[发明专利]安装误差影响下的渐开线圆柱直齿轮齿廓偏差评定方法

说明书

本发明公开了安装误差影响下的渐开线圆柱直齿轮齿廓偏差评定方法，首先建立机器坐标系O⁰‑X⁰Y⁰Z⁰，在机器坐标系下对被测齿轮进行测量，测量位置包括被测齿轮芯轴的上下两个截面点、齿轮上端面点和齿廓测量点，得到安装误差影响下的齿廓测量点；根据机器坐标系下芯轴的两个截面点，作最小二乘圆拟合，计算回转轴方程，建立坐标系O¹‑X¹Y¹Z¹，将齿廓测量点还原到初始位置，修正齿廓测量点的回转轴误差；对被测齿轮上端面测量点作最小二乘平面拟合，以被测齿轮上端面法向量方向为Z²轴方向建立坐标系O²‑X²Y²Z²，修正齿廓测量点的倾斜误差；通过计算设计齿廓绕齿轮基圆圆心旋转到测量点的旋转角度得到齿廓偏差评定数值，从而修正安装误差对齿廓偏差评定的影响。

技术领域

本发明涉及精密测试技术与仪器领域，具体是一种安装误差影响下的齿轮齿廓偏差的评定方法。

背景技术

齿轮是机械传动中最重要的、也是应用最广泛的传动机构。齿轮广泛应用于汽车制造、航空航天、风电设备以及装备制造等领域。齿轮精度、质量直接影响装备的效率、噪声、运动精度和使用寿命。随着科技的进步，齿轮作为关键零部件，上述各行业对齿轮设计制造精度提出了更高要求。由于齿轮检测技术与齿轮加工技术相辅相成，因此，对齿轮的检测就显得尤为重要。

以齿廓偏差、螺旋线偏差和齿距偏差为测量项的测量称为齿轮单项偏差测量。齿轮单项偏差测量结果反映了机床加工能力及所加工工件与设计尺寸的差异。

齿廓偏差指实际齿廓偏离设计齿廓的量，在端面内且垂直于渐开线齿廓的方向计值。齿廓偏差主要由齿轮加工过程中刀具的制造误差和安装误差以及机床传动链中短周期误差等综合因素所造成的。标准ISO1328-1：2013将齿廓偏差定义为齿廓总偏差、齿廓形状偏差和齿廓倾斜偏差。

齿廓偏差的测量方法通常包括坐标法和展成法，对齿轮齿廓偏差进行测量的仪器有很多，包括齿轮测量中心、三坐标测量机、激光齿轮测量仪、齿轮啮合检查仪等，其中齿轮测量中心应用最为广泛。

应用齿轮测量中心对齿轮齿廓偏差进行测量时，由于齿轮测量中心的上下顶尖不对正以及测量时的回转中心与齿轮几何中心不重合，从而引入安装误差。

安装误差的存在使得齿轮的实际测量位置偏离理论测量位置，如果不对实际测量数据进行修正，将降低齿轮测量中心的测量精度，甚至造成齿轮评定等级错误。为了减小安装误差对齿轮测量的影响，安装误差的值应调整为尽可能小，但这需要花费大量的时间并且安装误差不能完全消除。因此，对安装误差影响下的齿轮齿廓偏差测量的研究具有重要意义。

本发明将安装误差分为三个部分：1)齿轮回转轴误差是由于齿轮测量中心上下顶尖不对正引起的实际回转轴与理论回转轴之间的位置误差；2)齿轮倾斜误差是齿轮几何中心轴与实际回转轴之间的倾角误差；3)齿轮几何偏心误差是齿轮被测截面的几何中心与回转中心之间的位置误差。传统的安装误差处理办法往往只考虑其中一种安装误差，处理的过程通常是分析安装误差对齿廓偏差评定结果的影响，在结果处进行安装误差的补偿。

本发明旨在对带有安装误差的齿轮进行测量，得到安装误差影响下的齿轮测量数据，通过发明的评定方法将齿轮测量数据修正到理想安装位置并根据标准ISO1328-1：2013对齿轮齿廓偏差进行评定，得到理想位置下的齿轮齿廓偏差数值并评定等级。

发明内容