本发明专利技术公开了一种基于齿廓波度的齿轮整体误差合成方法，包括：步骤1：建立法线极坐标法齿廓波度测量模型；步骤2：基于齿轮测量中心的齿廓波度获取方法；步骤3：基于齿廓波度的齿轮整体误差曲线合成；步骤4：基于齿轮整体误差曲线的齿轮传动误差计算；本发明专利技术通过建立的精确测量模型，测量齿廓波度和齿距偏差等信息，从而合成整体误差曲线，并通过包络计算最终得到齿轮传动误差曲线。该方法能够有效提高齿轮精度测量的效率和可靠性，提供更为全面和精确的误差分析结果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于齿廓波度的齿轮整体误差合成方法，针对渐开线圆柱齿轮。
技术介绍
1、齿轮作为一种关键的基础传动元件，因其承载能力大、传动精度高、传动功率稳定等优点，广泛应用于各种机械设备中，用于传递运动和动力。因此，确保齿轮的质量对于推动齿轮制造和应用至关重要。在齿轮检测领域，齿轮测量中心是目前应用最广泛的测量仪器。该仪器能够精确测量齿轮的齿廓偏差、螺旋线偏差和齿距偏差等齿轮单项误差，从而对齿轮精度进行评价。这些测量结果不仅可用于分析齿轮加工中的工艺误差，还能用于预测齿轮的使用性能。但是齿轮精度评价仅能从单个齿面的角度进行分析，无法对齿轮整体误差进行分析。
2、齿轮整体误差测量是一种高效的齿轮测量新技术，它借助于计算机技术，用齿轮整体误差曲线构成一个完整的齿轮各单项、综合误差信息的集合体。众所周知，齿轮动态性能的测量主要依赖于齿轮单面啮合测量仪，相比于一般的单项测量，齿轮单面啮合测量能够提供更多的整体误差信息。典型的测量仪器有成都工具研究所生产的测量圆柱齿轮误差的cz150和cz450，但这些仪器存在价格昂贵、维修困难等问题，使得“整体误差测量法”的优势尚未在实际应用中得到充分体现。
3、为了解决这些问题，提出了一种基于齿廓波度的整体误差合成方法。该方法以齿廓波度为测量基础，将齿廓波度使用计算机技术合成齿轮整体误差曲线，并通过包络计算可得到齿轮传动误差曲线。这条齿轮整体误差曲线包含了齿轮在工作状态下全齿面所有参数的信息。由于该方法所需的仪器简单，因此有助于促进整体误差在实际中的推广和应用。
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br/>技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于齿廓波度的齿轮整体误差合成方法。齿面波度是由齿面形状误差、表面波纹度和表面粗糙度等几何特征共同影响的结果。齿面波度可分为沿齿廓方向的齿廓波度和沿螺旋线方向的螺旋线波度两种。该方法通过整合齿廓波度的测量结果，能够高效、可靠地合成齿轮整体误差曲线，并通过包络计算可得到齿轮传动误差曲线，从而为齿轮的精度评估和质量控制提供依据。
2、本专利技术提出一种基于齿廓波度的齿轮整体误差合成方法，方案具体包括以下步骤：
3、步骤1：建立法线极坐标法齿廓波度测量模型
4、首先，根据渐开线齿廓偏差的测量方法，需选择适合的齿廓波度测量方法。针对本专利技术，使用极坐标法建立齿廓波度测量的数学模型，使用测量中心进行齿廓波度的测量。该模型的基本公式为：
5、
6、式中φ为从起测点到被测点齿轮转过的角度，x0为测头起始位置，由齿廓检测范围的起始点计算，rb为基圆半径。
7、根据渐开线齿廓的极坐标法测量原理，测头球面与渐开线齿面的接触轨迹为端面渐开线，可将其视为一条平面曲线。在广义极坐标法的数学模型中，测头的读数会受到齿廓偏差、偏距变化引入的测量误差以及控制系统误差等因素的影响，因此在建立模型时需综合考虑这些误差因素。
8、步骤2：基于齿轮测量中心的齿廓波度获取方法
9、在进行全齿测量过程中，通过齿轮测量中心对齿轮同一法向平面的齿廓曲线进行测量。该测量过程遵循齿轮精度标准gb10095.1—2022《圆柱齿轮齿面公差分级制第1部分：齿面偏差的定义和允许值》，获取的坐标数据为一维数据，并涵盖多个齿面测点的法向总偏差值。这条法向总偏差曲线包含了齿廓波度信息，即齿廓的形状误差、波纹度以及粗糙度等信息。
10、测量过程中，由于数据采样率的限制，表面不规则形貌的波长观测受限，因此测量数据的密度和数据滤波之间存在紧密联系。在检测报告中，应注明计值长度内的数据点数。对于齿廓波度的测量数据点，至少包含300个点或每毫米内5个点(取两者中的较大值)。这些测量数据点沿着齿廓展开长度方向大致等距分布，以确保测量精度和数据可靠性。
11、步骤3：基于齿廓波度的齿轮整体误差曲线合成
12、在测量齿廓波度时，每一个测量点对应一个展成角度，该展成角度表示齿轮在展成运动中的具体位置。为了实现对整体误差的合成，需要建立相应的计算模型，将各个测量点的旋转角度进行精确计算。合成模型如图6所示。
13、具体而言，每个点的旋转角度计算公式如下：
14、
15、式中为旋转角度，δz为齿轮两端的轴向距离，β为螺旋角，d0为节圆直径，ξ为展成角，τ为齿距角。
