CN105277165A - 一种齿面等间隔采样提高齿轮测量精度的方法 - Google Patents

Abstract

一种齿面等间隔采样提高齿轮测量精度的方法，可在齿轮测量过程中，对目前数据采集技术上的不足影响齿轮测量仪器齿廓的测量精度问题，以及刀具、齿轮修磨难以准确参考相应误差曲线图等问题加以解决，弥补了齿顶采样点较齿根采样点疏，不能整体真实的反应齿面微观几何形状的问题，有利于齿轮测量精度的提高；误差曲线能与实际齿廓各点一一对应的直观性分析，更有利于齿轮的误差分析，更好的为齿轮刀具的修磨提供参考。

Description

一种齿面等间隔采样提高齿轮测量精度的方法

技术领域

本发明属于齿轮测量仪器检测领域，涉及一种从齿面等间隔采样提高齿轮测量精度的方法。

背景技术

众所周知，在齿轮测量中，齿面轮廓形状误差的测量是齿轮测量的主要项目。目前国内使用的齿轮测量仪器大都是基于电子展成或机械展成原理，齿面数据采集方式也大都采用渐开线齿面等间隔采样方式。齿形误差测量具体过程是：齿形渐开线展开时，C轴带动齿轮均匀旋转，切向滑架带动测头***沿X轴匀速做前后位移。根据电子展成原理，在理论轨迹控制下的测头***扫描齿面，此时测头采集数据的方式即为渐开线等间隔采样，测头***采集的数据即为齿形误差数据。由于光电技术、计算机技术、精密光栅传感器以及软件技术的不断发展和应用，目前齿轮测量仪器能够满足各种齿轮的测量精度，但是渐开线等间隔采样方式存在采样点不均匀现象。由于渐开线各点曲率不一样，主轴转过同样角度Δφ时，测头在齿顶部分两采样点的距离比齿根部分两采样点的距离长，如图1所示，反映到采样点数上，即齿顶部分比齿根部分的采样点数少，这就就造成齿根采样点密，齿顶采样点疏的采样不均匀现象。齿面采样不均匀不能完整准确地检测出齿廓微观几何形状误差，引起数据处理的不合理性。在齿轮啮合过程中齿形误差影响传动的平稳性，齿顶部分也是影响齿形误差结果的关键因素，如果因为齿顶处采样点少，而遗漏个别超差点的采取，势必会影响齿形误差结果，影响齿轮啮合工作平稳性因素的科学评价。另外，在滚齿刀和齿轮的修磨中，有时需要参考能真实反映齿形误差形状的曲线，使用上述方法采样的齿轮测量仪器，所提供的齿形误差曲线图上的点不与实际齿形上的点一一对应，导致误差曲线上显示的超差点不能在齿面上找到相对应的点，从而降低了刀具和齿轮修磨的参考价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种从齿面等间隔采样提高齿轮测量精度的方法，可在齿轮测量过程中，对目前数据采集技术上的不足影响齿轮测量仪器齿廓的测量精度问题，以及刀具、齿轮修磨难以准确参考相应误差曲线图的问题加以解决。

本发明采用如下技术方案实现上述目的：本发明所采用的从齿面等间隔采样提高齿轮测量精度的方法如下:

（1）根据齿面粗糙度和采样定理选择齿面间隔，给出了齿轮测量仪器涉及的10个等级的齿轮采样间隔；

（2）将齿面的采样间隔分解成展开长度和展开角两个变量，计算出齿面各采样间隔ΔS _i 对应的展开角间隔Δφ _i 和展开长度间隔ΔL _i ；

由S=1/2r _b φ ² 得：φ=(2S/r _b )^1/2---------------------(公式1)，

由ΔS=ΔS _i -ΔS _i-1 ;i=1,2，…n得:

ΔS=1/2r _b (φ _i-1 Δφ _i +Δφ _i ² );i=1,2，…n------------（公式2），

公式2变形为：ΔS=1/2r _b Δφ _i (φ _i +φ _i-1)；i=1,2，…n--（公式3），

由公式1和公式3得对应展开角和展开长度上的间隔：

Δφ _i =(i ^1/2 –(i-1) ^1/2 )(2ΔS/r _b )^1/2 i=1,2，…n-----（公式4），ΔL _i =(i ^1/2 –(i-1) ^1/2 )(2ΔSr _b )^1/2 i=1,2，…n------（公式5），

式中:r _{b————} 渐开线基圆半径；

Δφ _i ——第i个展开角间隔；

ΔL _i ——第i个展开长度间隔。

（3）对圆光栅的采样点进行处理，根据采样间隔公式由软件具体算出每一个采样点的位置，将这些采样点与圆光栅的所有采样点位置相比较，选择出与计算的各个采样点位置最为相近的点，重新组成一组采样点。

