第 27 卷 第 2 期
2012 年 4 月
天津科技大学学报
Journal of Tianjin University of Science & Technology
Vol.27 No. 2
Apr. 2012
收稿日期：2011–11–28；修回日期：2011–12–21
基金项目：天津市应用基础及前沿技术研究计划(10JCZDJC23300)
作者简介：赵 颖（1987—），女，内蒙赤峰人，硕士研究生；通信作者：王永强，教授，wangyq@tust.edu.cn.
,
大型直齿圆柱齿轮误差测量系统研究
赵 颖，王永强，许增朴，周聪玲
(天津科技大学机械工程学院，天津 300222)
摘 要：针对大型齿轮在机测量存在必须停止加工过程，影响加工效率和经济效益的问题，研制了一种大型直齿圆柱
齿轮离线自动测量系统．测量系统以 PC 为控制中心，可根据用户选择自动生成测量路径；其选用高精度测头和光栅
尺，利用数控系统驱动 x、y、z 轴及旋转载物台，可以实现测量位置的精确定位；可以实现齿形误差、齿距误差和齿向误
差的自动测量．
关键词：大型齿轮；误差测量；测量系统
中图分类号：TP274 文献标志码：A 文章编号：1672-6510(2012)02-0044-05
Research on Large Involute Spur Gear Error Measuring System
ZHAO Ying，WANG Yongqiang，XU Zengpu，ZHOU Congling
(College of Mechanical Engineering，Tianjin University of Science & Technology，Tianjin 300222，China)
Abstract：On-line detection is by far the most common gear measurement technology，but the gear cutting process must be
stopped during the measuring，which influences the efficiency of gear-making machine and the enterprise’s economic benefit.
To solve this problem，a large involute spur gear error measuring system was developed. Using computer as control center，
probe sensor to collect data，x-y-z displacement platform and rotating stage to achieve the exact location of the mathematical
point，the new system can make the large gear error measurement come true. Meanwhile the measurement system can also
realize the automatic measurement of tooth profile，circular pitch and helix deviation.
Key words：large gear；errors measurement；measuring system
大型齿轮作为大型成套装备的关键或重要基础
件，主要用于机械、交通、冶金、矿山、国防、宇航等
重要行业
[1]
，其质量、性能、寿命会直接影响整机的技
术经济指标．大型齿轮不仅加工周期长、成本高，而
且存在精度误差，这种误差对传动系统的精度及动态
特性会产生直接的影响．因此，如何测量和控制齿轮
加工误差一直是需要不断探索的课题
[1–2]
．对于大型
齿轮的检测，尤其是直径 2.5,m 以上的超大型齿轮，
由于工件体积大、质量大、装夹不便，使其测量精度
和测量效率均较低
[3–4]
．虽然目前广泛研究的在机测
量技术有其先进性，但这种技术测量和加工不能同时
进行，大大降低了齿轮加工机床的效率，严重影响企
业的经济效益．同时，齿轮测量精度也受到加工机床
自身制造精度及运行工况的影响，难以实现相对于机
床自身更高精度的测量．因此，针对目前企业普遍使
用的数控加工系统，研制基于现场测量的齿轮加工精
度自动测量机是齿轮制造业亟须解决的现实问题.
本文针对直径在 2.5,m 以上的大型齿轮加工误
差自动测量系统的硬件结构及测量原理进行了深入
研究，提出了一种高效、高精度的测量方法．
1 总体设计
1.1 测量原理
大型齿轮加工精度测量主要集中在齿形、齿向和
齿距误差测量．测量机系统结构如图 1 所示．根据用
户选择由系统软件自动计算生成各类误差测量路径，
并向数控系统输出控制方案．通过数控系统控制测
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