[发明专利]齿轮副整体误差测量技术及其测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新的齿轮副误差测量技术及测量方法，属于精密测试技术及仪器、机械传动技术领域。

背景技术

传动链的最终传动质量取决于整个齿轮副的综合传动精度，仅靠控制单个齿轮的制造精度不一定能实现高质量的传动。传动误差反映了齿轮副的综合传动精度，它是指对任意给定的主动轮位置，从动轮的实际占有位置与理论位置之差，反映了齿轮副中全部齿轮的各项单项偏差综合作用的效果。

传动误差的测量一般采用单面啮合测量法。测量时，模拟齿轮的实际使用情况，将被测齿轮作为一个刚性的功能元件或传动元件与另一配对齿轮或标准元件作单面啮合运动，通过测量啮合运动误差来表示配对齿对的综合误差或反求被测齿轮的误差。在测量中，由于重合度ε＞1，使得实际测量得到的传动误差在研究和评价齿轮传动质量、振动噪声中的存在以下问题：

1.由于测量不全面，传动误差不能完全反映齿轮的传动特性。这主要是因为被测齿轮同标准齿轮单啮时，轮齿齿廓上只有一部分(保证重合度小于1的部分)受检，而其余未被检验的部分，当在传动工作时，在一定的齿轮副误差组合情况下往往会都表现出来。

2.传动误差难以用于误差溯源。由于齿轮的检验不仅是功能检验，另一重要用途是通过测量结果分析误差的来源，进而通过改变加工工艺来减少或消除这些误差源的影响。传动误差在测量中由于重合度ε＞1，即可能存在相邻两对(或两对以上)的轮齿被同时测量，因而分不清传动误差曲线上各误差点是代表哪个齿面上哪一部分的误差，也不能知道在双啮区时两对轮齿的误差是如何相互影响传动质量的。如果齿轮存在基节偏差时，在双啮区时就会使低下的一个齿面脱开而不参加啮合，显然这时传动误差只反映了突出齿面的误差信息。

3.传动误差相同的齿轮副，其引起的振动噪声不一定相同。主要是因为传动误差不能反映齿轮短周期误差的具体作用形式和作用过程。例如具有正基节偏差的齿轮和具有负基节偏差的齿轮作为从动轮分别与标准齿轮组成齿轮副时，就代表了两种不同类型齿对交替形式，二者的外包络线可以相同，即传动误差相同，但二者产生的振动噪声显然是不同的，通常具有负基节偏差的好一些。

针对传动误差存在的第一个问题，我国齿轮专家提出了齿轮整体误差测量技术，设计了特殊的跳牙标准件(跳牙多头标准蜗杆或跳牙标准齿轮)，突破了传动误差测量中ε＞1的问题。齿轮整体误差借助研究被测齿轮和特殊的跳牙标准件的啮合过程，来分析被测齿轮的误差信息，其目的是控制单个齿轮的产品质量。

齿轮整体误差只所以能解决传动误差测量结果不全面的问题，关键在于使用了特殊的标准测量元件。公开号为1483994一种齿轮误差测量方法及其装置和专利号为ZL 2008 1 0115726.4一种齿轮整体误差测量装置及方法都提出了不同的齿轮整体误差的测量方法，但是它们都需要使用特殊的标准测量元件参与啮合。但是，这种使用特殊标准元件参与啮合的思想，在测量由两个误差齿轮组成的齿轮副的误差时，就无法采用。

在实际应用中，齿轮传动是依靠主动轮的轮齿依次推动从动轮的轮齿来进行工作的，因此齿轮必须成对使用。由于主从动轮都有误差，实际作用效果是主从动轮共同作用的效果，因此只有把主从动轮的整体误差相结合进行分析，才能弄清问题的全貌。由此，提出了齿轮副整体误差测量技术和测量方法。

发明内容

本发明针对传动误差在研究和评价齿轮传动质量中的存在三个问题，从我国首创的齿轮整体误差测量技术入手，进行原理创新，将单个齿轮的整体误差概念，拓展到了齿轮副，开创性地提出了可以替代传动误差的新误差：齿轮副整体误差，并给出了具体可行的测量方法和测量步骤。

齿轮副整体误差，其特征在于：齿轮副整体误差(Gear Pair Integrated Error)是把主从动轮各共轭齿面上全部共轭点对的误差按实际啮合顺序全部统一在啮合线(或啮合线族)上而形成的一种齿轮副误差集合。它把主从动轮的尺寸量误差和齿轮副传动时的运动量误差合为一体，把齿轮误差和齿轮传动时的传动特性联系在一起，组成一个完整的集成体。

齿轮副整体误差把主从动轮所有共轭齿面上的误差视为一个整体，能提供每个共轭齿面上完整的误差信息，反映了啮合过程中主从轮误差相互作用的形式、作用的具体过程和作用的结果，可以克服传动误差在研究问题中的局限性，既可用于齿轮啮合过程的研究和传动质量的评定，又可以用于误差溯源，进行齿轮工艺误差的分析。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：