專利名稱：起動機(jī)齒輪與發(fā)動機(jī)齒圈動態(tài)嚙合性能檢測方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種齒輪動態(tài)嚙合的檢測技術(shù)，特別是起動機(jī)齒輪與發(fā)動機(jī)齒圈動態(tài)嚙合性能檢測方法及裝置。
起動機(jī)起動發(fā)動機(jī)是通過起動機(jī)電磁開關(guān)中動鐵的運(yùn)動并經(jīng)過杠桿、嚙合彈簧推動起動機(jī)齒輪伸出，使之與發(fā)動機(jī)齒圈嚙合。正常情況下，起動機(jī)齒輪嚙合進(jìn)發(fā)動機(jī)齒圈一定長度時，動鐵運(yùn)動到行程末端壓合電磁開關(guān)主觸點(diǎn)，接通起動機(jī)主電源，起動機(jī)開始旋轉(zhuǎn)并通過相互嚙合的齒輪、齒圈帶動發(fā)動機(jī)。嚙合過程中，作用在嚙合彈簧上的力會使其壓縮，由于彈簧存在一定的壓縮量，會導(dǎo)致齒輪伸出滯后，引起起動機(jī)在起動過程中經(jīng)常出現(xiàn)齒輪打齒圈的問題。
對于齒輪與齒圈動態(tài)嚙合過程的檢測，國內(nèi)尚無相關(guān)報導(dǎo)，國家標(biāo)準(zhǔn)中也沒有對起動機(jī)的動態(tài)嚙合性能提出要求。目前國內(nèi)驗(yàn)證動態(tài)嚙合性能只是將起動機(jī)裝配到發(fā)動機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)，不打齒為正常。至于是處于臨界不打齒狀態(tài)還是留有充分裕量以保證在極限偏差情況下不打齒，則沒有相應(yīng)的檢測手段，因此經(jīng)常會有驗(yàn)證合格出廠的起動機(jī)在使用不長時間后便出現(xiàn)打齒故障的情況。
據(jù)了解，國外起動機(jī)技術(shù)條件中對起動機(jī)的動態(tài)嚙合性能有詳細(xì)技術(shù)要求，但沒有了解到有關(guān)動態(tài)嚙合性能檢測方法的文獻(xiàn)資料。
本發(fā)明的目的在于提供一種起動機(jī)齒輪與發(fā)動機(jī)齒圈動態(tài)嚙合性能的檢測方法，該方法能在起動機(jī)開始旋轉(zhuǎn)的一瞬間檢測到齒輪伸出的位置，檢測精度高，方法簡單。
本發(fā)明的目的之二是提供一種實(shí)現(xiàn)上述方法的檢測裝置，該裝置的結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。
本發(fā)明的目的是通過下述檢測方法和檢測裝置實(shí)現(xiàn)的一種起動機(jī)齒輪與發(fā)動機(jī)齒圈動態(tài)嚙合性能的檢測方法，它包括下列步驟1、設(shè)定光電傳感器的位置，根據(jù)技術(shù)要求確定光電傳感器光束到檢測基準(zhǔn)面的距離；2、取起動機(jī)電磁開關(guān)主觸點(diǎn)的接通信號作為起動機(jī)旋轉(zhuǎn)開始的時間信號；3、起動機(jī)電磁開關(guān)線圈通電后，主觸點(diǎn)接通的瞬間，光電傳感器檢測起動機(jī)齒輪伸出的位置與光電傳感器光束之間的相對位置關(guān)系；4、起動機(jī)齒輪伸出的位置達(dá)到或末達(dá)到光電傳感器光束位置的檢測結(jié)果由顯示電路顯示。
上述方法中，只要是根據(jù)技術(shù)要求確定了光電傳感器的位置，即確定起動機(jī)開始旋轉(zhuǎn)時其齒輪與發(fā)動機(jī)齒圈應(yīng)滿足的嚙合量，便可完成產(chǎn)品動態(tài)嚙合性能的檢測，起動機(jī)齒輪伸出的位置到達(dá)或超過光電傳感器光束的位置，即為合格產(chǎn)品，反之則為不合格產(chǎn)品。
如果要了解起動機(jī)齒輪在主觸點(diǎn)接通時伸出的具體位置，還可以在上述方法的基礎(chǔ)上對光電傳感器的位置進(jìn)行反復(fù)調(diào)整，直至測量出齒輪伸出的具體位置，其具體操作步驟為1、設(shè)定光電傳感器的位置，確定光電傳感器光束到檢測基準(zhǔn)面的距離；2、重復(fù)權(quán)利要求1中的步驟2、3、4；3、根據(jù)檢測結(jié)果，重新設(shè)定光電傳感器的位置，在第一次設(shè)定位置的基礎(chǔ)上向接近齒輪伸出位置的方向上移動光電傳感器，并再次設(shè)定光電傳感器光束到檢測基準(zhǔn)面的距離，重復(fù)步驟2；4、重復(fù)步驟3，使光電傳感器光束逐步向齒輪伸出的位置靠近，直至找到齒輪伸出的具體位置。
