
利用跨齿测量法测量齿轮的齿距累积误差时，所跨测的合理齿数。
最佳跨测齿数的选择应使测量误差为最小。满足此条件的最佳跨测齿数k_佳可按式（式中z为被测齿轮的齿数；ω为齿距累积误差曲线上，最高峰处齿与最低谷处齿之间的齿数）求得。由于ω为未知数，根据测量结果统计表明，ω值绝大多数在与之间，所以，k_佳=（0.64～0.87）√z。
在确定跨测齿数k时，应考虑分组数N的多少，N太少，测量头则可能与齿廓表面发生干涉，而不能顺利到达分度圆附近。欲使测量头与齿廓表面不发生干涉，其条件是跨测的半角不大于分度圆处的压力角α，即。

齿圈径向跳动检查仪
测量齿轮齿圈径向跳动的齿轮量仪。如图12-109所示，被测齿轮以心轴顶持在顶尖座4上的两顶尖之间。移动手轮2可使整个滑板3在底座1上左右移动。扳动手柄6可以提起和放下指示表5，使之进入和退出测位。指示表座的上下位置由螺母8调整，指示表架可沿回转盘7回转，以适应锥齿轮等的测量。
测量时，被测齿轮装在两顶尖之间，将锥形或球形测量头放在齿轮上或齿槽中，于齿高中部双面接触，沿齿圈逐齿测量一周，指示表最大与最小读数之差即为齿圈径向跳动。

齿圈径向跳动的自动检验
齿圈径向跳动自动检验原理如图12-110所示。测量时，转动轮1，通过销子2使摆动架3摆动，轴承6绕轴5作圆周运动，且在摆架的导槽4中滚动。导槽4可在任意位置上自由摆动，这样便形成直线运动和回转的合成运动，因而量头7沿图中虚线所示的椭圆轨迹运动，实现自动分度和测量，每到图示位置对齿圈的径向跳动数值记录一次，至被测齿轮转动一圈后，便可自动记录出齿圈径向跳动误差曲线。

公法线千分尺
测量齿轮公法线平均长度偏差和公法线长度变动量的测微量具。它与普通外径千分尺的结构基本相同，不同点是两个测钻为圆盘形或制成半圆盘形，如图12-111所示。

公法线指示卡规
测量齿轮公法线长度变动和公法线平均长度偏差的专用量具，如图12-112所示。
固定量爪3紧固在开口弹性套筒2上，套筒可沿空心圆杆1作轴向移动，以调节固定量爪与活动量爪4之间的距离。活动量爪通过簧片7支持在框架上，其位移经放大倍数为2的杠杆5传到指示表6，所以，若用刻度值为0.01mm的指示表，可得0.005mm的读数值。按下按钮8，可使活动量爪4退开，以便进入和退出测量位置。
测量公法线长度变动ΔF_ω时，按选定的跨齿数n，使两量爪的测量平面分别与第1和第n齿的异侧齿廓相切，使指示表压缩约2圈，并将指针对零。沿齿圈进行测量一周，所得读数中的最大值与最小值之差，即为ΔF_ω值。
测量公法线平均长度偏差ΔF_ω时，需先计算被测齿轮公法线长度的公称值，然后按公称值组合量块，用以调整两量爪之间的距离。沿齿圈测量一周，所得读数的平均值与公称值之差，即为ΔE_ω值。

渐开线检查仪
根据渐开线形成原理设计而成的，测量齿轮齿形误差的量仪。按其结构特点分为可换圆盘式和万能式两大类。可换圆盘式又分为单盘式、双盘式、分级单盘式；万能式又分为靠模杠杆式、正弦杠杆式、圆盘杠杆式等等。
渐开线检查仪只检查齿面的渐开线部分，不包含对倒角、修缘部分的检测，因此应注意调整测量头，确定测量的起点和终点。

单盘式渐开线检查仪
利用圆与直线纯滚动形成渐开线的原理设计而成的，测量渐开线齿形误差的量仪。其工作原理如图12-113，被测齿轮2与可更换的基圆盘1装在同一轴上。基圆盘直径等于被测齿轮基圆直径，并与装在拖板6上的直尺3紧密相切，转动丝杆5带动拖板移动，并使直尺与基圆盘作纯滚切运动。则直尺面上任意一点相对于齿轮的运动轨迹即为理论渐开线。在拖板上装有测量杠杆4，它的一端作为测量头与被测齿面接触，接触点位于直尺与基圆滚切的平面上；其另一端与指示表7相联。测量时，测头运动的理论渐开线与被测齿面的实际渐开线相比，两者差异即为齿形误差，由指示表指示出来或由记录器绘出曲线。
该仪器的优点是：运动链短，结构简单，若装调适当，可达较高的测量精度。缺点是：每测量一种齿轮，都要更换基圆盘，所以只适用于少品种且成批量生产的检验中。        

双盘式渐开线检查仪
测量渐开线齿形误差的齿轮量仪。该仪器的工作原理如图12-114所示，直尺2不动，基圆盘1在直尺上作纯滚动，为使动轴o-o获得可靠的定位，以保证其运动时的位置精度，故在同一动轴o-o上安装直径相同的两个基圆盘1。测量头3相对于基圆盘描绘出一条理论渐开线轨迹。当测量头与被测轮齿的齿面4接触时，由于被测齿面有形状误差而使测头又产生附加运动，这个附加运动的量值反映齿形误差的大小，由指示表5读出。基圆盘的运动是由斜齿条8和斜齿轮7传动实现的，刻度盘6的示值反映被测齿轮的展开角。

分级单盘式渐开线检查仪
测量渐开线齿形误差的齿轮量仪。该仪器的主要特点是：使用同一级的仪器基圆盘能够测量不同基圆直径的齿轮，因而可以减少仪器基圆盘的个数。其工作原理如图12-115所示，当选用的仪器基圆盘1的直径D等于被测齿轮2的基圆直径时，分度机构4的调整角β_e为零，此时，仪器的工作原理与单盘式渐开线检查仪的相同。
当选用的仪器基圆盘直径不等于被测齿轮的基圆直径时，调整分度机构滑槽的旋转角度β_e，使 （式中β_e为被测齿轮理论基圆螺旋角，d_b为被测齿轮理论基圆直径，D为仪器基圆盘的实际尺寸）由于滑槽倾斜了β_e角，使连接在滑铁5上的测头3作斜向运动，其水平方向的分运动Δ与测头随滑座的运动合成为，则测头在理论基圆切线方向上移动的距离始终等于不同截面理论渐开线上对应点的展开长度，所以测头的基本运动轨迹是理论齿形线，当被测齿形线与该理论齿形线相比较即可得到齿形误差。

分度圆盘式渐开线检查仪
利用齿条和分度圆盘形成理论渐开线，来测量渐开线齿形误差的量仪。其测量原理如图12-116所示，被测齿轮与分度圆盘同轴安装且一起转动，圆盘直径等于被测齿轮分度圆直径的理论值。圆盘与直尺之间作纯滚动。
测量时，测头与被测齿面接触。若被测齿形有误差，则通过固定在直尺上且与测头相联的测微器读出。