[發明專利]齒輪整體誤差測量中評定區域界點的又一種精確確定方法

有效

• 申請號: 201510340384.6
• 申請日: 2015-06-18
• 公開（公告）號: CN104913931B
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 石照耀;王笑一
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01M13/02
• 分類號: G01M13/02
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司11203
• 代理人: 沈波

技術領域

本發明涉及一種在齒輪整體誤差測量曲線上精確確定評定區域界點的方法，屬于精密測試技術及儀器技術領域。

背景技術

齒輪整體誤差測量技術是由我國科技人員在1970年代初首創的，該技術可以從齒輪整體誤差曲線中提取出齒輪的各個單項誤差和綜合誤差，解決了如何在一臺齒輪測量儀器上獲取全部齒輪誤差信息的難題。齒輪整體誤差測量方法也稱為傳動元件的運動幾何測量法，其基本思想是將被測齒輪作為一個剛性的傳動元件，通過測量被測齒輪與另一標準元件作嚙合運動時的傳動誤差來獲取被測齒輪的誤差。由我國自行研制的基于齒輪整體誤差測量技術的齒輪精密測量儀器如成都工具所生產的CZ-450等在1990年代在我國得到了廣泛的推廣和應用，對我國齒輪加工行業的發展做出了重要的貢獻，CZ-450型儀器曾獲得國家發明二等獎。基于整體誤差的齒輪測量技術相關專利曾被齒輪領域著名的德國克林貝格公司出資購買。

整體誤差技術具有獨有的優點。第一，整體誤差曲線形象地反映了齒輪嚙合傳動過程，精確地揭示了齒輪各個單項誤差的變化規律以及誤差間的相互關系，特別適合于齒輪的工藝誤差分析和動態性能預報。第二，采用這種方法的儀器具有測量效率高、測量信息豐富、測量過程更接近使用狀態的優點。第三，儀器對環境條件要求不高，特別適用于大批量生產的齒輪產品的精度檢測和質量控制。總之，在目前的汽車齒輪要求100％全部檢測的趨勢下，對齒輪整體誤差測量技術的研究既有理論價值，又具有很大的應用價值。

為了滿足整體誤差測量技術要求的重合度小于1的條件，現有的齒輪整體誤差測量儀器所采用的測量標準元件均為跳牙標準蝸桿或跳牙標準齒輪，其中以跳牙標準蝸桿最為常用。跳牙標準蝸桿本質上是多頭測量蝸桿，通常采用雙頭或三頭，只保留其中一個頭的兩側面作為工作齒面，把其余頭的齒面都予以磨薄。保留的工作齒面稱為測量齒面，經過磨薄處理的齒面稱為傳動齒面。

齒輪整體誤差測量的基本原理是測量標準元件的測量齒面與被測齒輪的被測齒面進行嚙合傳動，測量齒面與被測齒面之間保持點接觸，在此過程中記錄傳動誤差曲線。但是，由于整體誤差測量時重合度小于1，實際嚙合點的位置會擴展到理論嚙合線以外，因此測量齒面驅動被測齒面旋轉的完整過程可分為三個階段：第一個階段是被測齒輪的齒頂在測量齒面上進行刮行的階段，實際接觸點在被測齒輪的齒頂上，這是一個過渡階段，稱為嚙入階段；第二個階段是測量齒面的漸開線齒廓和被測齒輪的漸開線齒廓進行嚙合的階段，實際接觸點位置從被測齒面的齒頂逐漸滑動到被測齒面齒根部位，這個階段稱為漸開線嚙合階段；第三個階段是測量齒面的齒頂在被測齒面的齒根部位進行刮行的階段，實際接觸點在測量標準元件的齒頂上，這也是一個過渡階段，稱為嚙出階段。圖1所示為這三個階段的測量齒面和被測齒面之間的位置關系的示意圖，圖1中跳牙標準蝸桿的齒廓以齒條的直廓代替。

圖1也說明了整體誤差單元曲線的形成過程。圖1下方所示即為整體誤差曲線的單元曲線。整體誤差曲線的單元曲線由對應嚙入階段的一段上升曲線、對應漸開線嚙合階段的接近水平的曲線和對應嚙出階段的一段下降曲線共同組成。

由理論分析法得到的整體誤差單元曲線稱為理論單元曲線，如圖1下方所示即為一條理論單元曲線。由實際測量得到的整體誤差單元曲線稱為實測單元曲線，如圖2和圖3所示。圖2所示為一條實測得到的整體誤差曲線，是由多個實測單元曲線組成的。圖3所示為這條整體誤差曲線上局部的實測單元曲線。

整體誤差曲線上的齒距角指被測齒輪的一個單元在曲線上占據的角度范圍，計算方法為齒距角θ＝(360度×蝸桿齒數)/齒輪齒數，如圖3所示。

要從實測的整體誤差曲線獲得齒輪的各個單項誤差和綜合誤差，必須首先確定實測單元曲線上漸開線階段的起點和終點，這兩點也合稱為評定區域界點。經過理論分析可知，如圖1所示，漸開線階段的起點A2點和終點A1點與節點P之間存在確定的函數關系，即只要確定三者之中任何一點在實測整體誤差單元曲線上的位置，則評定區域界點的對應位置都可以計算得到。因此，本文采用確定實測整體誤差單元曲線的原點的方法來確定齒輪整體誤差測量中評定區域界點。整體誤差單元曲線的原點定義為當測量齒面和被測齒面的實際接觸點與節點P重合時，被測齒輪所處的角位置。在整體誤差理論單元曲線上，規定其原點處的橫坐標即齒輪轉角為0。只要確定了實測單元曲線上原點位置的橫坐標，則實測單元曲線上各個數據點對應的被測齒面上的實際位置就可以確定了，進而就可以計算得到被測齒廓上各點處的誤差值。