智能时代,小模数齿轮的天地。虽然小模数齿轮已在精密机械、仪器仪表、航天航空、医疗器械、电子产品等诸多领域发挥着不可替代的作用,但随着5G、物联网和智能时代的到来,服务机器人、IT设备、通信、智能家居、智慧城市等领域对微小型传动系统有巨量需求,小模数齿轮作为微小型传动系统的关键基础零部件,其重要性将愈来愈得到张显。小模数齿轮的质量往往直接决定所在系统的运行性能、服役寿命、安全性和可靠性。目前小模数齿轮正朝高精度、高效率、高可靠性、长寿命、低噪声等方向发展。但作为检测小模数齿轮质量的主要方式,小模数齿轮的测量,特别是微小齿轮的测量,一直是齿轮业界的难题。相对小模数圆柱齿轮而言,小模数锥齿轮的测量更是难上加难,可以说迄今缺少必要的仪器。本课题针对牙科手机用小模数锥齿轮的检测急需,研发了小模数锥齿轮副的双啮综合测量技术。牙科手机的输出转速最高达每分钟200000转,由2级“正交”和“非正交”增速锥齿轮副构成。其锥齿轮的尺寸小,转速高,要求噪声低,而其测量手段缺乏一直制约我国牙科手机器具的质量提升。本课题研发的仪器解决了牙科手机用小模数锥齿轮的检测问题。本文完成的主要工作如下:(1)测量方案——针对牙科手机锥齿轮传动系统的结构特点,基于测量力分析,提出了小模数锥齿轮副双啮综合测量方案。机械主机为卧式结构,步进电机带动小模数锥齿轮副作双面啮合运动,测力传感器监视测量力,一路光栅传感器用于测量双啮运动,另一光栅传感器用于确定齿轮副的初始位置,整个测量过程自动完成。(2)测控系统——基于“ARM+FPGA”技术,研发了小模数锥齿轮副双啮综合测量的电机控制、信号处理和以太网通讯系统。两路光栅信号通过差分电路接收,由FPGA的细分、辨向实现对齿轮位置信号的实时采集与显示。测量力信号经A/D转换电路由FPGA采集,实时显示测力数值。ARM通过与FPGA通讯来设定光栅采样频率、A/D采样频率和电机驱动脉冲分频系数,进而实现对步进电机的精密控制。(3)测量软件——开发了小模数锥齿轮副双啮测量软件,具有测量过程控制、数据处理、误差显示、网口通讯等功能。(4)实验——基于研发的小模数锥齿轮副双啮测量系统,对牙科手机小模数锥齿轮副进行了实际测试。测试结果表明,研发的系统可靠,能实现小模数锥齿轮副的双啮综合测量。