實(shí)現(xiàn)上述方法的檢測裝置是由檢具和信號處理電路兩部分組成。檢具是由基座、設(shè)在基座上的游標(biāo)尺以及連接在游標(biāo)尺上可隨其移動的測頭構(gòu)成。光電傳感器的發(fā)射與接收管對稱設(shè)置在測頭中。所述的基座為半圓形板，其底面與作為測量基準(zhǔn)的起動機(jī)連接法蘭端面采用止口配合。
所述的信號處理電路是由運(yùn)算放大器、邏輯電路和顯示電路組成，作為比較器的運(yùn)算放大器的兩輸入端分別與光電傳感器和基準(zhǔn)信號電路相連接，邏輯電路同時接受運(yùn)算放大器輸出的電信號及電磁開關(guān)主觸點(diǎn)接通的電信號，其輸出與顯示電路相連接。
本發(fā)明的特點(diǎn)是采用預(yù)先設(shè)定光電傳感器位置和利用近紅外光電傳感器的光束捕捉起動機(jī)開始旋轉(zhuǎn)的瞬間齒輪伸出的位置，其檢測精度高，方法簡單，檢測速度快。檢測一臺起動機(jī)是否是合格產(chǎn)品，從接線到顯示檢測結(jié)果只需幾秒鐘。本發(fā)明還可以通過不斷調(diào)整光電傳感器的設(shè)定位置，確定起動機(jī)開始旋轉(zhuǎn)瞬間齒輪伸出的具體位置。檢測裝置的結(jié)構(gòu)簡單，電路元件少，性能穩(wěn)定可靠。


圖1為本發(fā)明起動機(jī)齒輪與發(fā)動機(jī)齒圈嚙合結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明檢測方法的示意圖；圖3為本發(fā)明另一種檢測方法的示意圖；圖4為本發(fā)明檢測裝置的示意圖；圖5為圖4的俯視圖；圖6為本發(fā)明信號處理電路的原理圖。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述如圖1所示，在起動機(jī)齒輪1與發(fā)動機(jī)齒圈2嚙合過程中齒輪以較高速度彈出，整個嚙合過程是在大約0.02秒的時間內(nèi)完成。要對具有較高運(yùn)動速度的物體進(jìn)行較精確的檢測，本發(fā)明采用了相對于機(jī)械運(yùn)動來說響應(yīng)極快的近紅外光電傳感器的光束檢測方法來捕捉齒輪的瞬時位置，齒輪的瞬時位置是指當(dāng)起動機(jī)電磁開關(guān)3中的主觸點(diǎn)4接通即起動機(jī)開始旋轉(zhuǎn)時，齒輪伸出所達(dá)到的位置，即伸出量。如果在電磁開關(guān)主觸點(diǎn)接通時齒輪的端面擋住根據(jù)技術(shù)要求設(shè)定的光電傳感器5的光束，見圖2，則說明起動機(jī)起動時齒輪與發(fā)動機(jī)齒圈嚙合已達(dá)到規(guī)定的嚙合量。由于起動機(jī)的動態(tài)嚙合性能要求只有一個尺寸界限，而不是公差范圍，即起動機(jī)旋轉(zhuǎn)時齒輪與齒圈的嚙合長度達(dá)到某一規(guī)定的尺寸即符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，因此本發(fā)明的方法是預(yù)先設(shè)定光電傳感器的位置，取起動機(jī)電磁開關(guān)主觸點(diǎn)接通作為起動機(jī)開始旋轉(zhuǎn)的時間信號，在該時間起動機(jī)齒輪已伸出的位置與設(shè)定光電傳感器的位置相比較，判斷出齒輪伸出長度是否達(dá)標(biāo)。如果齒輪伸出未達(dá)到預(yù)先設(shè)定的光電傳感器的光束位置，光束未被遮擋，光電傳感器輸出的信號保持不變，輸出的主觸點(diǎn)接通的時間信號將被送入信號處理電路，顯示電路發(fā)出齒輪未達(dá)到技術(shù)要求位置的聲光信號。如果齒輪伸出達(dá)先設(shè)定的光電傳感器的光束位置，光束被遮擋，光電傳感器輸出齒輪伸出的位置信號至信號處理電路，顯示電路將發(fā)出齒輪達(dá)到技術(shù)要求位置的光信號。圖1中6為動鐵，7為杠桿，8為嚙合彈簧。
