JJG 332-2003(代替JJG 332-1983) 齿轮渐开线样板 检定规程.pdf
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1、t r t f 场中华人 民共和国国家计量检定规程J J G 3 3 2-2 0 0 3齿轮渐开线样板Ge ar I nvo l ut e M a s t e r s2 0 0 3 一 0 3 一0 5 发布2 0 0 3一0 9一0 5实施国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局 发布J J G 3 3 2-2 0 0 3义.。.。.心。心齿轮渐开线样板检定规程V e r i f i c a t i o n R e g u l a t i o n o f Ge a r I nv o l u t e Ma s t e r s J J G 3 3 2-2 0 0 3代替 J J G 3 3
2、 2-1 9 8 3、-本规程经国家质量监督检验检疫总局于 2 0 0 3 年 0 3 月 0 5日 批准,并自2 0 0 3 年 0 9 月 0 5日起施行。归口单位:全国几何量长度计量技术委员会起草单位:中国计量科学研究院本规程由全国几何量长度计量技术委员会负责解释J J G 3 3 2-2 0 0 3本规程主要起草人:张伟 李锐 参加起草人:郑庆 国(中国计量科学研究院)(中国计量科学研究院)(中国计量科学研究院)J.1 G 3 3 2-2 0 0 3目录22.12.22.32.42.533.13.24范围概述齿轮渐开线样板工作原理样板准确度等级样板 的作用常用 样板规格尺 寸样板 结构
3、计量性能要求稳定性其它计 量性能通用技术要求计量器具控制5.2检定条件检定项 目检定方 法检定结果处理检 定周期一附录 A附录 B检定证书和检定结果通知书内页格式.T J G 3 3 2-2 0 0 3齿轮渐开线样板检定规程范围本规程适用于齿轮标准渐开线样板(r,-2 0 0 m m)的首次检定和后续检定。2 概 述2.1 齿轮渐开线样板工作原理 齿轮标准渐开线样板(以下简称样板)是用于齿形测量仪、渐开线测量仪、齿轮测量机、齿轮测量中心(以上测量设备下文简称仪器)等渐开线参数的检定、校准、调修和验收的标准计量器具。它以其工作面上的渐开线与仪器形成的渐开线进行比较来确定仪器示值误差。使用坐标测量
4、机测量产品齿轮渐开线参数时,也应使用样板校准其示值。2.2 样板准确度等级 样板按其制造公差和测量不确定度分为一等样板和二等样板,两种样板均可称为标准样板。2.3 样板的作用2.3.1 一等样板可用于检定二等样板,进行量值传递。2.3.2 一等样板和二等样板均可用于校准仪器示值,由此得到修正值。在检查产品齿轮时,仪器应加修正值使用。2.3.3 测量 3 一 4级齿轮的仪器,其示值误差用一等样板检定,测量 5 级和 5 级以下齿轮的仪器,其示值误差用二等样板检定。检定齿轮仪器时,应使用两种不同基圆半径的样板分别进行,两样板半径差至少为8 0 m m,以基圆 半径:。的最大差值确定仪器渐开线示值误
5、差。2.4 常用样板规格尺寸 见表 1 允许使用其它尺寸样板。表1 常用样板规格尺寸m m基圆半径 r e展开长度 P齿 宽 6齿 面2 4X1 5_ 6左齿面、右齿面右齿面5 0)3 5右齿面6 0y 4 0右齿面1 0 05 51 0 53 6 5_ 8左齿面、右齿面右齿面1 2 03 8 0右齿 面1 5 0)9 0左齿面、右齿面1 9 7)1 0 0J J G 3 3 2-2 0 0 32.5 样板结构 样板的结构分为整体式和装配式。一等样板应具有同一直径的左、右两个齿面,可为对称样式或平衡配重样式;也可作成齿轮式。二等样板可具有一个齿面或不同半径的两个齿面,可为对称样式或不对称样式;
6、也可作成齿轮式。3 计量性能要求3.1 稳定性 样板性能应稳定可靠。基圆半径年变化量一等样板不应超出3 1i m,二等样板不应超出4 1 1 m,否则应在检定证书上注明缩短检 定周期、降 等使用或建议不作为标准使用等结论。上述要求应在排除顶尖孔磕碰、磨损和工作面生锈因素之后进行判断。3.2 其它计量性能3.2.1 样板渐开线展开长度3.2.1.1 一等样板渐开线展开长度应符合表 1 规定,应能从基圆开始画出齿廓形状偏差 曲线。3.2.1.2 二等样板渐开线展开长度应符合表 1 规定,应能从基圆展开5 m m(r b 6 0 m m)和 l o m m(6 0 m m r b 2 0 0 m m
