未知参数小模数齿轮齿距和齿廓偏差视觉测量

小模数齿轮齿槽间隙小,接触式测量难度高,且易损坏测头,本文主要研究基于视觉的未知参数小模数齿轮的齿距偏差和齿廓偏差测量。基于亚像素数字图像处理技术定位齿轮测量基准,即齿轮几何中心,并测量得到齿数、模数、齿顶圆直径和齿根圆直径;依据齿轮精度标准ISO1328-1:2013中偏差项目定义,给出了基于视觉测量的齿轮齿距偏差和齿廓偏差评定方法,开发了小模数齿轮视觉测量数据处理软件。对模数为0.5 mm的渐开线圆柱直齿轮进行了齿距和齿廓偏差视觉测量试验,并与齿轮测量中心的测量结果对比,左右齿面测量结果的绝对误差最大为4μm,最小为1μm,评定齿轮精度等级均为8级。本文给出的未知参数小模数齿轮视觉测量系统和偏差评定方法可在一定范围内用于小模数齿轮测量。     

渐开线圆柱齿轮齿廓偏差的评定方法研究

提出了一种评定渐开线圆柱齿轮齿廓偏差的新方法。在已有研究的基础上,用假象的理论渐开线代替拟合渐开线,建立了渐开线圆柱齿轮齿廓偏差的数学模型。基于该数学模型,推导出了评定齿廓偏差的通用公式。用复合式三坐标测量机中的齿轮测量模块PC-Gear对某齿轮进行测量实验,并输出实验报告和被测齿轮的齿廓数据。结合通用公式和测量数据,利用MATLAB编程计算齿廓偏差,将计算结果与实验结果对比,用该评定方法得到的齿廓偏差值与实际测量值相差不超过0.2。结果表明:该评定方法正确、可行,为渐开线圆柱齿轮齿廓偏差的评定提供了一种参考。     

砂轮位置对成形磨齿齿廓偏差的补偿

为提高成形磨齿加工的精度,提出一种通过调整砂轮位置实现齿廓偏差补偿的方法.应用包络理论,建立已知砂轮轴向廓形和砂轮位置误差计算齿轮端面廓形的数学模型.通过数值研究发现,齿廓倾斜偏差与砂轮径向位置误差和切向位置误差成正比例关系而且满足叠加原理.应用这些规律,依据测量的齿廓偏差可以方便地计算出砂轮位置调整量.试验结果表明,该方法可以将齿廓倾斜偏差由7级精度(ISO1328-1:1997)提高到2级精度.     

齿轮齿廓形状偏差的质量控制

介绍齿面质量评定方法和齿面齿廓形状偏差的定义,指出齿面齿廓形状偏差评价存在的问题,提出齿面齿廓形状偏差的评价方法,列举加工形成齿面齿廓形状偏差的5种形式,分析其形成的原因及控制方法.     

渐开线纯滚动测量中展开长度的确定方法

双滚轮-导轨式渐开线测量仪一种无阿贝误差、误差源少、测量精度高的渐开线测量仪器,常用来测量 1 级齿轮渐开线 样板或 1 级标准齿轮,但是双滚轮-导轨式渐开线测量仪不易准确获得渐开线的齿廓偏差与展开长度的对应关系。 而渐开线齿 面的齿根部容易累积较多的加工误差和测量误差,1 级齿轮渐开线样板要求齿廓偏差需要从展开长度 3 或 5 mm 处开始计值, 如果展开长度存在偏差将会影响齿廓偏差的测量结果。 为了获得齿廓偏差与展开长度较为准确的对应关系、实现齿轮渐开线 样板的精确计值,本文研究了双滚轮-导轨式渐开线测量仪测量齿轮渐开线样板时齿轮渐开线样板齿顶圆角、齿顶圆偏差和滚 轮半径偏差对展开长度的影响,提出一种基于机器视觉的双滚轮-导轨式渐开线测量仪测量策略和展开长度修正方法,通过机 器视觉判断渐开线样板理论齿顶点和起始测量位置,并根据滚轮半径对展开长度进行修正。 本文对一件齿轮渐开线样板进行 了测量实验,齿廓形状偏差的测量结果与齿轮测量中心的差异不大于 0. 1 μm,且齿廓偏差曲线具有一致性,说明该测量策略可 以获得齿廓偏差与展开长度的对应关系。     

现行标准齿廓偏差和螺旋线偏差分析

根据圆柱渐开线齿轮的几何定义,本文从几何公差基本概念出发,对齿轮国家标准GB／T10095．1—2008中的对齿廓偏差和螺旋线偏差的基本概念和评定原则进行了分析,并明确了齿廓迹线和螺旋线迹线的定义,为正确理解标准提供基础。     

一种新型齿距偏差评价方法研究

齿轮作为一种重要的传动部件,直接影响设备的性能和稳定,因此关于齿轮精度评价的研究显得尤为重要。针对传统齿距偏差采用局部点测量方法的不足,提出了一种基于齿廓迹线的齿距偏差评价方法,这种齿距评价与齿廓偏差有关,齿廓偏差由Mahr891E齿轮测量中心测得。利用转角偏差评价齿距,基于齿轮齿廓迹线上所有点对转角偏差进行最小二乘拟合,也为齿距偏差的研究提供了一种新思路。最后提供了该方法与齿距仪测量结果的对比。结果表明,基于齿廓迹线的齿距偏差可以很好评价实际齿距,结果具有一般性。     

