[发明专利]齿轮整体误差测量中评定区域界点的又一种精确确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在齿轮整体误差测量曲线上精确确定评定区域界点的方法，属于精密测试技术及仪器技术领域。

背景技术

齿轮整体误差测量技术是由我国科技人员在1970年代初首创的，该技术可以从齿轮整体误差曲线中提取出齿轮的各个单项误差和综合误差，解决了如何在一台齿轮测量仪器上获取全部齿轮误差信息的难题。齿轮整体误差测量方法也称为传动元件的运动几何测量法，其基本思想是将被测齿轮作为一个刚性的传动元件，通过测量被测齿轮与另一标准元件作啮合运动时的传动误差来获取被测齿轮的误差。由我国自行研制的基于齿轮整体误差测量技术的齿轮精密测量仪器如成都工具所生产的CZ-450等在1990年代在我国得到了广泛的推广和应用，对我国齿轮加工行业的发展做出了重要的贡献，CZ-450型仪器曾获得国家发明二等奖。基于整体误差的齿轮测量技术相关专利曾被齿轮领域著名的德国克林贝格公司出资购买。

整体误差技术具有独有的优点。第一，整体误差曲线形象地反映了齿轮啮合传动过程，精确地揭示了齿轮各个单项误差的变化规律以及误差间的相互关系，特别适合于齿轮的工艺误差分析和动态性能预报。第二，采用这种方法的仪器具有测量效率高、测量信息丰富、测量过程更接近使用状态的优点。第三，仪器对环境条件要求不高，特别适用于大批量生产的齿轮产品的精度检测和质量控制。总之，在目前的汽车齿轮要求100％全部检测的趋势下，对齿轮整体误差测量技术的研究既有理论价值，又具有很大的应用价值。

为了满足整体误差测量技术要求的重合度小于1的条件，现有的齿轮整体误差测量仪器所采用的测量标准元件均为跳牙标准蜗杆或跳牙标准齿轮，其中以跳牙标准蜗杆最为常用。跳牙标准蜗杆本质上是多头测量蜗杆，通常采用双头或三头，只保留其中一个头的两侧面作为工作齿面，把其余头的齿面都予以磨薄。保留的工作齿面称为测量齿面，经过磨薄处理的齿面称为传动齿面。

齿轮整体误差测量的基本原理是测量标准元件的测量齿面与被测齿轮的被测齿面进行啮合传动，测量齿面与被测齿面之间保持点接触，在此过程中记录传动误差曲线。但是，由于整体误差测量时重合度小于1，实际啮合点的位置会扩展到理论啮合线以外，因此测量齿面驱动被测齿面旋转的完整过程可分为三个阶段：第一个阶段是被测齿轮的齿顶在测量齿面上进行刮行的阶段，实际接触点在被测齿轮的齿顶上，这是一个过渡阶段，称为啮入阶段；第二个阶段是测量齿面的渐开线齿廓和被测齿轮的渐开线齿廓进行啮合的阶段，实际接触点位置从被测齿面的齿顶逐渐滑动到被测齿面齿根部位，这个阶段称为渐开线啮合阶段；第三个阶段是测量齿面的齿顶在被测齿面的齿根部位进行刮行的阶段，实际接触点在测量标准元件的齿顶上，这也是一个过渡阶段，称为啮出阶段。图1所示为这三个阶段的测量齿面和被测齿面之间的位置关系的示意图，图1中跳牙标准蜗杆的齿廓以齿条的直廓代替。

图1也说明了整体误差单元曲线的形成过程。图1下方所示即为整体误差曲线的单元曲线。整体误差曲线的单元曲线由对应啮入阶段的一段上升曲线、对应渐开线啮合阶段的接近水平的曲线和对应啮出阶段的一段下降曲线共同组成。

由理论分析法得到的整体误差单元曲线称为理论单元曲线，如图1下方所示即为一条理论单元曲线。由实际测量得到的整体误差单元曲线称为实测单元曲线，如图2和图3所示。图2所示为一条实测得到的整体误差曲线，是由多个实测单元曲线组成的。图3所示为这条整体误差曲线上局部的实测单元曲线。

整体误差曲线上的齿距角指被测齿轮的一个单元在曲线上占据的角度范围，计算方法为齿距角θ＝(360度×蜗杆齿数)/齿轮齿数，如图3所示。

要从实测的整体误差曲线获得齿轮的各个单项误差和综合误差，必须首先确定实测单元曲线上渐开线阶段的起点和终点，这两点也合称为评定区域界点。经过理论分析可知，如图1所示，渐开线阶段的起点A2点和终点A1点与节点P之间存在确定的函数关系，即只要确定三者之中任何一点在实测整体误差单元曲线上的位置，则评定区域界点的对应位置都可以计算得到。因此，本文采用确定实测整体误差单元曲线的原点的方法来确定齿轮整体误差测量中评定区域界点。整体误差单元曲线的原点定义为当测量齿面和被测齿面的实际接触点与节点P重合时，被测齿轮所处的角位置。在整体误差理论单元曲线上，规定其原点处的横坐标即齿轮转角为0。只要确定了实测单元曲线上原点位置的横坐标，则实测单元曲线上各个数据点对应的被测齿面上的实际位置就可以确定了，进而就可以计算得到被测齿廓上各点处的误差值。