[發明專利]多功能齒輪樣板

有效

• 申請號: 201310057364.9
• 申請日: 2013-02-22
• 公開（公告）號: CN103162959A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 石照耀;張白
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01M13/02
• 分類號: G01M13/02;G01B21/20
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 魏聿珠

技術領域

本發明與齒輪誤差測量技術和裝置有關，屬于精密測試技術及儀器、機械傳動技術領域。

背景技術

齒輪是各種機械裝備的關鍵傳動零件，廣泛應用于汽車、儀器儀表、機床、船舶、工程機械、發電等各個領域。過去20年，中國齒輪工業得到了迅速發展；隨著科學技術的發展，齒輪正朝高功率密度、高可靠性、低噪聲方向發展。保證齒輪加工精度，控制齒輪質量，是確保齒輪性能的前提。

齒輪質量的提高離不開高性能的齒輪測量儀器，現在的齒輪測量儀器（如齒輪測量中心、齒輪單面嚙合檢查儀、齒輪雙面嚙合檢查儀等），都是光機電一體化儀器，在測量信號和齒輪誤差處理過程中，大量采用了濾波技術（包括硬件和軟件濾波）。一些齒輪測量儀器生產廠家，為提高儀器的測量重復性，制造儀器穩定可靠的“假象”，不適當地采用濾波器，將誤差中的高頻成分過濾掉。對精度不高的齒輪，形狀誤差和低頻誤差是主要成分，去掉高頻成分對測量結果沒什么影響；但對高精度齒輪，形狀誤差和低頻誤差與高頻誤差處在同一數量級，過濾掉高頻成分，將直接影響測量結果，實際上是將齒輪誤差縮小了。在同樣的硬件條件下，齒輪測量儀器的濾波算法的好壞直接決定測量結果的準確性；同一齒輪在機械精度相近的齒輪儀器上測量，其測量結果相差較大，這很大程度也是由不同的濾波算法造成的，不當的濾波算法會將有用的誤差信息也濾掉了。而研究表明，齒輪誤差中的高頻成分對應于齒輪的齒面波度，而齒面波度對齒輪磨損、壽命和噪聲都有直接影響。在當今齒輪加工水平下，控制齒輪齒面波度成為控制高精度齒輪質量的關鍵。

另一方面，齒輪噪聲產生機理復雜，國內外學者普遍認為齒輪制造誤差是主要的激勵源。迄今，齒輪工作者對齒輪振動和噪聲進行了大量的研究，建立了多種動力學模型，對齒輪噪聲得出以下結論：

（1）不同齒輪類型對齒輪噪聲有不同的影響。

（2）在載荷與速度相同的條件下，斜齒輪的噪聲可比直齒輪低3～10dB。

（3）重合度對齒輪噪聲有較大影響。

（4）基節偏差對噪聲有較大影響。

噪聲與基節誤差成正比例增減，當轉速增高或者負荷增大時，噪聲增減的梯度也增大，而且，在齒輪一轉中，即使只有一個齒距誤差較大，則噪聲也明顯增大。

（5）齒形誤差對噪聲的影響復雜，是研究齒輪振動和噪聲的基本問題。

齒形誤差對齒輪噪聲的影響非常復雜，在只給出齒形誤差的大小的情況下，并不能判斷出其對噪聲的影響，重要的是齒形的誤差形狀。現階段大量的實驗結論表明，不同的齒廓偏差對于齒輪噪聲的有不同的影響，但具體影響機理復雜，目前只有簡單的實驗結論，無法為齒輪降噪提供理論支撐。

齒形誤差與齒輪振動和噪聲的關系問題是研究齒輪振動和噪聲的基本問題，弄清他們間的關系，既有理論意義，同時對低噪聲齒輪設計具有極大的實際價值。多功能齒輪樣板是將設計齒廓波度、基節偏差、齒廓傾斜偏差、齒廓鼓形偏差疊加到標準漸開線齒廓中，可以對齒輪測量儀器的濾波進行評定，同時為齒輪噪聲實驗提供更加完備的測試手段，為齒輪噪聲理論提供實驗手段，為齒輪降噪及齒廓修形提供理論依據和設計指南。

發明內容

為了解決齒輪測量儀器濾波性能的評定，解決齒輪噪聲理論研究的實驗手段問題，本發明提出了多功能齒輪樣板。其意義在于實現齒輪波度的量值傳遞，實現對齒輪測量儀器中濾波算法的評定，實現對齒輪測量儀器齒廓偏差與基節偏差的誤差檢測精度的評定，實現齒輪振動和噪聲的完備實驗手段，驗證與完善現有齒輪動力學理論，為齒輪降噪及齒廓修行提供理論依據和設計指南。

本發明采用如下的技術方案：