齿轮检测技术发展研究

齿轮检测技术发展研究

齿轮是车辆、机床、轴传动摩托车、飞机、工程机械、工业缝纫机、电动工具等机器动力传动系统中的重要零件，更是舰船推进器、矿山机械、轧钢设备等机器的关键零件。由此可见，在齿轮的设计和制造工艺过程中，齿形质量控制及检测技术是关键技术难题。

标签：齿轮；检测；发展

1 齿轮检测技术是我国齿轮行业发展壮大的重要依据

1.1 齿轮检测是确保齿轮成品性能和质量的关键环节

众所周知，齿轮传动是近代机器中最常见的一种机械传动，是机械产品的重要基础零部件。因此，它已成为许多航空产品、汽车制造企业日常生产中不可缺少的传动部件，成为保证机器载荷均匀、传动平稳、振动小、噪音低的最佳零件，也是机器设备接触区和传递动力中所占比重最大的传动形式。目前，齿轮制造行业较为广泛地采用齿轮测量中心检测锥齿轮。齿轮测量中心具有测量精度高、测量功能多、自动化程度高等优点。在生产实践中，齿轮加工过程与齿轮检测的关系密不可分，而齿轮检测对齿轮加工的指导作用也越来越大，甚至在许多情况下，如果没有制造过程中的齿轮检测，就无法制造出合格的齿轮。

1.2 齿轮检测是齿轮在加工制造过程中质量控制的技术保证

齿轮传动装置利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动，用主、从动轮轮齿直接、传递运动和动力的装置。我国齿轮传动装置市场发展迅速，产品产出持续扩张，国家产业政策鼓励齿轮传动装置产业向高技术产品方向发展。齿轮系统是各种机器设备中应用最广的传递动力和运动传递的最佳装置，具有磨损小，运行效率高的优势。许多汽车上的转向系统就是这种装置的一个完美示例。其动力学行为和工作性能对整个机器有重要影响。因此，为了提高齿轮的传动效率，并使整个系统普遍向高速、安全、重载方向发展，减少在传动过程中带来的振动、变形、噪声、动载荷、动应力等因素，这不仅可以实现免维护，而且在整个使用寿命中还可以保持稳定的扭转间隙，达到高精度的目标。

1.3 齿轮检测是齿轮成品验收的重要依据

齿轮是应用在航空、汽车制造企业中最广泛的传动元件之一。近几十年来，在齿轮传动装置内部的齿轮传动副乃至齿轮传动系统为对象的动态特性分析方面取得了不少的研究成果，并逐步运用到齿轮副的动态设计中，这使得齿轮检测装置市场越来越受到各方的关注。齿形加工和热处理后的精加工是齿轮制造的关键，也反映了齿轮制造的水平。因此，我们要不断加强齿轮的检测力度和水平，不断加强对材料、热处理、加工工艺的研究，注意减小尺寸、延长使用寿命、减轻重量、降低噪音等，这也是齿轮成品验收的重要依据。

2 齿轮检测技术发展新思路

2.1 齿轮啮合试验法

齿轮作为传递运动和动力的基础零件，在工业发展的历程中，一直发挥着十分重要的作用。随着工业对齿轮性能要求的大幅度提升和生产技术的快速发展，齿轮的抗弯曲疲劳能力、咬合精度、疲劳能力、耐磨性已经成为工业齿轮技术的主要发展趋势。如今，齿轮传动是动力传动的一种形式，广泛应用的高效、高精度数控齿轮加工机床普遍具有齿轮修形加工能力，为经济可靠地生产高性能的修形齿轮提供了技术保障。为改善硬齿面齿轮的应力分布，提高齿轮寿命，降低齿轮箱的振动和噪声，齿轮修形设计已成为提升硬齿面齿轮传动性能不可或缺的核心技术。对于齿轮传动装置这一复杂弹性结构振动系统，不仅应从分析和改善其内部传动件的动态特性着手，更应从动力系统的角度研究其综合动态性能，进而进行低噪声、低振动的齿轮传动装置的动态设计。既显著提高硬齿面齿轮的传动性能又不额外增加成本。齿轮的质量以工作可靠、寿命长、振动噪声低为准则。除材料热处理硬度因素外，机械制造精度非常关键。因此，齿轮啮合试验法成为判断一对齿轮副的回转传动性能的重要方法。

2.2 几何解析测量法

齿轮在机械行业有着广泛的应用。随着齿轮加工制造水平的逐渐提高，计算机控制与测量技术的不断发展，齿轮在汽车、直升飞机、机床及电动工具制造业中，也获得了广泛的应用。近年来，对齿轮整体误差测量技术的研究也飞速进展，同时对齿轮检测精度的要求也进一步加大。传统的齿轮测量方法需要对齿轮进行二次或多次拆装，严重影响了齿轮加工精度，而且传统测量还存在测量精度低和测量范围小等局限性与不足，已经不能满足齿轮高精度制造的要求。因此，我们要采用坐标式几何解析测量法，以此解决传统齿轮齿距测量方法存在的同步困难、稳定性差、操作复杂等缺点。

2.3 激光检测法

首先，先用量具粗略地测出被测齿轮齿顶圆直径和齿轮厚度并输入到数据处理及显示系统中，以供激光位移传感器确定在滑台上的伸缩量和升降臂带动滑台的升降量；其次，根据粗测的齿轮类型安装激光位移传感器或安装激光位移传感器和转折镜，大内齿轮和外齿轮安装激光位移传感器，小内齿轮安装激光位移传感器和转折镜；第三，安装激光位移传感器或安装激光位移传感器和转折镜后，进行齿轮的标定检测，即采用标定环对检测系统参数进行标定；标定时实时采集激光位移d（t）、升降臂线位移z（t）、滑台的线位移数L（t）和角位移旋转系统的角位移，构成了圆柱坐标系。

2.4 齿轮检测一般分为：以齿廓、螺旋线和齿距检测为基础的分析式检测，以综合检测（双面啮合、单面啮合检测）为基础的功能式检测，以及将分析式和综合检测合成一体的齿轮整体误差检测。

当前，齿轮检测技术已有很大的发展，在检测原理方面，实现了由“比较检测”到“啮合运动检测”，直至“模块化检测”的发展；在技术手段上，实现了由“机械为主”到“机电结合”，直至当今的“光一机-电”与“信息技术”综合的集成；在检测结果的处理上，实现了由“指示表加肉眼读取”到“记录器记录加人工研判”，直至“计算机自动分析，并将检测结果反馈到制造系统”的飞跃。

3 结束语

总之，随着我国航空制造业的迅速发展，我国齿轮加工工艺技术水平，装备水平的不断提高及引进技术的消化吸改，技术改进不断顺利进行，齿轮制造业也得到了空前快速的发展。因此，为确保齿轮质量，我们应不断加强齿轮测量技术和仪器的研究，满足我国齿轮制造质量检测的迫切需要，为生产与检测提出更加合理的标准和验收要求，促进齿轮向高、精、尖发展，向世界先进水平看齐。

参考文献

[1]李英杰，支秋玲.采用设计齿形修形技术提高工程机械传动装置性能[J].工程机械，2012，3.

[2]孔勤建.我国风电齿轮箱行业自主创新发展中的问题与对策[J].风能，2011，7.

[3]黄丽荣，汤宏智.汽车齿轮硬化层深的设计[J].热处理技术与装备，2012，6.