本发明专利技术涉及一种适于控制锥齿轮啮合质量的便携式传动噪声测试仪，用于配合锥齿轮机械式滚动检查机分析锥齿轮的质量。本仪器包括安装在便携机箱中的主机以及噪声探头，其中，主机中设置有配合锥齿轮机械式滚动检查机分析锥齿轮质量的程序。主机部分由ＣＰＵ中央处理器、滤波放大电路、模数转换（ＡＤ）电路、显示电路和键盘，时序控制电路，存储器电路，串行总线接口电路组成。可人机交互界面实现自动采集并分析机械式滚动检查机对锥齿轮啮合质量的检查结果，减少了因主观因素造成的测量误差，同时大大降低了工作人员的劳动强度，提高了工作效率。并且本仪器便于携带可以为多台机械式滚动检查机分析测试结果，大大降低了结果分析的成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种适于控制锥齿轮啮合质量的便携式传动噪声测试仪，用于配合锥齿轮机械式滚动检查机分析锥齿轮的质量。
技术介绍
为了控制锥齿轮啮合质量，目前国内锥齿轮制造业广泛采用的方法是，在机械式滚动检查机上进行配对检查，检验人员凭经验"听"或者采用声级计来对齿轮传动噪声进行评估，这种半自动化式测量方法过分依赖操作者经验，只能定性分析，很难精确判断锥齿轮的啮合质量。国外典型的数控锥齿轮滚动检查机如格利森凤凰500HCT，同时具备了滚动检验机和单面啮合检查仪的测量功能，既能测量锥齿轮的切向综合误差，又能数字化测量锥齿轮接触区、进行三维结构噪音分析。其三维结构噪音分析主要是通过加速度传感器和拾音器测量其振动和噪音，对齿频谐波进行检测，缺陷在于只能对齿频的谐波进行评价，而且不能对次品进行进一步的分析，且价格昂贵、不易搬运。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服国内现有的机械式滚动检查机在控制锥齿轮啮合质量时精度低、半自动化、过分依赖工人经验等问题，提出一种适于控制锥齿轮啮合质量的便携式传动噪声测试仪。 为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案设计一种适于控制锥齿轮啮合质量的便携式传动噪声测试仪，包括安装在便携机箱中的主机以及通过导线与主机连接的噪声探头。其中主机中设置有配合锥齿轮机械式滚动检查机分析锥齿轮质量的程序，该程序采用下面方法实现2 x da/a x F. 1)利用公式仏=将采集信号的数字值转化为电压值，其中，datei6 3 5 — ， 6是AD输出的16位转换结果，取值范围(-32768 32768) ;Vin是模拟输入电压的最大值，Vin = nVKEF， n = 1，2，由键盘控制，VKEF = 2. 5v为AD芯片内部参考电压； 2)将电压值进行FFT变换(即快速傅氏变换)，得到采集信号的频率谱； 3)根据FFT变换得到的频率谱判断锥齿轮是否质量有问题； 4)若锥齿轮有质量问题，将电压值进行HHT变换(即希尔伯特黄变换)，得该信号的希尔伯特谱、时频能量谱； 5)根据希尔伯特谱、时频能量谱判断锥齿轮质量的具体问题 a)第一到第六次谐波振幅(相对于第一次谐波)都很高，则锥齿轮副共轭曲面的压力角或螺旋角不相适应； b)第一次谐波声级高，则齿廓曲率过大； c)第二次谐波声级高，则齿廓曲率过小； d)第三次谐波声级高，则齿面粗糙度不合格。 其中，FFT变换即为快速傅氏变换，是离散傅氏变换的快速算法，它是根据离散傅 氏变换的奇、偶、虚、实等特性，对离散傅立叶变换的算法进行改进获得的。可以将一个信号 从时域变换到频域。有些信号在时域上是很难看出什么特征的，但是如果变换到频域之后， 就很容易看出特征了。FFT可以将一个信号的频谱提取出来，这在频谱分析方面也是经常用 的。FFT中第一个点表示直流分量(即OHz)，而最后一个点N则表示采样频率Fs，这中间 被N-l个点平均分成N等份，每个点的频率依次增加。例如某点n所表示的频率为Fn = (n-l)*Fs/N。由上面的公式可以看出，Fn所能分辨到频率为为Fs/N，如果采样频率Fs为 1024Hz，采样点数为1024点，则可以分辨到lHz。通过LCD显示的FFT分析结果，我们可以 看到是哪些频率成分对应的噪声声级较大(横坐标是频率，纵坐标是该频率对应的噪声声 压级值) HHT变换即希尔伯特黄变换，先对信号进行经验模态分解(Empiricalmode decomposition-EMD)，得出本征模态函数(MF intrinsic modef皿ction)，再对本征模态 函数进行希尔伯特变换，从而过进一步得该信号的希尔伯特谱、时频能量谱等，以便对信号 进行分析，因其对非线性及非平稳信号有较好的分析和处理效果，所以本仪器选择HHT算 法处理噪声信号。HHT分析过程如下对通过EMD方法将任意信号分解为n个内在经验模式 分量IMF和一个剩余分量之和，各IMF分量突出了信号的局部特征，包含信号从高到低不同 频段的成分，对各分量进行分析可以更加准确、有效地把握信号的特征信息，精确的描述了 信号的幅值在整个时间频率段上随时间和频率的变化情况，能很好的反映出信号的内在时 变特征。