[发明专利]双轴式圆弧型大尺寸渐开线样板测量不确定度分析方法

说明书

本发明公开了双轴式圆弧型大尺寸渐开线样板测量不确定度分析方法，通过分析影响双轴式圆弧型大尺寸渐开线样板的重要影响因素，包括以下不确定度分量：测量中心轴上下顶尖孔同轴度、基准块中心孔的圆心轴与检测圆弧的圆心轴的同轴度、样板自身重力负载、环境温度变化、定心轴与测量中心轴的平行度、测量中心轴阶梯轴的同轴度、测量中心轴阶梯轴的垂直度、定心轴圆柱度、测量中心轴圆柱度、框架有效长度、测头半径、样板旋转角度。利用ANSYS软件求解出部分不确定度分量，进而提高对双轴式圆弧型大尺寸渐开线样板校准齿轮测量仪器时测量不确定度分析结果的可信度。根据误差不确定度分量的分配，计算样板各不确定度分量的合成误差，判断样板的精度等级。

技术领域

本发明涉及一种双轴式圆弧型大尺寸渐开线样板测量不确定度分析的方法，特别是利用ANSYS软件求解出部分不确定度分量，进而提高双轴式圆弧型大尺寸渐开线样板不确定度分析结果的可信度。属于大齿轮样板不确定度分析领域。

背景技术

齿轮作为我国基础零部件的代表，它是我国装备制造业的基础产业，同时也是国民经济建设各个领域的重要基础，其具有结构紧凑、传动比准确、传动效率高等特点。作为整体机械结构中基础零部件的齿轮，它质量和性能决定着整体机械的性能与可靠性。因此，齿轮的重要性不言而喻。

大齿轮被广泛应用于造船业、煤矿业、风力发电和石油输送系统等制造业中，为了保证大齿轮精度标准的正确执行，需要建立大尺寸渐开线量值传递体系。大齿轮渐开线样板尺寸大、形状复杂，不仅加工困难，也缺乏检测大尺寸样板的高精度仪器。因此，关于大齿轮样板的相关技术研究迫在眉睫。

测量不确定度是定量说明测量结果的一个参数，反映样板评定齿轮测量仪器结果的科学性。有必要提出一种双轴式圆弧型大尺寸渐开线样板的测量不确定度分析方法。

发明内容

2019年7月26日已由北京工业大学提出申请，发布了题为“双轴式圆弧型大尺寸渐开线样板(申请号：201910633322.2)”的发明专利，在该专利中已经确定了双轴式圆弧型大尺寸渐开线样板的机械结构以及三维模型，此样板的设计具有可行性和正确性。

本发明采用的技术方案为针对双轴式圆弧型大尺寸渐开线样板提出其测量不确定度的分析方法。为了分析其测量不确定度，必须首先要建立双轴式圆弧型大尺寸渐开线样板的误差测量模型。双轴式圆弧型渐开线样板的原理误差模型，即圆弧与理想渐开线之间的偏差值为：

其中，r_c为检测圆弧半径；r_p为齿轮测量仪器的测头半径；C为定心轴和测量中心轴的距离；ε为样板的旋转角度；r_b为样板模拟齿轮的基圆半径。

步骤一：测量中心轴上下顶尖孔同轴度引入的不确定度分析。

测量中心轴上下顶尖孔不同轴，将会使样板整体倾斜，影响样板检测圆弧半径的大小。当测量中心轴上下顶尖孔同轴度引起的误差为Δ₁，则检测圆弧半径误差大小为

Δr_c1＝Δ₁ (2)

基于模型(1)，得到测量中心轴上下顶尖同轴度误差对测量结果的影响最大值：

δ₁＝|δ_p-δ'_p1|_max (3)

其中，δ'_p1表示带有测量中心轴上下顶尖孔同轴度误差的样板原理误差，δ_p表示模型(1)的理想情况下的样板原理误差。

由此得到测量中心轴上下顶尖孔同轴度引入的不确定度分量为：

其中k₁表示包含因子。