16、在进行整体误差曲线合成时，需要考虑每个测量点的展成角度、轴向位置以及旋转角度的总和，从而确保最终生成的误差曲线能够准确反映齿轮齿廓的整体偏差。当所有测量点按其旋转角度排列时，就会形成一条由圆周上所有测量齿面组成的连续闭合测量曲线。通过这种方法，可以将齿廓波度和齿距偏差综合起来，得到齿轮整体误差曲线。
17、步骤4：基于齿轮整体误差曲线的齿轮传动误差计算；
18、在合成齿轮整体误差曲线后，可以进一步计算齿轮传动误差曲线。通过包络线方法对整体误差曲线进行包络线计算，最终计算得到齿轮传动误差曲线；具体计算方法如下：
19、s1.定义齿廓波度
20、第k个齿的齿廓波度集合定义为：
21、sk＝{(x1,y1),(x2,y2),...,(xn,yn)} (3)
22、式中x为旋转角度，y为齿面法向误差，k为第k个齿，k最大取值为齿数，n为每个齿面测量的点数。
23、s2.齿轮整体误差曲线合成
24、齿轮整体误差曲线用s表示：
25、sall＝{s1,s2,...,sk} (4)
26、式中sk表示第k个齿的齿面误差，k为第k个齿，k最大取值为齿数。
27、s3.齿轮整体误差上包络线计算
28、将齿轮整体误差曲线按照旋转角度x从小到大的顺序重新排列，得到新的集合：
29、snew＝{(x1,y1),(x2,y2),...,(xkn,ykn)} (5)
30、s4.计算齿轮传动误差曲线
31、在360°的范围内，计算snew中每一个旋转角度x所对应的最大值ymax，每一个旋转角度x和它对应ymax的即为齿轮传动误差曲线：
32、stotal＝{(x1,y1),(x2,y2),…,(xm,ym)} (6)
33、由于步骤3计算的整体误差曲线有重叠，因此式中m不是一个固定的值，根据实际情况计算得到。
34、通过上述步骤，能够在360°范围内精确计算齿轮传动误差曲线，该曲线反映了齿轮各齿面测量点处的最大误差，为进一步的齿轮精度分析和优化提供了重要依据。
35、本专利技术提出了一种基于齿廓波度的齿轮整体误差计算方法，通过建立的精确测量模型，测量齿廓波度和齿距偏差等信息，从而合成整体误差曲线，并通过包络计算最终得到齿轮传动误差曲线。该方法能够有效提高齿轮精度测量的效率和可靠性，提供更为全面和精确的误差分析结果。
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【技术保护点】
1.一种基于齿廓波度的齿轮整体误差合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于齿廓波度的齿轮整体误差合成方法，其特征在于，测量过程中，由于数据采样率的限制，表面不规则形貌的波长观测受限，测量数据的密度和数据滤波之间存在紧密联系；在检测报告中，注明计值长度内的数据点数；对于齿廓波度的测量数据点，至少包含300个点或每毫米内5个点，取两者中的较大值。
3.根据权利要求1所述的一种基于齿廓波度的齿轮整体误差合成方法，其特征在于，所述测量数据点沿着齿廓展开长度方向大致等距分布，以确保测量精度和数据可靠性。
4.根据权利要求1所述的一种基于齿廓波度的齿轮整体误差合成方法，其特征在于，每个点的旋转角度计算公式如下：
5.根据权利要求1所述的一种基于齿廓波度的齿轮整体误差合成方法，其特征在于，在进行整体误差曲线合成时，需要考虑每个测量点的展成角度、轴向位置以及旋转角度的总和，确保最终生成的误差曲线能够准确反映齿轮齿廓的整体偏差；当所有测量点按其旋转角度排列时，形成一条由圆周上所有测量齿面组成的连续闭合测量曲线，将齿廓波度和齿距偏差综合起来，得到齿轮整体误差曲线。
6.根据权利要求1所述的一种基于齿廓波度的齿轮整体误差合成方法，其特征在于，步骤4的具体计算方法如下：
...
【技术特征摘要】
1.一种基于齿廓波度的齿轮整体误差合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于齿廓波度的齿轮整体误差合成方法，其特征在于，测量过程中，由于数据采样率的限制，表面不规则形貌的波长观测受限，测量数据的密度和数据滤波之间存在紧密联系；在检测报告中，注明计值长度内的数据点数；对于齿廓波度的测量数据点，至少包含300个点或每毫米内5个点，取两者中的较大值。
3.根据权利要求1所述的一种基于齿廓波度的齿轮整体误差合成方法，其特征在于，所述测量数据点沿着齿廓展开长度方向大致等距分布，以确保测量精度和数据可靠性。
4.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：石照耀，吕浩，于渤，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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