[发明专利]基于齿轮点云数据的齿轮副传动误差计算方法

说明书

本发明公开了基于齿轮点云数据的齿轮副传动误差计算方法，属于精密测量技术领域。本方法利用齿轮表面的点云数据，在计算机上模拟齿轮啮合过程，获得齿轮啮合时的位置信息，从而计算齿轮副传动误差曲线。首先，建立齿轮坐标系；其次，确定齿廓的初始位置；然后，确定齿轮的啮合位置；最后，求解齿轮副传动误差。这种方法将非接触式测量与齿轮传动的计算、齿面接触分析相结合，通过计算机获得齿轮副传动误差，并且可以分析单个齿面对齿轮副整体传动误差的影响，为齿轮的选配、控制齿轮传动质量、降低齿轮振动和噪声提供了一种新途径。

技术领域

本发明涉及一种基于齿轮点云数据的齿轮副传动误差计算方法，属于精密测量技术领域。

背景技术

随着当代工业的发展，对齿轮的振动和噪声水平提出了更高的要求。传动误差是齿轮震动和噪声的主要激励之一。传统获得齿轮副传动误差的方式只能通过实验测量，只能应用于中等模数齿轮测量。对极小模数齿轮和极大模数齿轮来说受限于体积、安装误差、刚度、惯性等原因，很难通过实验测量测量齿轮副传动误差。同时在测量传动误差时，由于齿轮重合度大于1，存在相邻两对(或两对以上)的轮齿被同时测量，因而分不清静态传动误差曲线上各误差点是代表哪对齿面上哪一部分的误差。

齿轮测量技术从模具比较测量、机械展成法测量到电子展成测量，主要是对齿轮的齿距偏差、齿廓偏差、螺旋线偏差等进行测量。如今使用光学手段测量齿轮从理论成为现实。与传统方法相比使用光学方法测量齿轮可以快速、高精度、高密度的获得齿轮表面的形貌信息。

使用齿轮表面点云数据在计算机上模拟齿轮啮合过程，获得齿轮副传动误差，不但可以反映了啮合过程中主、从动轮误差相互作用的结果，更重要的是反映了主、从动轮上每个啮合齿对的完整过程，尤其揭示了在双啮区两对共同参与啮合的轮齿的误差是如何相互影响和相互作用的；而且相对于实验测量，计算出的齿轮副传动误差曲线上的误差值与主从轮上的接触点一一对应，因此，它可以很清楚地确定各误差值是代表哪个齿面上哪一部分的误差。将非接触式测量与齿轮传动的计算、齿面接触分析相结合，是未来齿轮检测和齿轮评价的趋势，为齿轮的选配、控制齿轮传动质量、降低齿轮振动和噪声提供了一种新途径，是齿轮测量领域的一个进步。

发明内容

本发明公开了一种方法，可以根据齿轮表面点云数据获取齿轮副传动误差，其基本思想是通过齿轮表面的点云数据构建齿轮副传动模型。再此基础上，基于啮合原理思想提出了判断齿轮齿面接触判断算法。通过计算主动轮在不同位置下的接触位置，获得从动轮的位置信息。对主动轮和从动轮的位置信息进行分析，获得齿轮副传动误差、以及单个齿面对齿轮副传动误差的影响。

本方法可应用于所有平行轴齿轮传动。本发明采用的方法包括以下步骤。

S1.建立齿轮坐标系

根据测量齿轮参数，建立直角空间坐标系。主动轮和从动轮都是由齿轮表面的点云数据构造的齿轮模型。

如图1所示，坐标系(O₁-x₁,y₁,z₁)是从动轮坐标系，从动轮逆时针转动；坐标系(O₂-x₂,y₂,z₂)是主动轮坐标系，主动轮顺时针转动。面(O₁,x₁,y₁)和面(O₂,x₂,y₂)在同一个平面上，轴x₁与轴x₂在同一条直线上，O₁O₂的距离为主动轮的分度圆半径与从动轮的分度圆半径之和。

S2.确定齿廓的初始位置

(1)从动轮的初始位置