[发明专利]螺旋锥齿轮形性协同制造参数驱动混合反调及控制方法

权利要求书

1.一种螺旋锥齿轮形性协同制造参数驱动混合反调及控制方法，包括以下步骤：

i)通过优化加工参数的高阶反调来初步确定一套考虑齿面几何性能优化的精确的加工参数；

ii)将步骤i)优化确定的加工参数进一步进行考虑齿面物理性能优化的比例反调修正，确定最终的优化加工参数；

iii)确定形性协同制造的决策方案；

iiii)通过参数驱动程序，实现整个形性协同制造参数驱动混合反调系统的自动化；

其中步骤i)包括以下分步：

i.1)将ease-off定义为任何设计齿面相对于其基本齿面的几何修正量，将ease-off根据制造精度要求预设为一个理论设计与实际加工之间的容差，并根据预设ease-off要求来确定最终的目标齿面；

i.2)将设计齿面与目标齿面之间的法向偏差定义为残余ease-off，以目标齿面作为逼近齿面，逼近程度以残余ease-off作为评价标准；

i.3)建立考虑误差齿面高阶特性的可预设加工精度的通用加工参数反调模型，用来补偿实际制造与设计之间的齿面误差，确定反调模型的目标函数；

i.4)针对目标函数的非线性，通过双Dogleg步的信赖域算法对已确定的目标函数进行精确计算求解，获得足够稳定的数值解；

步骤ii)包括以下分步：

ii.1)确定基于LTCA的齿面物理性能评价指标

ii.1.1)最大齿面接触应力CP_MAX；

ii.1.2)最大载荷传动误差LTE_MAX

ii.1.3)齿面重合度ε_γ；

ii.2)考虑几何与物理性能协同的比例反调

ii.2.1)基于敏感性分析的优化加工参数选择；

ii.2.2)考虑几何与物理性能的形性协同制造参数比例反调，输出最终的优化加工参数；

ii.2.3)根据不同类别的有限元LTCA设计方法，基于步骤ii.2.2)确定的反调方案，确定两种形式的形性协同制造的决策方案。

2.如权利要求1所述的螺旋锥齿轮形性协同制造参数驱动混合反调及控制方法，其特征在于：步骤i.1)的具体步骤如下：

在基本齿面采样点网格中，第i个点的矢量及其法向矢量表示为

式中，(u，θ)是曲面表达高斯参数，而φ则是最基本的运动参数；x⁽⁰⁾表示初始加工参数，即在万能运动展成(UGM)框架下的通用加工参数：滚比R_a,刀位S_r,垂直轮位E_m,床位X_B,水平轮位X_D,机床安装角γ_m,刀倾角σ,刀转角ζ；

一旦某一套加工参数被给定x＝x⁽⁰⁾，一个基本齿面即可通过建模得到；相对于该基本齿面，一个设计齿面的第i个目标离散点为

/

式中，设计齿面与基本齿面之间的偏差值h_i⁽⁰⁾就是ease-off，其矢量表示为h_i⁽⁰⁾＝(h₁⁽⁰⁾,…,h_m⁽⁰⁾)，它跟传统意义上的齿面误差不同，需要人为设定，可根据制造精度要预设为一个实际设计与制造之间的容差。

3.如权利要求2所述的螺旋锥齿轮形性协同制造参数驱动混合反调及控制方法，其特征在于：针对步骤i.2)，具体步骤如下：

含预设ease-off值的m个离散点p_i^*所组成的目标齿面为

设计齿面与目标齿面的法向偏差h_i∈h＝(h₁,...,h_m)(i∈[1,m])定义为残余ease-off，用来评价目标齿面的逼近精度，ease-off的单位阈值可以根据实际齿面CMM测量来确定。