[发明专利]齿面残余应力测量方法

权利要求书

1.一种齿面残余应力测量方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)切齿：将待测齿面所在的轮齿沿其齿根切下；

2)确定测量点：在切下的轮齿的齿面上选择位置点，且当该位置点满足kd≤R时，视为该位置点所在的齿面区域为平面，则选择该位置点为测量点；其中，d为残余应力仪投射在对应位置点所在的齿面上的光斑的直径；R为齿面在该位置点处的曲率半径；k为系数，且k≥3；

3)调节：调节齿面在所述测量点处的切面与残余应力仪的检测射线光路之间的夹角等于设定值γ，并将残余应力仪的摄像头对焦在对应测量点处；

所述轮齿为圆柱齿轮的轮齿；所述齿面在所述测量点处的切面与残余应力仪的检测射线光路之间的夹角的调节方法为：

31a)将残余应力仪调节到设定位置处，并设检测射线光路与摄像头之间构成的平面为基准面；

32a)调节轮齿，使轮齿齿面过所述测量点的啮合线与所述基准面垂直，或使轮齿齿面过所述测量点的啮合线在该测量点处的切线与所述基准面垂直；

33a)以与所述基准面平行或共面的平面为截面，驱动轮齿绕垂直于基准面的转轴旋转，使所述截面在轮齿齿面上截得的齿廓曲线的对称线与残余应力仪的检测射线光路之间的夹角等于设定值γ；

34a)驱动轮齿绕垂直于所述基准面的转轴旋转，使截得的齿廓曲线在所述测量点处的切线与残余应力仪的检测射线光路之间的夹角等于设定值γ；

或，

调节齿面在所述测量点处的切面与残余应力仪的对焦探针之间的夹角等于设定值α，并使残余应力仪的对焦探针对焦在对应的测量点处；

所述轮齿为圆柱齿轮的轮齿；所述齿面在所述测量点处的切面与残余应力仪的对焦探针之间的夹角的调节方法为：

31b)将残余应力仪调节到设定位置处，并设检测射线光路与摄像头之间构成的平面为基准面；

32b)调节轮齿，使轮齿齿面过所述测量点的啮合线与所述基准面垂直，或使轮齿齿面过所述测量点的啮合线在该测量点处的切线与所述基准面垂直；

33b)以与所述基准面平行或共面的平面为截面，驱动轮齿绕垂直于基准面的转轴旋转，使所述截面在轮齿齿面上截得的齿廓曲线的对称线与残余应力仪的对焦探针之间的夹角等于设定值α；

34b)驱动轮齿绕垂直于所述基准面的转轴旋转，使截得的齿廓曲线在所述测量点处的切线与残余应力仪的对焦探针之间的夹角等于设定值α；

4)测量：利用残余应力仪测量该测量点所在的齿面区域的残余应力。

2.根据权利要求1所述的齿面残余应力测量方法，其特征在于：还包括步骤5)，循环步骤2)至步骤4)，直至所有被选择的所述测量点均完成残余应力测量。

3.根据权利要求1所述的齿面残余应力测量方法，其特征在于：所述步骤1)中，采用线切割工艺将所述轮齿沿其齿根切下。

4.根据权利要求1所述的齿面残余应力测量方法，其特征在于：所述轮齿为渐开线轮齿，所述步骤34a)或步骤34b)中，轮齿绕垂直于所述基准面的转轴旋转的旋转角度θ_j0为：

θ_j0＝θ_j+2πn

其中，m_j为渐开线圆柱齿轮的模数，z_j为渐开线圆柱齿轮的齿数，h_ja^*为渐开线圆柱齿轮的齿顶高系数，α_j为渐开线圆柱齿轮的压力角；n为大于等于零的整数；

r_jd为渐开线圆柱齿轮的齿顶圆半径，且r_jd＝(z_j+2h_ja^*)m_j/2；

r_jb为渐开线圆柱齿轮的基圆半径，且r_jb＝(m_jz_jcosα_j)/2；

r_jdm为渐开线圆柱齿轮上的测量点M_j与轮齿齿顶面之间的距离。

5.根据权利要求1所述的齿面残余应力测量方法，其特征在于：所述轮齿为摆线轮齿，所述步骤34a)或步骤34b)中，轮齿绕垂直于所述基准面的转轴旋转的旋转角度θ_l0为：

θ_l0＝θ_l+2πn

其中，r₁为摆线曲线成形的滚动圆半径；

r为摆线曲线成形的产形点固接圆半径；

n为大于等于零的整数；

φ₁为代表测量点的未知量，其求解方程为：

其中，r_m＝r_d-r_dm，r_d为摆线圆柱齿轮的齿顶圆半径；r_dm为摆线圆柱齿轮的测量点M_b与轮齿齿顶面之间的距离。