在進(jìn)行起動機(jī)動態(tài)嚙合性能試驗(yàn)研究和設(shè)計(jì)驗(yàn)證時，只測出起動機(jī)開始旋轉(zhuǎn)時齒輪伸出是超過還是未到規(guī)定尺寸是不夠的，還需要知道具體的尺寸數(shù)值，以了解改變某一相關(guān)零件的設(shè)計(jì)參數(shù)對動態(tài)嚙合性能的影響、所設(shè)計(jì)產(chǎn)品動態(tài)嚙合性能留有多大裕量等。本發(fā)明還可以采用以下方法來確定起動機(jī)開始旋轉(zhuǎn)時齒輪伸出的具體位置，獲得具體的尺寸數(shù)值先設(shè)定一個光電傳感器的位置，根據(jù)檢測結(jié)果的正、負(fù)值再選定光電傳感器第二個設(shè)定位置，根據(jù)第二次檢測結(jié)果再選定第三個設(shè)定位置……，從正、負(fù)值兩個方向逐次向?qū)嶋H值逼近，直到找到起動機(jī)齒輪伸出的具體位置，獲得精確的尺寸數(shù)值。見圖3。
如圖4、5所示，檢測裝置由檢具和信號處理電路兩部分組成。檢具包括測頭9、游標(biāo)尺10和基座11部分。設(shè)在測頭中的光電傳感器為近紅外發(fā)射—接收對管，其光束與被測齒輪端面平行，以保證檢測齒輪端面的瞬時位置的精度。測頭固定在游標(biāo)尺的游標(biāo)12上，通過滑動游標(biāo)，可以調(diào)節(jié)光束位置到測量基準(zhǔn)面的距離，并從游標(biāo)尺上讀出具體數(shù)值。游標(biāo)尺固定在基座上，檢測時基座底面由止口定位與作為測量基準(zhǔn)的起動機(jī)的連接法蘭端面貼合在一起。
信號處理電路由運(yùn)算放大器13、邏輯電路14和顯示電路15組成。如圖6所示。圖中D1、D2為光電傳感器的發(fā)射管和接收管，K為起動機(jī)的電磁開關(guān)的主觸點(diǎn)。下面分二步對電路加以說明
如果起動機(jī)開始旋轉(zhuǎn)時齒輪已到達(dá)光電傳感器光束位置(見圖2-2)，實(shí)際上也就是齒輪先到達(dá)傳感器設(shè)定的光束位置，主觸點(diǎn)后接通齒輪到達(dá)光電傳感器光束位置時，由于齒輪遮住光束，接收管D2電流減小，作為電壓比較器使用的運(yùn)算放大器IC1A輸入端3的電壓高于輸入端2，輸出端1輸出高電平。主觸點(diǎn)接通后，邏輯電路中的濾波電容C7與電阻R8連接點(diǎn)由高電平變?yōu)榈碗娖?。由于電壓比較器IC1A輸出端1先輸出高電平，濾波電容C7與電阻R8連接點(diǎn)后變?yōu)榈碗娖揭约岸O管D3的箝位作用，該低電平不能經(jīng)電阻R8、電容C2加到時基電路IC2的輸入端2上，時基電路IC2保持原狀態(tài)—輸出端3保持低電平，邏輯電路中的紅色發(fā)光二極管LED2不亮。電壓比較器IC1A輸出端高電平經(jīng)電阻R6使綠色發(fā)光二極管LED1發(fā)光。
如果起動機(jī)開始旋轉(zhuǎn)時齒輪未到達(dá)光電傳感器光束位置(見圖2-1)，實(shí)際上也就是主觸點(diǎn)先接通，齒輪后到達(dá)光束位置主觸點(diǎn)接通時，濾波電容C7與電阻R8連接點(diǎn)由高電平變?yōu)榈碗娖?。由于此時齒輪未遮住光束，接收管D2電流大，運(yùn)算放大器IC1A輸入端3的電壓低于輸入端2，輸出端1輸出低電平。于是濾波電容C7與電阻R8連接點(diǎn)的低電平經(jīng)電阻R8與R7分壓、經(jīng)電容C2微分形成負(fù)脈沖加到時基電路IC2的輸入端2，使輸出端3輸出高電平并維持2秒，紅色發(fā)光二極管LED2發(fā)光2秒，蜂鳴器FM報警2秒。實(shí)際上主觸點(diǎn)接通后齒輪很快就會到達(dá)傳感器光束設(shè)定位置，使運(yùn)算放大器IC1A輸出端1輸出高電平，由于時基電路IC2輸出端3提前輸出高電平，使綠色發(fā)光二極管LED1兩端都為高電平，所以一旦主觸點(diǎn)先接通即使后來齒輪到達(dá)設(shè)定位置綠色發(fā)光二極管LED1也不發(fā)光。電位器W2為調(diào)節(jié)標(biāo)定電位器。
