一种螺旋锥齿轮的高阶齿面误差修正方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108873809A(43)申请公布日2018.11.23(21)申请号201810717398.9(22)申请日2018.07.02(71)申请人中南大学地址410083湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号中南大学新校区机电工程学院(72)发明人唐进元丁撼(74)专利代理机构长沙永星专利商标事务所(普通合伙)43001代理人周咏(51)Int.Cl.G05B19/404(2006.01)权利要求书5页说明书12页附图4页(54)发明名称一种螺旋锥齿轮的高阶齿面误差修正方法(57)摘要本发明公开了一种螺旋锥齿轮的高阶齿面误差修正方法，属于齿轮传动技术领域，包括：(1)获取螺旋锥齿轮的齿面基本设计参数；(2)利用CMM法测量螺旋锥齿轮的齿面误差；(3)采用高阶多项式方法，将齿面测量的误差点数据拟合成误差齿面，得到高阶齿面误差多项式；(4)利用L-M算法，完成高阶齿面误差多项式的修正。本发明所述螺旋锥齿轮的高阶齿面误差修正方法，充分利用通用加工参数的高阶特性，主动创成齿面误差的高阶形式，并提供高阶加工参数设计参数的反调修正函数，完成齿面误差的高阶修正；本发明通过CMM法进行自动识别和测量，建立以加工参数为设计变量的反馈修正函数并进行精确求解，通过修正实际加工参数的反调量达到齿面误差的自动修正与补偿。CN108873809ACN108873809A权利要求书1/5页1.一种螺旋锥齿轮的高阶齿面误差修正方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)获取螺旋锥齿轮的齿面基本设计参数；(2)基于步骤(1)所得齿面基本设计参数，通过齿面建模进行离散化求点，得到用于CMM测量的齿面预设网格，利用CMM法测量螺旋锥齿轮的齿面误差，得到齿面测量的误差点数据；(3)采用高阶多项式方法，将步骤(2)所得齿面测量的误差点数据拟合成误差齿面，得到高阶齿面误差多项式；(4)利用L-M算法，完成高阶齿面误差多项式的修正，以补偿齿面误差，得到含修正量的精确机床加工参数。2.根据权利要求1所述螺旋锥齿轮的高阶齿面误差修正方法，其特征在于，所述步骤(2)中，具体步骤为：2.1)在齿轮的轴向横截面预设一个齿面网格AMBMCMDM，该齿面网格根据齿面离散化来确定，用来表示一个理论参考的设计齿面，参照Gleason标准的一般齿面预设网格点规划，齿面被离散化成一个典型的5×9网格，即齿宽(facewidth，FW)方向取9个点，而齿高(toothheight，TH)方向取5个点，采样点的范围要求：TH方向上下偏差不超过5％，FW方向左右偏差不超过10％；2.2)螺旋锥齿轮的齿面精确定位，具体为：(a)定位测量基准，从动轮采用大平面加短圆柱基准，主动轮采用长圆柱基准加小平面；(b)初定位，操纵探针在齿面中部取一点pMid(μ,θ,φ)，并将该点旋转投影到被测齿轮轴截面上，获得该点的坐标；该旋转过程用运动转换矩阵表示为：表示旋转角度；将被测齿轮网格点沿法向NXY各自增加一个探针的测头半径RPro，得到一个处于探针中心平面的原齿面的法向等距网格，再向轴截面投影，得到一组新的齿面网格节点(pMid)*(XG,YG,ZG)：此时需要搜索一个最小距离点，采用以下优化：用遍历法可确定最佳齿面重合点，然后为了使探针的测头恰好落在法向等距面网格点(pMid)*的切平面上，需要绕自身轴线旋转齿坯，角度为：2CN108873809A权利要求书2/5页再用迭代法进行调整，微调角度为：式中，在全局坐标系中，网格点(pMid)和(pMid)*可以分别用点矢(rMid)and(rMid)*和法矢(NXY)Midand((NXY)Mid)*来表示，齿面误差值为eG＝[eG11,…,eGij,…,eGMN](i∈[1,M]；j∈[1,N])，取M＝9，N＝5；(c)精确定位，驱动CMM测量测序，探针沿网格中点的发现逼近齿面，测得网格中点的坐标值，重复方程(6)的迭代过程，即可完成齿面精确定位；2.3)完成精确定位后，驱动CMM自带测量程序完成螺旋锥齿轮的齿面逐点测量，得到齿面测量的误差点数据。3.根据权利要求1所述螺旋锥齿轮的高阶齿面误差修正方法，其特征在于，所述步骤(3)中，高阶齿面误差多项式可表示为：4.根据权利要求1所述螺旋锥齿轮的高阶齿面误差修正方法，其特征在于，所述步骤(3)中，采用3次或者4次多项式方法，以保证良好的拟合精度。5.根据权利要求1所述螺旋锥齿轮的高阶齿面误差修正方法，其特征在于，所述步骤(3)中，采用SSE(和方差、误差平方和)；RMSE(均方根、标准差)；R-S(确定系数)；AR-S(修正确定系数)，用来验证齿面精度。6.根据权利要求1所述螺旋锥齿轮的高阶齿面误差修正方法，其特征在于，所述步骤(4)中，具体步骤