[发明专利]一种螺旋锥齿轮的高阶齿面误差修正方法

说明书

本发明公开了一种螺旋锥齿轮的高阶齿面误差修正方法，属于齿轮传动技术领域，包括：(1)获取螺旋锥齿轮的齿面基本设计参数；(2)利用CMM法测量螺旋锥齿轮的齿面误差；(3)采用高阶多项式方法，将齿面测量的误差点数据拟合成误差齿面，得到高阶齿面误差多项式；(4)利用L‑M算法，完成高阶齿面误差多项式的修正。本发明所述螺旋锥齿轮的高阶齿面误差修正方法，充分利用通用加工参数的高阶特性，主动创成齿面误差的高阶形式，并提供高阶加工参数设计参数的反调修正函数，完成齿面误差的高阶修正；本发明通过CMM法进行自动识别和测量，建立以加工参数为设计变量的反馈修正函数并进行精确求解，通过修正实际加工参数的反调量达到齿面误差的自动修正与补偿。

技术领域

本发明属于齿轮传动技术领域，具体涉及一种螺旋锥齿轮的高阶齿面误差修正方法。

背景技术

螺旋锥齿轮因其重叠系数大、承载能力强、传动比高、传动平稳、噪声小等优点广泛应用于汽车、航空、矿山等机械传动领域。螺旋锥齿轮分为两种，一种是弧齿锥齿轮，其大轮轴线和小轮轴线相交；另一种是准双曲面螺旋锥齿轮，其大轮轴线和小轮轴线有一定偏置距。目前生产螺旋锥齿轮世界级公司主要是美国的格里森公司和瑞士的奥利康公司。我国目前广泛应用的是格里森齿制的螺旋锥齿轮。在欧美等发达国家，实际真实加工齿面与理论设计齿面的几何结构的精确匹配问题成为齿轮精度控制的主要目标。而理论与实际齿面之间的法向偏差一般定义为齿面误差，可通过专用齿轮检测设备进行自动识别和测量，建立以加工参数为设计变量的反馈修正函数并进行精确求解，通过修正实际加工参数的反调量达到齿面误差的自动修正与补偿。而在传统的齿面误差修正过程中，往往只考虑误差齿面的一阶或者二阶组成形式，而忽略精确更高阶性形式对齿面接触性能的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种螺旋锥齿轮的高阶齿面误差修正方法，以完成齿面误差的高阶修正。

本发明提供的这种螺旋锥齿轮的高阶齿面误差修正方法，包括以下步骤：

(1)获取螺旋锥齿轮的齿面基本设计参数；

(2)基于步骤(1)所得齿面基本设计参数，通过齿面建模进行离散化求点，得到用于CMM测量的齿面预设网格，利用CMM法测量螺旋锥齿轮的齿面误差，得到齿面测量的误差点数据；

(3)采用高阶多项式方法，将步骤(2)所得齿面测量的误差点数据拟合成误差齿面，得到高阶齿面误差多项式；

(4)利用L-M算法，完成高阶齿面误差多项式的修正，以补偿齿面误差，得到含修正量的精确机床加工参数。

优选的，所述步骤(2)中，具体步骤为：

2.1)在齿轮的轴向横截面预设一个齿面网格A_MB_MC_MD_M，该齿面网格根据齿面离散化来确定，用来表示一个理论参考的设计齿面，参照Gleason标准的一般齿面预设网格点规划，齿面被离散化成一个典型的5×9网格，即齿宽(face width，FW)方向取9个点，而齿高(tooth height，TH)方向取5个点，采样点的范围要求：TH方向上下偏差不超过5％，FW方向左右偏差不超过10％；

2.2)螺旋锥齿轮的齿面精确定位，具体为：

(a)定位测量基准，从动轮采用大平面加短圆柱基准，主动轮采用长圆柱基准加小平面；

(b)初定位，操纵探针在齿面中部取一点p_Mid(μ,θ,φ)，并将该点旋转投影到被测齿轮轴截面上，获得该点的坐标；

该旋转过程用运动转换矩阵表示为：

表示旋转角度；