（4）用齿轮测量仪器对处理得到的新的采样数据进行后续传统的处理，得出测量的齿形误差曲线和误差结果。

本发明采用上述技术方案后得到的有益效果是：解决了目前大多数齿轮测量仪器采样不均匀带来的问题，弥补了齿顶采样点较齿根采样点疏，不能整体真实的反应齿面微观几何形状的问题，有利于齿轮测量精度的提高；误差曲线能与实际齿廓各点一一对应的直观性分析，更有利于齿轮的误差分析，更好的为齿轮刀具的修磨提供参考。

附图说明

图1为本发明从齿面等间隔采样提高齿轮测量精度的方法中所采用的渐开线等间隔采样示意图。

图2为本发明从齿面等间隔采样提高齿轮测量精度的方法中所采用的齿面等间隔采样示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。本发明的操作原理是：齿面等间隔采样说明，如图2所示。齿面等间隔采样是预先在齿面渐开线截面上确定一系列均匀采样点，当这些点逆推到展开长度（或展开角）上时，可以看出，此时在展开长度(或展开角)上的间隔ΔL(或展开角间隔Δφ)是不相等的,齿根处展开长度间隔最大,愈接近齿顶间隔愈小,在齿顶处间隔达到最小，但齿面上采样间隔ΔS是相等的。

从齿面等间隔采样提高齿轮测量精度的具体方法是：

（1）根据齿面粗糙度和采样定理选择齿面等间隔采样的采样间隔ΔS，本实施例结合实践给出了齿轮测量仪器涉及的10个等级的齿轮的采样间隔，见下表。

（2）如图2所示，将齿面的采样间隔分解成展开长度和展开角两个变量，计算出齿面各采样间隔ΔS _i （ΔS _i =ΔS，i=1,2，…n），对应的展开角间隔Δφ _i 和展开长度间隔ΔL _i ；

由S=1/2r _b φ ² 得：φ=(2S/r _b )^1/2---------------------(公式1)，

由ΔS=ΔS _i -ΔS _i-1 ;i=1,2，…n得

ΔS=1/2r _b (φ _i-1 Δφ _i +Δφ _i ² );i=1,2，…n------------（公式2），

公式2变形为：ΔS=1/2r _b Δφ _i (φ _i +φ _i-1)；i=1,2，…n--（公式3），由公式1和公式3得对应展开角和展开长度上的间隔：

Δφ _i =(i ^1/2 –(i-1) ^1/2 )(2ΔS/r _b )^1/2 i=1,2，…n---（公式4），ΔL _i =(i ^1/2 –(i-1) ^1/2 )(2ΔSr _b )^1/2 i=1,2，…n------（公式5），

式中:r _b ——渐开线基圆半径；

Δφ _i ——第i个展开角间隔；

ΔL _i ——i个展开长度间隔；

实际应用中，齿轮测量仪器可以用长光栅为基准采样，也可以用圆光栅为基准的采样。圆光栅为基准的采样方式，可操作性强，更有利于采样，所以本发明建议采用圆光栅为基准的采样方式。（3）对圆光栅的采样点进行处理。根据采样间隔公式由软件具体算出每一个采样点的位置，将这些点与圆光栅的所有采样点位置相比较，选择出与计算的各个采样点位置最为相近的点，重新组成一组采样点。

（4）齿轮测量仪器对处理得到的新的采样数据进行后续传统的处理，得到测量的齿形误差曲线和误差结果。

Claims (1)

1.一种齿面等间隔采样提高齿轮测量精度的方法，其特征在于：具体方法步骤如下:

【1】根据齿面粗糙度和采样定理选择齿面间隔，给出了齿轮测量仪器涉及的10个等级的齿轮采样间隔；

【2】将齿面的采样间隔分解成展开长度和展开角两个变量，计算出齿面各采样间隔ΔS _i 对应的展开角间隔Δφ _i 和展开长度间隔ΔL _i ；

由S=1/2r _b φ ² 得：φ=(2S/r _b )^1/2------------(公式1)，

由ΔS=ΔS _i -ΔS _i-1 ;i=1,2，…n得:

ΔS=1/2r _b (φ _i-1 Δφ _i +Δφ _i ² );i=1,2，…n-----------（公式2），

公式2变形为：ΔS=1/2r _b Δφ _i (φ _i +φ _i-1)；i=1,2，…n---------（公式3），

由公式1和公式3得对应展开角和展开长度上的间隔：

Δφ _i =(i ^1/2 –(i-1) ^1/2 )(2ΔS/r _b )^1/2 i=1,2，…n---------（公式4），

ΔL _i =(i ^1/2 –(i-1) ^1/2 )(2ΔSr _b )^1/2 i=1,2，…n---------（公式5），

式中:r _{b————} 渐开线基圆半径；

Δφ _i ——第i个展开角间隔；

ΔL _i ——第i个展开长度间隔；

【3】对圆光栅的采样点进行处理，根据采样间隔公式由软件具体算出每一个采样点的位置，将这些采样点与圆光栅的所有采样点位置相比较，选择出与计算的各个采样点位置最为相近的点，重新组成一组采样点；

【4】用齿轮测量仪器对处理得到的新的采样数据进行后续传统的处理，得出测量的齿形误差曲线和误差结果。