一种基于实测齿廓偏差的一齿切向综合偏差计算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于实际测量齿廓偏差曲线计算齿轮一齿切向综合偏差的方法，包括理想齿廓建模、实际齿廓偏差拟合、将齿廓偏差曲线与齿廓进行旋转与啮合、进行一齿切向综合偏差计算、如何划分旋转角度可以在保障计算精度的前提下，有效缩减计算时间等内容。该方法旨在仅通过齿轮测量仪器对实际齿廓进行测量，得到实际齿廓信息，进而计算该齿轮的一齿切向综合偏差。合偏差。合偏差。

【技术实现步骤摘要】
一种基于实测齿廓偏差的一齿切向综合偏差计算方法


[0001]本专利技术属于齿轮精密测量
，具体为一种基于实测齿廓偏差的一齿切向综合偏差计算方法。通过齿轮测量仪器对齿廓进行测量。并将测量出来的真实齿面信息输入到计算机中，对真实齿面进行建模。之后通过将真实齿廓形状信息经过坐标平移、坐标旋转等处理，计算出齿轮的一齿切向综合偏差。

技术介绍

[0002]齿轮作为传动机构的一种，与轴、轴承等一样，在人类历史上，有着悠久的历史，广泛应用于机械领域。齿轮具有传动比恒定、结构紧凑等多种优点。其中，一齿切向综合偏差对于齿轮传动稳定性会产生较大影响，会直接影响传动系统的振动噪声、工作精度等。一齿切向综合偏差作为振动噪声的重要影响因素，对其进行测量与计算，对于改进齿轮箱性能、降低汽车噪音，提升汽车驾驶舒适度有重要意义。
[0003]目前常用的齿轮测量手段有齿轮测量中心、三坐标测量机等，这些测量仪器不能直接实现对齿廓偏差、齿轮粗糙度等项目的测量。同时，这些仪器难以直接输出因齿廓偏差引起的一齿切向综合偏差结果。
[0004]目前，一齿切向综合偏差测量主要在单面啮合测量仪上进行，通过测量两个齿轮转动角度来获取一齿切向综合偏差。但是这种方法要求的齿轮装夹精度要求较高，并且由于实际齿轮传动的重合度大于1，无法针对某一个齿廓进行单独分析。齿轮整体误差测量技术能够获取一齿切向综合偏差，但是需要专门的仪器。