7、)处开始画出 齿廓形状偏差曲 线。3.2.1.3 渐开线展开长度的判定以检定曲线的长度为准,当渐开线展开长度不满足表 1规定时,不能作为标准使用。3.2.2 表面粗糙度 R 二 应符合表2 规定。表2 表面粗糙度R,f u n齿 面 0.2 0芯轴 表面0.4 0顶尖孔 6 0。锥面0.1 03.2.3芯轴外圆相对顶尖孔的圆跳动应符合表 3 规定。表 3芯轴外圆相对 顶尖孔的圆跳动样板 等级芯轴外圆相对顶尖孔的圆跳动一 等样板 1.0二等样板(3.03.2.4 样板渐开线齿廓形状偏差最大允许值 样板渐开线齿廓形状偏差最大允许值应符合表 4规定。一等样板齿根部曲线 5 m m范围内可放宽至5 1
8、 c m o 2J J G 3 3 2-2 0 0 3渐开线齿廓形状偏差的判定以检定曲线为准。表4 样板渐开线齿廓形状偏差最大允许值样 板等级基圆半径 1 yr,-1 0 0 mml 0 0 mm,y _ 2 0 0 m m一 等样 板1.21.5二等样板1.52.04 通用技术要求4.2样板上应标明分度圆半径或基圆半径、厂标和出厂编号。样板的齿廓面、顶尖孔及芯轴等工作表面不应有碰伤、锈蚀、显著划痕及影响准确度 的其它缺陷。5 计f器具控制计量器具控制包括:首次检定和后续检定。检定条件1 环境条件一等样板检定时检定室的温度为2 0 9 0 t 0.5 9 C,温度变化率小于0.3 0 C/h
9、o二等样板检定时检定室的温度为 2 0 9 0 1 1 C,温度变化率小于 0.5 9 C/h a相对湿度小于 7 0%.2 检定用设备检定用标准器和其它设备见表 5。表5 检定用标准器和其它设备检定项 目样板 等级一 等样板二等样板齿面粗糙度、芯轴表面粗糙度粗糙度检查仪顶尖孔 6 0。锥面粗糙度粗糙度比较样块芯轴外圆相对顶尖孔的圆跳动齿轮检查仪;电感测微仪、扭簧表或测微表。渐开线齿廓形状偏差和基圆半径坐标式测量装置或检查仪,以直接法进行测量坐标式测量装置、万能渐开线检查仪(包括补偿式)、齿轮测量中心、齿轮测量机、坐标测 量机等5.1.3 样板放置在检定室内平衡温度的时间应不少于 1 2 h;
10、检定用设备放置在检定室内平衡温度的时间应不少于2 4 h 05.1.4 样板与检定用仪器的温差应不大于 0.5 C.J J G 3 3 2-2 0 0 35.1.5 样板渐开线基圆半径测量不确定度见表 6(对一等样板的扩展不确定度 U3;对二等样板的 U,k=2.5 8)0表 6 样 板渐开线基圆半径测f 不确定度样板等级基圆半径:、r,6 0 mm6 0-r,1 0 0 mm1 0 0 mm r,_ 1 5 0 mm 1 5 0 m m 6 0 m m时使用 劳 6 m m PH 头;J J G 3 3 2-2 0 0 3f.基圆偏小曲线正直基圆偏大 图z 渐开线齿廓形状偏差曲线 渐开线基圆
11、展开长度方向放大倍率 1:1;齿廓形状偏差方向放大倍率 1 0 0 0:1 0 a)使用展成式仪器检定时,用一等样板确定仪器基圆半径修正值。方法是将一等样板齿廓形状偏差曲线画正直(即曲线不含基圆偏差或称倾斜偏差),如图 2 b 所示。读取刻尺 基圆半径示值,刻尺示值与一等样板检定值之差为仪器修正值;。,计算公式:A r,=r,-r ,(3)式中:r b,一等样板基圆半径的检定值;一等样板基圆半径在仪器上的示值。求得的修正值为首次 修正值,用 r,b 表示。然后检定二等样板,同样将二等样板(被测样板)齿廓形状偏差曲线画正直,读取刻尺基圆半径示值 r 6 2,将一等样板再求一次修正值,以 r b
12、r r 表示。取前后二次修正值的平均值对二等样板的示值进行修正,则二等样板的基圆半径检定值、为 A r ,+r b陡+丙(4)b)用坐标式仪器检定时,同样先用一等样板确定仪器修正值。方法是以渐开线形状偏差曲线无基圆偏差时基圆输人值为仪器示值,与其检定值相减,差值即为修正值。再将二等样板放在仪器上检定,同样使曲线无基圆偏差,其示值加上修正值,作为二等样板基圆半径检定值。例如:一等样板在仪器上的示值 r b,=1 5 0.0 8 5 m m,检定值即证书上的数据:、,=1 5 0.0 8 0 m m,修正值 r。为 A r,=r,,一r A=1 5 0.0 8 0 一1 5 0.0 8 5 二一
13、0.0 0 5(m m).UG 3 3 2-2 0 0 3设被测二等样板在仪器上的示值为;,。二1 5 0.0 9 0 m m,其基圆半径的最后检定结果;二 为r,=r +A r,=1 5 0.0 9 0+(一 0.0 0 5)当曲线存在齿廓倾斜偏差f H。时,=1 5 0.0 8 5 mm将其换算成基圆半径偏差f、的计算,公式如 几。J,b二 一 r r 妇。(5)式中:f b 基圆半径偏差;f.齿廓倾斜偏差;L a 评定范围内渐开线展开长度;r h测量时基圆半径的输人值或仪器刻尺示值。齿廓形状偏差 曲线应为不含基圆偏差(或称齿廓倾斜偏差)的正直曲线(见图2 b)。在评定范围内包容实际曲线且
