[发明专利]基于齿轮特征线统一模型的法向啮合齿廓测量与评价方法

权利要求书

1.基于齿轮特征线统一模型的法向啮合齿廓测量与评价方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤1：建立齿轮特征线统一模型；

齿轮特征线统一模型的表示为公式(1)

其中，Y_n，Z_n为齿轮啮合坐标系下的两个坐标轴；Y_n沿齿轮齿廓的展开方向，L为展长，也是Y_n轴的范围大小；Z_n沿齿轮的轴线方向，b为齿宽，也是Z_n轴的范围大小；δ_norm为齿轮的齿面误差，F()为齿面误差的函数表达；A、B、C为统一模型的增益参数；k为齿轮特征线类型指示参数，β_b为齿轮基圆螺旋角；

步骤2：基于齿轮特征线统一模型测量法向啮合齿廓；

基于步骤1所建立的齿轮特征线统一模型，当k＝3时，齿轮特征线统一模型表示的齿面特征线为法向啮合齿廓，也就是公式(2)所示的方程；

其中，r_b为齿轮基圆半径，为齿轮的展角差；是关于展角的函数，根据公式(2)，Z_n同样也是关于展角的函数；

齿轮测量设备测头在空间运动时实时显示的示数值便是齿面上法向啮合齿廓的误差；

步骤3：定义法向啮合齿廓的评价指标；

基于步骤2测得的法向啮合齿廓误差，定义法向啮合齿廓的各项偏差，包括法向啮合齿廓总偏差F_PPC、法向啮合齿廓形状偏差f_fPPC、法向啮合齿廓倾斜偏差f_HPPC；

步骤4：法向啮合齿廓偏差计算及齿面质量评定；

基于步骤2测得的法向啮合齿廓误差和步骤3定义的法向啮合齿廓评价指标，根据定义计算得到齿面上测得法向啮合齿廓的各项偏差值：F_PPC、f_fPPC、f_HPPC；然后基于上述偏差值来评定齿面质量；

对于法向啮合齿廓形状偏差，公差等级由公式(3)计算得到；

其中，为法向啮合齿廓形状偏差公差等级的代号，P_f为法向啮合齿廓形状偏差的径向增益系数，Q_f为法向啮合齿廓形状偏差的轴向增益系数，m_n为齿轮的模数，r_m为齿轮的测量圆半径；

根据公差等级的计算公式，齿轮一个轮齿的左齿面法向啮合齿廓形状偏差的公差等级表示为右齿面法向啮合齿廓形状偏差的公差等级表示为对于法向啮合齿廓倾斜偏差，公差等级由公式(4)计算得到；

其中，为法向啮合齿廓倾斜偏差公差等级的代号，P_H为法向啮合齿廓倾斜偏差的径向增益系数，Q_H为法向啮合齿廓倾斜偏差的轴向增益系数；

根据公差等级的计算公式，齿轮一个轮齿的左齿面法向啮合齿廓倾斜偏差的公差等级表示为右齿面法向啮合齿廓倾斜偏差的公差等级可表示为

对于法向啮合齿廓总偏差，公差等级由公式(5)计算得到；

根据公差等级的计算公式，齿轮一个轮齿的左齿面法向啮合齿廓总偏差的公差等级表示为右齿面法向啮合齿廓总偏差的公差等级表示为

齿轮整体的齿面质量等级由左右齿面公差等级最高的一项确定，表示为：

i为轮齿的个数；由于一个齿轮的齿面质量评定选择均布的4个轮齿进行评价，轮齿个数取i＝1,2,3,4；

步骤3中定义法向啮合齿廓的评价指标描述如下，

法向啮合齿廓总偏差F_PPC：在法向啮合齿廓评价范围内，两条设计法向啮合齿廓线包络实测法向啮合齿廓，两条设计法向啮合齿廓线之间的距离就是法向啮合齿廓总偏差；

法向啮合齿廓形状偏差f_fPPC：在法向啮合齿廓评价范围内，两条平均法向啮合齿廓线包络测量法向啮合齿廓，两条平均法向啮合齿廓线之间的距离就是法向啮合齿廓形状偏差；

法向啮合齿廓倾斜偏差f_HPPC：在法向啮合齿廓展长范围内，平均法向啮合齿廓线延长线相交于展长起点和展长终点，过两交点的两条设计法向啮合齿廓线之间的距离就是法向啮合齿廓倾斜偏差。

2.根据权利要求1所述的基于齿轮特征线统一模型的法向啮合齿廓测量与评价方法，其特征在于：包括如下步骤，

为实现法向啮合齿廓的测量，借助于齿轮测量中心或三坐标测量机，在齿轮测量设备的运动过程中，Y_n轴的运动方式是沿齿轮齿廓的展长方向，也就是齿轮测量设备的X轴方向；Z_n轴的运动方式是沿齿轮的齿宽方向，也就是齿轮测量设备的Z轴方向；

将被测齿轮安装在齿轮测量设备的回转主轴上，并随主轴按一定速度回转；然后移动齿轮测量设备的接触测头，当测头接触到齿面时，控制齿轮测量设备的回转主轴和测头按照公式(2)的模型运动，也就是齿轮测量设备的X轴和Z轴同时随回转主轴联动，测头在空间齿面上测量的轨迹便是法向啮合齿廓，法向啮合齿廓偏差是渐开线和螺旋线综合作用的结果；法向啮合齿廓的测量根据齿轮特征线统一模型即实现法向啮合齿廓的测量。