[發明專利]基于統計分析的齒輪精度評價方法

有效

• 申請號: 201610056076.5
• 申請日: 2016-01-27
• 公開（公告）號: CN105512442B
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 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: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 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

基于統計分析的齒輪精度評價方法，該評價方法由四個步驟組成：第一，齒面誤差三維模型的建立；第二，從齒面誤差的三維模型中抽取特征數據集；第三，由特征數據集統計計算得到齒輪精度評價指標；第四、由評價指標組成齒輪精度評價體系。無論是制造誤差還是測量誤差，其中都既包含確定性的系統誤差，又包含非確定性的隨機誤差。把這些實際齒面的測得數據看作一個隨機過程后，就可以運用統計分析的方法，對加工過程和測量過程中引入誤差的確定性成分和隨機成分進行分析，從而達到更加理想的評價齒輪的使用性能和加工工藝過程的目的。

技術領域

本發明提出了基于統計分析的齒輪精度評價新方法，屬于精密測試技術及儀器技術領域。

背景技術

齒輪是重要的傳動元件,齒輪的質量直接影響主機的運動精度、振動、噪聲、壽命等指標,因此對齒輪進行科學的檢測和評價十分重要。批量生產齒輪的齒形一般都根據工況進行了各種優化設計，齒輪測量的根本目的是通過評價實際齒形和設計齒形的一致性分析齒輪加工誤差及預測齒輪使用性能。

為了評價實際齒形與設計齒形的一致性，現行的齒輪精度國際標準中提出了多項指標和要求，如國際標準化組織(ISO)提出的齒輪精度國際標準ISO1328.1給出了齒輪齒面偏差的定義值和允許值，在ISO/TR 10064-1中給出了適當的測量方法的建議。目前市場上的齒輪測量設備，包括齒輪測量中心、三坐標測量機、齒輪滾動檢查儀、齒輪整體誤差測量儀等，多數是按照現行的齒輪精度標準對被測齒輪進行檢測和評價的。

但現有的齒輪精度評價方式存在一些不足之處。按照現行齒輪精度標準，齒輪單項誤差項目和綜合誤差項目的數值均按極值法進行等級評定,檢測結果用于齒輪加工工藝過程分析和齒輪使用性能的分析時具有以下不足:第一，測量數據中的大部分信息在測量結果中沒有得到體現，測得數據的利用不夠充分，未能充分利用統計分析的方法發掘有價值信息；第二，由于采用極值法進行評價，測量結果對測量不確定度非常敏感。

現代產品幾何量技術規范(GPS)國際標準體系也針對齒輪的評價方法進行了相關研究。但由于GPS本身的理論發展還不完善，在實際應用中還存在一些困難。目前在齒輪方面實際生產中GPS應用較少，齒輪精度檢驗仍以ISO 1328標準為主。傳統的SPC也用于對加工過程進行監控，但僅限于預測和評價誤差變化的趨勢，對誤差來源分析以及齒輪精度評價關注較少。此外，過去也有一些研究通過齒輪測量分析和評價齒輪生產工藝。但測量方法和檢查齒輪的工具今天都發生了變化，有必要在新的條件下進行新的研究。

當前，齒輪的加工技術、測量技術、使用方式都發生了巨大的變化。加工技術的發展集中體現在數控設備的大量使用，而數控機床與傳統機床的誤差產生原因和產生的誤差的形式并不相同，需要新的測量和評價方法來適應這個發展。測量技術的發展體現在自由曲面測量技術和非接觸測量技術發展，測量時間縮短而得到數據量大大增加，測量精度也不斷提高。齒輪的使用方式也發生了改變，由于測量技術的迅速發展，在大批量生產的齒輪中配對選用的技術條件已經成熟，這就帶來了齒輪的使用方式的發展，選配對于提高齒輪實際使用性能的作用會越來越大。這些新的發展和變化為研究新的齒輪精度評價體系提供了技術條件，也提出了新的需求。

發明內容

本發明提出的基于統計分析的齒輪精度評價方法的原理是：為了對齒輪精度進行統計分析，需要采用一個新的思路，即把同一齒輪的或連續加工的同批齒輪的多個實際齒面的測量過程看作一個隨機過程，測得數據就是按照同一個理論齒形進行多次連續測量得到的結果序列，評價是基于測量數據進行的。這些測得數據與設計齒面之間的差異主要由制造誤差和測量誤差兩個方面組成。實際齒面與設計齒面之間的差異即制造誤差，測量結果與實際齒面之間的差異即測量誤差。無論是制造誤差還是測量誤差，其中都既包含確定性的系統誤差，又包含非確定性的隨機誤差。把這些實際齒面的測得數據看作一個隨機過程后，就可以運用統計分析的方法，對加工過程和測量過程中引入誤差的確定性成分和隨機成分進行分析，從而達到更加理想的評價齒輪的使用性能和加工工藝過程的目的。