14、与测量坐标线平行的两条最接近的直线间的距离为渐开线齿廓形状偏差 人。检定 结果处理 经检定符合本规程要求的样板开具检定证书。证书上应写明样板基圆半径、测量截面、测量起始点位置、用于确定基圆半径的线段、测头形状与直径、曲线测量放大比、芯轴外圆相对顶尖孔的圆跳动、样板等级(写在证书封面上)和测量不确定度、测量安装方式、环境温度等有关内容并附样板齿廓偏差曲线。不符合本规程要求的样板开具检定结果通知书,并注明不合格项 目。7 检定周期检定周期一般为 1 年。根据样板稳定性可延长或缩短检定周期,周期最长不超过 2 年。J J G 3 3 2-2 0 0 3附录 A基圆半径测量不确定度评定实例 本规程规定
15、了两种基圆半径测量方法,一种是直接测量法,另一种是微差比较法。下面分别举例说明基圆半径测量不确定度的评定方法和具体计算过程。A.1 直接法基圆 半径测量不确定度的 评定A.1.1 测量过程和方法 依据本规程规定,一等样板基圆半径必须以直接法在坐标式仪器上检定。坐标式仪器常用多齿台、激光干涉仪、光栅、电感等测量元件进行采样测量。由于不同型式的仪器采用的测量元件及结构有所不同,不确定度来源及其大小也不尽相同,因此每种型式仪器的实际测量不确定度应具体情况具体分析。下面以一个测量样板基圆半径的装置为实例,介绍不确定度评定方法及计算过程。图 A.1 为该装置测量示意图。将样板安装在两顶尖间,电感测头与样
16、板齿廓面接触,用准直光管及两块长平晶和多齿分度台进行对准和分度。测量时将电感示值调为零(电感只起定位作用),如多齿台转动角度 B,样板也同样转动角度 B,准直光管指示表为零,测头沿着导轨方向移动一段距离,与齿面接触,仍使电感示值为零。导轨移动的距离即渐开线展开长度A 用激光干 涉仪测量,多点采样得到 P值和B值用最小二乘法计算,最后通过基圆半径计算公式(见本规程正文中的公式(2)计算出被测样板的实际基圆半径值。样 板多齿分度台图 A.1渐开线 装置测量示意 图A.1.2 数学模型本规程规定一等样板的测量方法为坐标法,通过多点采样测量,用最小二乘法计算J J G 3 3 2-2 0 0 3基圆半
17、径,计算公式见本规程公式(2)。本例分析不确定度时,仅以一次测量进行分析。一次测量基圆半径:、的计算公式为(A.1)式中:,所求的样板基圆半径;0 样板测量展开角;p 样板测量展开长度。以下计算标准不确定度时,设测量长 度 p=l 0 0 m m,展开角 0=0.6 6(弧度),则基圆半径 r,=1 5 0.1 5 1 m m oA.1.3 方差和灵敏系数 由于P i,0为独 立测量,所以“(p,因=0,得:(一 卜 J r 一(。卜(Jr,lp)+1 a8,一(“)(A.2)=c 乙 U,(,0)+c o u z(9)偏微分得灵敏系数 c p,C g:d r yC B=-e=典e 01-夕气
18、一知A.1.4 二阶灵敏系数A.1.4.1 样板测量展开长度 p 的 数学表达式及灵敏系数:k l_,_扮,p=R n c o s cp 一W 一 d 一 U。一 U d*一I 一 一 式中:左 激光计数器计数值;激光器真空波长;空气折射率;9-测长导轨与干涉仪光路之间的夹角;w 偏离标准温度对测长的影响量;d 电感示值偏差影响量;Dp 上顶尖晃动对测长的影响 量;D d 下顶尖晃动对测长的影响量;T 导轨直线性对测长的影响量;C 测长导轨与基圆导轨垂直度对测长的影响量;干涉仪量化误差对测长的影响量。注:1 在样板芯轴外圆相对顶尖孔的圆跳动符合本规程要求的情况下,按此万法分析;2 上下顶 尖同
19、轴度调整在1 f t m之内,对测量的 影响可忽略不计。对测长变量 p 求偏导得出 灵敏系数:C,=dp4 2=_k cos cpR n=p COS TJ J G 3 3 2-2 0 0 3k AC o s 甲七 一p C o s cps i n甲=一ps i n甲sn麒一snC_=dpa n=C 3=允=C 4=p x 1 1.5 x 1 O 一 6C,=一尸s i n 甲C,=一夕S I D尹其余影响量灵敏系数均为 t o4.2 测角的数学表达式及灵敏系数0分一 t,一 t 一 H 一 M乙式中:J 多齿台 转动的齿数,常数项;0,多齿台 每齿角度当量,本装置 0,为1 0;f.反射镜 1
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