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新一代齿轮螺旋线基准装置的研制

林虎 黄垚 杨国梁 杨禹 顾雨铃 邹伟 薛梓

林虎,黄垚,杨国梁,等. 新一代齿轮螺旋线基准装置的研制[J]. 计量科学与技术,2022, 66(4): 67-73 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0642
引用本文: 林虎,黄垚,杨国梁,等. 新一代齿轮螺旋线基准装置的研制[J]. 计量科学与技术,2022, 66(4): 67-73 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0642
LIN Hu, HUANG Yao, YANG Guoliang, YANG Yu, GU Yuling, ZOU Wei, XUE Zi. Development of the New Generation National Primary Standard for Gear Helix Calibration[J]. Metrology Science and Technology, 2022, 66(4): 67-73. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0642
Citation: LIN Hu, HUANG Yao, YANG Guoliang, YANG Yu, GU Yuling, ZOU Wei, XUE Zi. Development of the New Generation National Primary Standard for Gear Helix Calibration[J]. Metrology Science and Technology, 2022, 66(4): 67-73. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0642

新一代齿轮螺旋线基准装置的研制

doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0642
基金项目: 国家重点研发计划(2017YFF0204804);质检公益性行业科研专项(201210001);中国计量科学研究院基本科研业务费项目(AKY1810)。
详细信息
    作者简介:

    林虎(1984-),中国计量科学研究院副研究员,研究方向:齿轮计量、复杂型面测量等,邮箱:linhu@nim.ac.cn

    通讯作者:

    薛梓(1969-),中国计量科学研究院研究员,研究方向:几何量计量,邮箱:xuez@nim.ac.cn

Development of the New Generation National Primary Standard for Gear Helix Calibration

  • 摘要: 围绕建立国家齿轮螺旋线基准这一核心目标,立足自主研发,成功研制了我国首台复合式齿轮螺旋线基准装置,装置将复杂的空间三维曲线测量转化为激光干涉测长和回转角度自校准的同步测量,独创性实现了长度和角度的最短溯源链条。经国际比对验证,装置校准及测量能力达到国际先进水平。基准装置的研发成果已在国内各校准机构、大学、齿轮制造企业得到广泛的应用,对保障我国齿轮产业发展提供了强有力的技术支撑。
  • 图  1  新一代齿轮螺旋线基准装置

    Figure  1.  New generation gear helix primary standard

    图  2  齿轮螺旋线展成及测量分离技术方案原理

    Figure  2.  Principle of technical scheme of gear helix generation and measurement separation

    图  3  齿轮渐开线展成及测量分离技术方案原理

    Figure  3.  Principle of technical scheme of gear involute generation and measurement separation

    图  4  齿轮特征线空间轨迹展成系统及激光跟随测量系统

    Figure  4.  Spatial trajectory generating system of gear characteristic line and laser tracking measurement system

    图  5  激光跟随测量系统

    Figure  5.  Laser tracking measurement system

    图  6  12个读数头布置图

    Figure  6.  Layout of 12 reading heads

    图  7  0kg和5kg负载下的回转角度误差曲线

    Figure  7.  Rotary angle error curve under 0kg and 5kg load

    图  8  3D扫描探测系统测杆挠曲对激光

    Figure  8.  Influence of measuring rod deflection of 3D scanning detection system on laser interferometry

    图  9  45°大角度螺旋线样板实物图

    Figure  9.  Sample of 45 degree helix

    表  1  国外齿轮螺旋线校准和测量能力

    Table  1.   Foreign gear helix calibration and measurement capabilities

    国家测量范围U(f) (k=2)
    德国β:0°~45°
    d:25~400 mm
    0.7~1.3 μm
    美国β:0°~45°0.8~1.3 μm
    英国β:0°~45°
    d:10~650 mm
    1.0 μm
    日本d:25~200 mm1.3 μm
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    表  2  45°大角度螺旋线样板参数

    Table  2.   Parameters of 45 degree helix

    螺旋角 β45°左旋45°右旋
    模数 mn4 mm4 mm
    齿数 z1818
    压力角 αn20°20°
    齿宽 b100 mm100 mm
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    表  3  齿轮螺旋线参量双边比对结果

    Table  3.   Bilateral comparison results of gear helix parameters

    螺旋角参量DoE ( μm)U(DoE) ( μm)En
    45°左旋f0.881.770.50
    f−0.201.25−0.16
    Fβ−0.052.12−0.02
    45°右旋f−1.141.77−0.64
    f0.871.250.69
    Fβ0.892.120.42
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    表  4  NIM与PTB齿轮螺旋线CMC对比

    Table  4.   Comparison of gear helix CMC between NIM and PTB

    计量机构测量范围U(f)(k=2)
    NIMβ:0°~60°
    d:25~400 mm
    0.9~1.2 μm
    PTBβ:0°~45°
    d:25~400 mm
    0.7~1.3 μm
    下载: 导出CSV
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  • 网络出版日期:  2022-03-21
  • 刊出日期:  2022-06-02

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