圆柱齿轮齿面综合啮合刚度的高精度测量方法.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CN106568597A(43)申请公布日2017.04.19(21)申请号201610977633.7(22)申请日2016.11.08(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市京口区学府路301号(72)发明人王峰徐兴陈龙刘雁玲(51)Int.Cl.G01M13/02(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图3页(54)发明名称圆柱齿轮齿面综合啮合刚度的高精度测量方法(57)摘要本发明公开了圆柱齿轮齿面综合啮合刚度的高精度测量方法，包括1：离线采集试验齿轮输出端圆光栅的正弦波模拟量信号；2：对采集的信号判别每一个正弦波里包含的采样点数；3：再分别对每个正弦波里采样点由幅值反求出弧度值，得到轮齿转角；4：再依据传动误差为实际转角与理论转角之差，计算得到齿轮实际转角传动误差；5：根据齿轮副的角位移传动误差，将其乘以被动齿轮基圆半径将转角传动误差换成端面啮合线上线位移传动误差，计算得到时变轮齿综合承载变形量；6：依据啮合刚度为齿轮所受载荷与位移之间比例系数的定义，得圆柱齿轮传动系统齿轮时变啮合刚度。为后续高速、重载、低噪圆柱齿轮的设计制造提供更可靠的时变啮合刚度曲线值。CN106568597ACN106568597A权利要求书1/2页1.圆柱齿轮齿面综合啮合刚度的高精度测量方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：离线采集试验齿轮输出端圆光栅的正弦波模拟量信号；步骤2：对采集到的信号判别每一个正弦波里包含的采样点数；步骤3：再分别对每个正弦波里的采样点由幅值反求出弧度值，进而得到轮齿转角；步骤4：再依据传动误差为实际转角与理论转角之差的基本定义，计算得到齿轮实际转角传动误差；步骤5：根据得到的齿轮副的角位移传动误差，将其乘以被动齿轮基圆半径将转角传动误差换成端面啮合线上线位移传动误差，计算可得到时变轮齿综合承载变形量；步骤6：依据啮合刚度为齿轮所受载荷与位移之间比例系数的定义，计算得圆柱齿轮传动系统齿轮时变啮合刚度。2.根据权利要求1所述的圆柱齿轮齿面综合啮合刚度的高精度测量方法，其特征在于，所述步骤2的具体实现：采用过零检测法判别每一个正弦波里包含的采样点数，即当前数据点与下一个采样数据点数值正负号发生变化时，判定为经过零点，连续三次经过零点即为一个完整的正弦波周期采样数据，一个正弦波信号对应圆光栅编码器转动经过一条光栅刻线。3.根据权利要求1所述的圆柱齿轮齿面综合啮合刚度的高精度测量方法，其特征在于，所述步骤3的具体实现：根据反余弦三角函数，分别对每个正弦波里的采样点由纵坐标幅值反求出横坐标弧度值，通过如下表达式计算得到主动齿轮和被动齿轮随时间变化的转动角度值；其中，φ(ti,j)为第i个正弦波中的第j个采样时刻的转角；N为光栅圆周刻线总条数；θ(ti,j)为第i个正弦波中的第j个采样时刻的对应弧度值；θ(ti,j-1)为第i个正弦波中的第j-1个采样时刻的对应弧度值。4.根据权利要求3所述的圆柱齿轮齿面综合啮合刚度的高精度测量方法，其特征在于，所述步骤4的计算表达式：其中，φ1和φ2分别为主动齿轮、被动齿轮的实际啮合转角；φ10和φ20分别为主动齿轮、被动齿轮的初始啮合转角；z1和z2分别为主动齿轮、被动齿轮的齿数。5.根据权利要求4所述的圆柱齿轮齿面综合啮合刚度的高精度测量方法，其特征在于，所述步骤5的计算表达式为：x(t)＝δ(φ1)·rb2；其中，rb2为被动齿轮基圆半径。6.根据权利要求5所述的圆柱齿轮齿面综合啮合刚度的高精度测量方法，其特征在于，所述步骤6的计算表达式为：其中，T2为被动齿轮负载扭矩载荷。7.根据权利要求1所述的圆柱齿轮齿面综合啮合刚度的高精度测量方法，其特征在于，所述步骤1之前还包括建立封闭功率流式圆柱齿轮试验台的步骤：将陪试齿轮与试验齿轮通过弹性扭力轴相连，在陪试齿轮的动力输入端将驱动电机通过联轴器与其相连，在试验齿轮的输出端通过联轴器安装有圆光栅；所述弹性扭力轴上安装有转速扭矩传感器。2CN106568597A权利要求书2/2页8.根据权利要求1所述的圆柱齿轮齿面综合啮合刚度的高精度测量方法，其特征在于，所述圆光栅采用海德汉高速圆光栅ROD280；所述数据采集卡采用阿尔泰PCI8502。3CN106568597A说明书1/4页圆柱齿轮齿面综合啮合刚度的高精度测量方法技术领域[0001]本发明广泛涉及机械传动系统振动噪声的设计、分析、优化及控制领域，特别涉及一种对圆柱齿轮综合啮合刚度进行高精度测量的方法。背景技术[0002]齿轮系统包括由齿轮副、传动轴等组成的传动系统和由轴承、箱体等组成的结构系统，是一个复杂的弹性机械系统。轮齿的弹性变形、制造误差等都对齿轮综合时变啮合刚度有很大影响。[0003]随着现代工业的