在進行齒輪測繪時，通常是測量齒頂圓直徑、齒根圓直徑，以此確定齒輪各主要參數。但在測量時，有時難以實現，如在測量奇數齒軸齒輪時，必須先測一些有關的量，再進行間接換算才行。由于間接測量，其誤差大、精度低，如采用光電儀器測量，成本又較高，一些工廠難以實現。本量具不但解決了有軸孔的奇數齒輪齒頂圓和齒根圓直徑的測定，也解決了奇數齒軸齒輪的測定，對偶數齒齒輪及大軸徑均可測量。

1三點定圓原理

圖1

圖1是以O點為圓心，以d為直徑的圓，作圓的兩條切線AO′、BO′交于點O′，交角為2β，連接OO′交圓周于點C，故∠AO′O＝∠BO′O＝β，在直角三角形OAO′中

OO′sinβ＝OA (1)

OA＝OB＝OC＝d／2 (2)

O′C＝OO′-OC (3)

將式(1)、式(2)代入式(3)，則

O′C＝d／2sinβ-d/2
＝(1-sinβ)d/2sinβ (4)

d＝2sinβO′C／（1－sinβ） (5)

式中β和O′C可測出，所以d值可求。

2量具結構

利用上述關系式，設計了專用量具，固定角β后測得O′C值，代入式(5)計算即可。

量具結構如圖2，主要由測量爪1、角度盤3、讀數頭4組成。

圖2

2.1測量爪

測量時采用面接觸，測量爪1的工作面通過自己的回轉中心并延伸到另一側，以便確定β角。測量爪用螺栓固定在回轉中心上，為保證其穩定性和準確性，調整β角后，再用螺栓3將測量爪固定在角度盤上(兩側測量爪對中線夾角β相等)。

2.2讀數頭

讀數頭4選用千分尺結構，為實現標準化，可采用標準深度千分尺讀數 ，用以測量O′C值。

2.3角度盤

角度盤2為量具主體，上面刻有供測量爪調整角度的刻度和裝配測量爪用的中心(即測量爪回轉中心)孔，同時在角度盤對稱線上加工出裝配讀數頭用的配合孔，裝配時采用過盈配合。

2.4量具的調零

將量具在一個標準環上通過標準讀數頭的微調零裝置調零(即測量爪中心)。

3齒輪測量

3.1測量齒頂圓直徑da

無論奇數齒或偶數齒齒輪，測量時調整β角(圖3)，確保兩測量爪(圖中AO′、BO′)工作面與輪齒中線附近(OA、OB)的齒頂圓相切，轉動讀數頭旋鈕，使伸入端O′C頂到中間輪齒的齒頂C點上(跨齒數為奇數)，讀出O′C值，并將O′C和β值代入式(5)，即可計算齒頂圓直徑

da＝2sinβO′C／（1－sinβ） （6）

圖3

3.2測量齒根圓直徑df
如圖4，O′A、O′B為兩測量爪，調整β角，使測量爪工作面與齒輪輪齒中線附近齒頂相切，轉動讀數頭旋鈕，使伸入端OE頂到齒根圓E點上(跨齒數為偶數)，讀出OE值，由于

OO′＝AO／sinβ＝da／2sinβ (7)

圖4

OE＝OO′－O′E （8）

OE＝df／2＝da／2sinβ－O′E
df＝da／sinβ－2O′E （9）

3.3齒輪參數的確定

完成da、df的測量，即可按通常方法計算齒輪的各參數。

4注意事項

調整β角時，應使兩測量爪與角度盤對稱線的夾角β相等；測量時盡量調整到使測量爪與輪齒中線附近的齒頂圓相切；測量齒頂圓時，跨齒數為奇數；測量齒根圓時，跨齒數為偶數；測量時，使測量爪所在平面與被測齒輪軸線垂直。

5量具的誤差分析

作為量具，首先必須要滿足精度要求。

5.1量具的系統誤差

由式(5)可知，夾角誤差和讀數頭誤差直接影響系統誤差。

由于誤差比較小，對式(5)全微分，得

Δd＝2sinβΔΟ′C／（1－sinβ）
＋2O′CcosβΔβ／（1－sinβ）2 （10）

由此可見，2sinβ／（1－sinβ）為常數，這說明ΔOC對Δd的影響為固定線性關系；而O′Ccosβ／（1－sinβ）2與O′C的值成比例關系，說明Δβ對Δd的影響關系與被測直徑成比例關系。以上說明系統誤差是有規律的，設計制造時盡量減小那些對直徑誤差影響較大的參數誤差。設計制造后，可通過修正系數消除系統誤差。

5.2隨機誤差

測量過程中，測量力的大小、量具的變形、測量時的溫度、夾持位置的不同及讀數誤差等，都會產生一些不確定的誤差，這些誤差，可通過控制測量環境和反復多次測量等手段將其降到最小程度，使之滿足測量要求。

6結論

對實際齒輪進行測量，結果表明原理正確、結論可靠；量具結構簡單，便于制造，易推廣，且可用于大軸徑和圓弧面曲率半徑的測量，誤差適中，體積、重量適當，便于測量。(end)