这对于目标定位，即找到影响噪声大小的主要频率成分效果显著，通过LCD显示的 HHT分析结果，我们便可以知道具体是哪个谐波成分影响噪声大小，以便更加准确的判断工 序误差，给次品分析提供依据。 本专利技术中噪声探头采用电容式传声器。 本专利技术的主机部分包括有CPU中央处理器，与噪声探头依次连接的前置放大电 路、噪声信号调理电路、滤波电路、模数转换电路，与CPU中央处理器连接的显示电路和键 盘，还设置有由现场可编程门阵列(FPGA)与CPU连接组成的时序控制电路、由通用的闪存 FLASH ROM与CPU连接组成的存储器电路、由RS232C与TTL电平转换芯片与CPU连接组成 的串行总线接口电路；其中，时序控制电路将模数转换电路的数据送至CPU中央处理器及 将CPU中央处理器产生的显示信息送至显示电路，串行总线接口电路可通过电缆与外部的 PC机连接。 利用本专利技术设计的一种适于控制锥齿轮啮合质量的便携式传动噪声测试仪在配 合机械式滚动检查机进行测试锥齿轮时，采用如下测试方法 1)用声校准器校准噪声探头的灵敏度； 2)将其中噪声探头布置在锥齿轮机械式滚动检查机上锥齿轮啮合点的上方50mm 处； 3)通过仪器中键盘和液晶显示器组成的人机交互界面输入齿轮基本参数齿数、 模数、转速，完成初始设置； 4)锥齿轮机械式滚动检查机空载，即滚动检查机在不安装锥齿轮副的情况下工作，待滚动检查机转动稳定后，采集信号A并保存在存储器中，作为背景噪声； 5)锥齿轮机械式滚动检查机加载，即将待检测的锥齿轮安装在滚动检查机上，待滚动检查机转动稳定后，采集信号Bi并保存在存储器中，作为混有背景噪声的锥齿轮传动 噪声； 6)采集完成后，通过人机交互界面进行频率计权声级计算，显示的结果是滤除背 景噪声的锥齿轮传动噪声频率计权声级B' 「A' i; 7)通过比拟法观察测试结果(用FFT变换得到的频率谱)与标准齿轮是否有差 别； 8)若被测锥齿轮与标准齿轮有差别，则通过人机交互界面调用希尔伯特黄算法对 该锥齿轮噪声信号分析，找出加工流程中的问题所在，反馈到生产部门，修正相关参数。 本专利技术的有益效果为具有人机交互界面，通过多级菜单设置，工作人员通过输入 锥齿轮的基本参数，控制仪器的采集频率，与PC机的串口通信，减少了因工人主观因素造 成的测量误差，同时大大降低了工作人员的劳动强度，提高了工作效率。并且本仪器便于携 带可以为多台机械式滚动检查机分析测试结果，大大降低了结果分析的成本。附图说明 图1为本仪器的外形示意图； 图2为本仪器的组成原理框图； 图3为本仪器的信号采集通道及调理电路原理图； 图4为本仪器中滤波电路原理图； 图5为本仪器中模数转换电路原理图； 图6为本仪器的键盘和显示电路原理图； 图7为本仪器使用时整个程序流程图； 图8为本仪器判断锥齿轮质量的程序流程图。 图中1、液晶显示器(LCD)，2、键盘，3、噪声探头插座，4、串口通信接口、5、电源指 示灯。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术中的优选实施例进行详细说本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种适于控制锥齿轮啮合质量的便携式传动噪声测试仪，包括安装在便携机箱中的主机以及通过导线与主机连接的噪声探头，其特征在于：所述主机中设置有配合锥齿轮机械式滚动检查机分析锥齿轮质量的程序，该程序采用下面方法实现：１）利用公式Ｕ↓［ｉ］＝２×ｄａｔａ↓［ｉ］×Ｖ↓［ｉｎ］／６５５３６将采集信号的数字值转化为电压值，其中，ｄａｔａ↓［ｉ］是ＡＤ输出的１６位转换结果，取值范围（－３２７６８～３２７６８）；Ｖ↓［ｉｎ］是模拟输入电压的最大值，Ｖ↓［ｉｎ］＝ｎＶ↓［ＲＥＦ］，ｎ＝１，２，由键盘控制，Ｖ↓［ＲＥＦ］＝２．５ｖ为ＡＤ芯片内部参考电压；２）将电压值进行ＦＦＴ变换（即快速傅氏变换），得到采集信号的频率谱；３）根据ＦＦＴ变换得到的频率谱判断锥齿轮是否质量有问题；４）若锥齿轮有质量问题，将电压值进行ＨＨＴ变换（即希尔伯特黄变换），得该信号的希尔伯特谱、时频能量谱；５）根据希尔伯特谱、时频能量谱判断锥齿轮质量的具体问题：ａ）第一到第六次谐波振幅（相对于第一次谐波）都很高，则锥齿轮副共轭曲面的压力角或螺旋角不相适应；ｂ）第一次谐波声级高，则齿廓曲率过大；ｃ）第二次谐波声级高，则齿廓曲率过小；ｄ）第三次谐波声级高，则齿面粗糙度不合格。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：石照耀，刘甜，陈洪芳，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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