[发明专利]多功能齿轮样板

说明书

技术领域

本发明与齿轮误差测量技术和装置有关，属于精密测试技术及仪器、机械传动技术领域。

背景技术

齿轮是各种机械装备的关键传动零件，广泛应用于汽车、仪器仪表、机床、船舶、工程机械、发电等各个领域。过去20年，中国齿轮工业得到了迅速发展；随着科学技术的发展，齿轮正朝高功率密度、高可靠性、低噪声方向发展。保证齿轮加工精度，控制齿轮质量，是确保齿轮性能的前提。

齿轮质量的提高离不开高性能的齿轮测量仪器，现在的齿轮测量仪器（如齿轮测量中心、齿轮单面啮合检查仪、齿轮双面啮合检查仪等），都是光机电一体化仪器，在测量信号和齿轮误差处理过程中，大量采用了滤波技术（包括硬件和软件滤波）。一些齿轮测量仪器生产厂家，为提高仪器的测量重复性，制造仪器稳定可靠的“假象”，不适当地采用滤波器，将误差中的高频成分过滤掉。对精度不高的齿轮，形状误差和低频误差是主要成分，去掉高频成分对测量结果没什么影响；但对高精度齿轮，形状误差和低频误差与高频误差处在同一数量级，过滤掉高频成分，将直接影响测量结果，实际上是将齿轮误差缩小了。在同样的硬件条件下，齿轮测量仪器的滤波算法的好坏直接决定测量结果的准确性；同一齿轮在机械精度相近的齿轮仪器上测量，其测量结果相差较大，这很大程度也是由不同的滤波算法造成的，不当的滤波算法会将有用的误差信息也滤掉了。而研究表明，齿轮误差中的高频成分对应于齿轮的齿面波度，而齿面波度对齿轮磨损、寿命和噪声都有直接影响。在当今齿轮加工水平下，控制齿轮齿面波度成为控制高精度齿轮质量的关键。

另一方面，齿轮噪声产生机理复杂，国内外学者普遍认为齿轮制造误差是主要的激励源。迄今，齿轮工作者对齿轮振动和噪声进行了大量的研究，建立了多种动力学模型，对齿轮噪声得出以下结论：

（1）不同齿轮类型对齿轮噪声有不同的影响。

（2）在载荷与速度相同的条件下，斜齿轮的噪声可比直齿轮低3～10dB。

（3）重合度对齿轮噪声有较大影响。

（4）基节偏差对噪声有较大影响。

噪声与基节误差成正比例增减，当转速增高或者负荷增大时，噪声增减的梯度也增大，而且，在齿轮一转中，即使只有一个齿距误差较大，则噪声也明显增大。

（5）齿形误差对噪声的影响复杂，是研究齿轮振动和噪声的基本问题。

齿形误差对齿轮噪声的影响非常复杂，在只给出齿形误差的大小的情况下，并不能判断出其对噪声的影响，重要的是齿形的误差形状。现阶段大量的实验结论表明，不同的齿廓偏差对于齿轮噪声的有不同的影响，但具体影响机理复杂，目前只有简单的实验结论，无法为齿轮降噪提供理论支撑。

齿形误差与齿轮振动和噪声的关系问题是研究齿轮振动和噪声的基本问题，弄清他们间的关系，既有理论意义，同时对低噪声齿轮设计具有极大的实际价值。多功能齿轮样板是将设计齿廓波度、基节偏差、齿廓倾斜偏差、齿廓鼓形偏差叠加到标准渐开线齿廓中，可以对齿轮测量仪器的滤波进行评定，同时为齿轮噪声实验提供更加完备的测试手段，为齿轮噪声理论提供实验手段，为齿轮降噪及齿廓修形提供理论依据和设计指南。

发明内容

为了解决齿轮测量仪器滤波性能的评定，解决齿轮噪声理论研究的实验手段问题，本发明提出了多功能齿轮样板。其意义在于实现齿轮波度的量值传递，实现对齿轮测量仪器中滤波算法的评定，实现对齿轮测量仪器齿廓偏差与基节偏差的误差检测精度的评定，实现齿轮振动和噪声的完备实验手段，验证与完善现有齿轮动力学理论，为齿轮降噪及齿廓修行提供理论依据和设计指南。

本发明采用如下的技术方案：