技术实现思路

[0005]本专利技术公开了一种方法，可以实现根据实测齿廓偏差曲线获取一齿切向综合偏差，其基本思想是让一个具有理想齿廓的齿轮与被测齿轮进行啮合，通过计算求得一齿切向综合偏差。在此之后，这些数据也可以通过其他的算法，用于计算该齿轮的滑动速度、赫兹接触应力、油膜厚度等参数，大大提高了数据的利用率。本专利技术所采用的方法包括以下步骤：
[0006]S1基于齿数、模数等信息对理论齿廓进行建模以坐标原点O(0，0)为齿轮1(主动轮)的中心点。以O2(acosα，asinα)为齿轮2(被动轮，a为两齿轮的中心距，α为压力角)的中心点，根据不同齿轮的齿数、模数、压力角、变位系数等参数建立理想齿廓模型，通过参数方程建立理论渐开线齿廓模型。于齿轮1基圆与x轴交点T1(r
b
，0)作x轴垂线，该垂线即为两个齿轮的啮合线。
[0007]S2获取真实齿廓信息，对其进行滤波处理，并将齿廓进行拟合通过测量获取被动齿轮齿廓的真实齿面信息。对其进行高斯低通滤波。在步骤1建模结果的基础之上，将被动轮的理论齿廓S2旋转到两个齿轮节点处，求解出S2上各个点与T2点的距离l2，将图2中各个点的偏差值Δl2与l2相加，得到L2。再将L2恢复成齿廓形式，即为拟合完成。将拟合后的齿廓记为S
′2。
[0008]S3基于算法实现主动轮理论齿廓与被动轮实测齿廓的啮合
[0009]设S1(主动轮的理论齿廓)与啮合线的交点为P1。在齿轮1转动的过程中，T1P1的长度是不断变化的。任意选取T1P1的值，令S1旋转到该处，在啮合计算开始之前，将步骤2中获得的拟合后的齿廓S
′2逆时针旋转较大角度，使得S
′2整条齿廓在S1下方。在后续的计算过程中，将S
′2不断顺时针旋转微小角度。在每次旋转之后，在两个齿轮啮合区间(x
b2
′
，x
b1
)上计算出Δy
i
＝y
′
2i-y
1i
。当Δy
i
>0对于每一个x
i
都成立时，停止运算，此时的r
2i
即满足条件。即刻终止运算，此时认为两条曲线是相切的，输出S
′2的旋转角度θ
n
[0010]S4求解一齿切向综合偏差
[0011]通过步骤3的方法，可以求解出S
′2的旋转角度θ
n
和两条理论齿廓啮合时，被动齿轮齿廓需要旋转的角度θ
t
。计算出两个角度之间的差值Δθ＝θ
n-θ
t
，即可求解出一齿切向综合偏差。
[0012]本专利技术提供了一种根据实际测量齿廓计算出一齿切向综合偏差的方法。实现了仅通过测量一个齿的实际齿廓就可以输出一齿切向综合偏差。该方法可以实现对一个齿廓进行单独分析，降低了测量过程中齿轮装夹难度。不需要专门的仪器就可以获取一齿切向综合偏差。
附图说明
[0013]图1为两个齿廓啮合示意图。
[0014]图2为滤波之后的真实齿面偏差图。
[0015]图3为一齿切向综合偏差计算结果图。
[0016]图4为本专利技术的计算流程图。
[0017]图中：1、齿顶圆，2、分度圆，3、基圆，4、齿根圆，5、真实齿廓，6、理想齿廓，7、中心线，8、啮合线。
具体实施方式
[0018]下面结合附图对本实施例作进一步说明：
[0019]1.基于齿数、模数等信息对理论齿廓进行建模
[0020]以坐标原点O(0，0)为齿轮1(主动轮)的中心点。以O2(acosα，asinα)为齿轮2(被动轮，a为两齿轮的中心距，α为压力角)的中心点，根据不同齿轮的齿数、模数、压力角、变位系数等参数建立理想齿廓模型，通过参数方程建立理论渐开线齿廓模型。于齿轮1基圆与x轴交点T1(r
b
，0)作x轴垂线，该垂线即为两个齿轮的啮合线。通过此种方式进行建模，两齿轮的啮合线垂直于x轴，两个齿轮会沿着y轴方向进行啮合，为后续计算提供便利。两个齿轮模型的位置与形状、中心点的位置、中心线等如图1所示。
[0021]2.获取真实齿廓信息，对其进行滤波处理，并将齿廓进行拟合
[0022]i.通过粗糙度轮廓仪对齿轮进行测量，得到被动齿轮齿廓的真实齿面信息。将真实齿廓信息输入到计算机中。对其进行截至波长为0.5的高斯低通滤波，以去除粗糙度信息。
[0023]ii.图2代表的是真实齿廓相较于理论齿廓在齿廓各个点的偏差值。在进行真实齿廓与理论齿廓拟合的时候，在步骤1建模结果的基础之上，将被动轮的理论齿廓S2旋转到两
个齿轮节点处，求解出S2上各个点与T2点的距离l2，然后只需要将图2中各个点的偏差值Δl2与l2相加，得到L2。再将L2恢复成齿廓形式，即为拟合完成。将拟合后的齿廓记为S
′2。
[0024]3.基于算法实现主动轮理论齿廓与被动轮实测齿廓的啮合
[0025]设S1(主动轮的理论齿廓)与啮合线的交点为P1。在齿轮1转动的过程中，T1P1的长度是不断变化的。变化区间为(T1A，T1E)，其中，T1点代表啮合线与齿轮1基圆的交点，A为两个齿轮啮合的起始点，E为两个齿轮啮合的结束点。任意选取T1P1的值，令S1旋转到该处，以进行后续的啮合计算。。。有在啮合计算开始之前，将步骤2(ii)中获得的拟合后的齿廓S
′2逆时针旋转较大角度，使得S
′2整条齿廓在S1下方。在后续的计算过程中，将S
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于实测齿廓偏差的一齿切向综合偏差计算方法，其特征在于：包括如下步骤，S1基于齿数、模数等信息对理论齿廓进行建模；以坐标原点O(0，0)为齿轮1的中心点；以O2(a cosα，a sinα)为齿轮2的中心点，根据不同齿轮的齿数、模数、压力角、变位系数参数建立理想齿廓模型，通过参数方程建立理论渐开线齿廓模型；于齿轮1基圆与x轴交点T1(r
b
，0)作x轴垂线，即为两个齿轮的啮合线；S2获取真实齿廓信息，对其进行滤波处理，并将齿廓进行拟合；通过测量获取被动齿轮齿廓的真实齿面信息；进行高斯低通滤波；在S1建模结果的基础之上，将被动轮的理论齿廓S2旋转到两个齿轮节点处，求解出S2上各个点与T2点的距离l2，将各个点的偏差值Δl2与l2相加，得到L2；再将L2恢复成齿廓形式，拟合完成；将拟合后的齿廓记为S
′2；S3基于算法实现主动轮理论齿廓与被动轮实测齿廓的啮合；设S1与啮合线的交点为P1；在齿轮1转动的过程中，T1P1的长度不断变化；任意选取T1P1的值，令S1旋转到该处，在啮合计算开始之前，将S2中获...

【专利技术属性】
技术研发人员：林家春，李晗晓，滕辰，石照耀，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：