信號處理電路布置在儀器盒內(nèi)。面板上有標(biāo)定尺寸讀數(shù)用的微調(diào)電位器旋鈕、顯示起動機(jī)開始旋轉(zhuǎn)時齒輪位置已經(jīng)到達(dá)設(shè)定位置的綠色發(fā)光二極管、顯示起動機(jī)開始旋轉(zhuǎn)時齒輪位置沒有到達(dá)設(shè)定位置的紅色發(fā)光二極管等。起動機(jī)開始旋轉(zhuǎn)時齒輪位置沒有到達(dá)設(shè)定位置的報警蜂鳴器放置在盒內(nèi)。傳感器電纜16和連接起動機(jī)主觸點(diǎn)的時間信號電纜通過接插件和信號處理電路連接。
權(quán)利要求
1.一種起動機(jī)齒輪與發(fā)動機(jī)齒圈動態(tài)嚙合性能的檢測方法，其特征在于它包括下列步驟(1)、設(shè)定光電傳感器的位置，根據(jù)技術(shù)要求確定光電傳感器光束到檢測基準(zhǔn)面的距離；(2)、取起動機(jī)電磁開關(guān)主觸點(diǎn)的接通信號作為起動機(jī)旋轉(zhuǎn)開始的時間信號；(3)、起動機(jī)電磁開關(guān)線圈通電后，主觸點(diǎn)接通的瞬間，光電傳感器檢測起動機(jī)齒輪伸出的位置與光電傳感器光束之間的相對位置關(guān)系；(4)、起動機(jī)齒輪伸出的位置達(dá)到或未達(dá)到光電傳感器光束位置的檢測結(jié)果由顯示電路顯示。
2 根據(jù)權(quán)利要求1所述的起動機(jī)齒輪與發(fā)動機(jī)齒圈動態(tài)嚙合性能的檢測方法，其特征在于它包括下列步驟(1)、設(shè)定光電傳感器的位置，確定光電傳感器光束到檢測基準(zhǔn)面的距離；(2)、重復(fù)權(quán)利要求1中的步驟2、3、4；(3)、根據(jù)檢測結(jié)果，重新設(shè)定光電傳感器的位置，在第一次設(shè)定位置的基礎(chǔ)上向接近齒輪伸出位置的方向上移動光電傳感器，并再次設(shè)定光電傳感器光束到檢測基準(zhǔn)面的距離，重復(fù)步驟2；(4)、重復(fù)步驟3，使光電傳感器光束逐步向齒輪伸出的位置靠近，直至找到齒輪伸出的具體位置。
3.一種實(shí)現(xiàn)上述方法的檢測裝置，其特征在于該裝置由檢具和信號處理電路兩部分組成，檢具是由基座、設(shè)在基座上的游標(biāo)尺以及連接在游標(biāo)尺上可隨其移動的測頭構(gòu)成，光電傳感器的發(fā)射與接收管對稱設(shè)置在測頭中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的檢測裝置，其特征在于所述的基座為半圓形板，其底面與作為測量基準(zhǔn)的起動機(jī)連接法蘭端面采用止口配合。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的檢測裝置，其特征在于所述的信號處理電路是由運(yùn)算放大器、邏輯電路和顯示電路組成，作為比較器的運(yùn)算放大器的兩輸入端分別與光電傳感器和基準(zhǔn)信號電路相連接，邏輯電路同時接受運(yùn)算放大器輸出的電信號及電磁開關(guān)主觸點(diǎn)接通的電信號，其輸出與顯示電路相連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種齒輪動態(tài)嚙合的檢測技術(shù),特別是起動機(jī)齒輪與發(fā)動機(jī)齒圈動態(tài)嚙合性能檢測方法,它包括下列步驟:設(shè)定光電傳感器的位置;取起動機(jī)電磁開關(guān)主觸點(diǎn)的接通信號作為起動機(jī)旋轉(zhuǎn)開始的時間信號;起動機(jī)電磁開關(guān)線圈通電后,主觸點(diǎn)接通的瞬間,光電傳感器檢測起動機(jī)齒輪伸出的位置與光電傳感器光束之間的相對位置關(guān)系并由顯示電路顯示。實(shí)現(xiàn)上述方法的檢測裝置是由檢具和信號處理電路兩部分組成。本發(fā)明的特點(diǎn)是:檢測精度高,方法簡單,檢測速度快。檢測一臺起動機(jī)是否是合格產(chǎn)品,從接線到顯示檢測結(jié)果只需幾秒鐘。
文檔編號F02N15/06GK1373352SQ02109190
公開日2002年10月9日 申請日期2002年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月10日
發(fā)明者趙貞任 申請人:中國第一汽車集團(tuán)大連柴油機(jī)廠