[发明专利]齿轮动态传动误差测量方法及测量装置

说明书

本发明涉及齿轮动态传动误差测量方法及测量装置，属于齿轮传动精度测量技术领域。针对目前齿轮测量装置要求用以齿轮动力学研究成果为基础的齿轮动态精度去取代以齿轮几何学、运动学研究成果为基础的齿轮静态精度的发展趋势，提出了一种齿轮动态传动误差的测量方法及动态传动误差测量装置。通过齿轮快速装卡装置，实现不同尺寸规格的齿轮快速、高精度的更换；采用精密移动平台，精确控制中心距和齿宽方向参数的调整；利用工况模拟系统模拟齿轮实际工作系统状态，提高动态传动误差的测量精度和可信度。考虑齿轮工作负载和润滑条件，采用非接式的高精度圆光栅获取主、被齿轮的角位置的信息，利用数字比相方法进行数据处理，获得齿轮动态传动误差。

技术领域

本发明涉及一种齿轮动态传动误差的测量方法及齿轮动态传动误差测量装置，属于齿轮副传动精度测量技术、精密测试技术与仪器、机械传动技术领域。

背景技术

广泛应用于汽车、船舶、风电等传动系统的齿轮，是现代工业、交通、能源动力传输中一种重要的传动件。由于传动平稳、传动比精确、效率高和寿命长等优点，齿轮传动在动力传输中仍扮演着重要角色，是一种应用最广的机械传动。由于受到齿轮加工技术和检测技术的制约，我国虽然是齿轮制造和使用的大国但不是齿轮制造强国。造成这局面的重要原因之一就是无法对生产的齿轮的质量做出全面、客观、正确的评价，从而用于指导加工生产。

齿轮作为现代汽车工业的重要传动部件，是汽车运行过程中的主要振源和噪声源之一，它的动力学行为和工作性能对整车有着重要的影响。传动误差影响着齿轮传动过程中的速度和力的变化，是齿轮振动和噪声的主要来源，是齿轮系统振动和噪声的主要激励源，已经被人们普遍的接受和认为。齿轮的振动还影响着内部齿轮的失效形式，例如：齿轮折断、齿面点蚀和剥落、齿面胶合和齿根裂纹等，而且还可以引起汽车其他系统的共振，比如制动系统和转向系统，从而影响到了这些系统的可靠性和整车的安全性。

衡量齿轮啮合质量的重要指标是齿轮传动精度，而控制齿轮质量最重要的手段之一是齿轮传动精度的检测。工业界的很多检测与实验已证实：振动、噪声和传动误差有着直接的联系，如果不进行传动误差测试，就很难对振动和噪声进行研究和控制。而且目前的传动误差测试系统通常在低速、空载下进行，把传动系统作为一个理想的，没有振动的系统进行测试。而在高速工况下，目前的传动误差测试系统还不能达到准确测试要求。大部分检测设备只考虑了空载情况下的静态误差，忽略了负载条件下的动态误差，无法真实模拟齿轮间实际工作状态，导致齿轮传动精度测试的真实性降低。

针对现有技术存在的问题，提供一种齿轮动态传动误差测量方法及测量装置，该测量装置能够真实模拟齿轮间实际工作状态，在负载条件下进行动态传动误差的测量，提高了齿轮传动精度测试的真实性和可靠性。当磁滞制动器动力扭矩为零时，还能满足空载情况下齿轮间静态传动误差的测量。

发明内容

为了模拟齿轮实际工作系统(环境)状态，在负载条件下实现齿轮动态传动误差的测量，本发明提供了一种齿轮动态传动误差测量方法及测量装置，可以模拟齿轮实际工作系统(环境)状态，在负载条件下进行齿轮动态传动误差的测量。

齿轮动态传动误差测量方法，在模拟的齿轮实际工作系统(环境)下，考虑齿轮工作负载和润滑条件，采用非接式的高精度圆光栅获取主、被齿轮的角位置的信息，通过数字比相方法进行数据处理，获得齿轮的动态传动误差。齿轮动态传动误差测量方法包括：①采用安装在动态传动误差测量装置主轴前端的传感器(至少一个)，利用实验模态分析方法，获得动态传动误差测量装置的固有频率及其各阶谐波频率；②通过改变动态传动误差测量装置的机械系统结构，改变其本征模态频率及其谐波频率，逼近被检测齿轮所处实际工作系统(环境)的模态频率，使动态传动误差的测量在模拟的实际工作系统(环境)状态下进行；③通过工况调整系统，设定合适的测量转速、负载及润滑条件，避免共振和润滑对测量结果的干扰；④采用圆光栅角度传感器获取主、被动齿轮的角位置信息，利用数字比相法及数字信号处理技术，依据传动误差计算原理获得模拟的实际工作系统(环境)状态的齿轮动态传动误差。