标准渐开线齿廓热变形的变化特性研究

针对在圆柱齿轮发生热变形时设计齿廓遭到破坏这一问题,首次基于传热学理论提出了各项齿廓偏差与温升之间关系的理论模型,并结合实际齿轮测量数据进行验证。指出在圆柱齿轮温升时,实际齿廓与理论齿廓之间出现偏差,具体表现为齿廓偏差中各项具体偏差的变化。详细讨论了各项偏差的变化规律,并通过这些偏差项目的具体变化特性来评价渐开线齿廓的变化规律,分析温升对齿廓带来的影响。实验结果表明提出的模型正确预测了渐开线齿廓的具体变形规律,对于齿轮的热变形研究有一定的价值。     

基于VC＋＋6．0的渐开线样板测量仪测控系统

介绍了双盘渐开线样板测量仪的测量原理,开发了基于VC＋＋6．0的仪器测控系统。该系统由测量软件控制研华数据采集卡PCL-818L采集测量数据,通过串口将数据输入计算机,由软件进行数据处理后,即可得到被测样板的齿廓偏差值,同时可绘制出齿廓偏差曲线。     

齿廓总偏差及各指标的综合信息处理

齿廓偏差项目是齿轮精度项目评定中最难达到的一项精度指标。配合最新颁布的与国际标准接轨的齿轮精度新国家标准的实施，对齿轮必检项目齿廓偏差的检测结果曲线图，进行高分辨扫描并进行数字化存储，进一步进行计算机信息处理和分析。给齿廓精加工中剃齿刀的设计、刃磨提供依据。指导齿廓精加工中机床的调整。从而使齿廓精加工后严格符合新齿轮精度国家标准的精度要求，提高齿廓加工合格率。     

夹紧变形条件下齿轮齿廓偏差和齿距偏差的评定

在对齿轮进行精度等级评定时,齿廓偏差和齿距偏差是两个重要的评定参数,为了精确计算齿轮磨削加工获得的实际齿廓偏差和齿距偏差,文中提出了齿轮齿廓偏差和齿距偏差的评定方法,综合考虑夹紧变形的影响,利用齐次坐标变换矩阵建立了齿面参数方程,并系统分析了各种位姿误差对齿廓偏差、齿距偏差的影响规律,为齿廓偏差和齿距偏差的计算提供了依据。     

齿廓偏差测量起始点的确定方法

齿轮测量中心作为齿轮测量技术的先进发展方向,正成为目前多数齿轮厂家检测齿轮的首选检测产品.基于电子展成原理的齿轮测量中心能测量渐开线圆柱齿轮的齿距偏差、齿廓偏差和螺旋线偏差.根据国家标准GB/T 10095.1-2001<渐开线圆柱齿轮精度>和GB/T 13924-2008<渐开线圆柱齿轮精度检验细则>中齿廓偏差的定义和测量规范,给出渐开线圆柱齿轮齿廓偏差测量起始点和终止点的计算方法和公式,并通过一实例加以说明.该计算方法适用于齿轮偏差测量仪器的软件开发.     

齿轮渐开线样板安装偏心对齿廓倾斜偏差的影响

为提高齿轮渐开线样板的制造精度,本文研究了齿轮渐开线样板安装偏心对其齿廓倾斜偏差的影响。基于双滚轮-导轨式渐开线展成原理,建立了齿轮渐开线样板安装偏心对其齿廓倾斜偏差影响的数学模型,并依据该模型分离出齿廓形状偏差和齿廓倾斜偏差;基于该数学模型,推导出补偿特定齿轮渐开线样板齿廓倾斜偏差所对应的安装偏心;最后,搭建了齿轮渐开线样板实验装置进行验证。实验结果表明:通过对安装偏心的补偿,可将齿轮渐开线样板齿廓倾斜偏差由-3.53μm减小到-0.06μm,达到了1级齿轮渐开线样板对齿廓倾斜偏差的要求。研究齿轮渐开线样板安装偏心对其齿廓倾斜偏差的影响规律可以用于补偿齿轮渐开线样板的齿廓倾斜偏差,并为开发高精度齿轮渐开线样板提供技术支持。     

齿轮法向啮合齿廓及其测量

法向啮合齿廓是齿轮齿面上能反映齿轮的加工与传动质量的一条工程意义独特的曲线,在齿轮滚齿、蜗杆砂轮磨齿等展成法加工中,是齿面加工的形成曲线,在渐开螺旋齿轮传动中,是齿轮传动的工作曲线。然而,现有的齿轮测量仪器并没有法向啮合齿廓的测量功能。结合法向啮合齿廓的形成原理,给出了其理论模型,基于现有齿轮测量中心,提出了法向啮合齿廓偏差测量的四坐标测量法和三坐标测量法。测量实践表明,采用现有的齿轮测量仪器,能方便的实现法向啮合齿廓偏差测量与评定,四坐标法测得的法向啮合齿廓形状偏差、倾斜偏差和总偏差与三坐标法的测量结果相比分别相差0.2、1.3、0.6μm。与渐开线和螺旋线相比较,法向啮合齿廓具有综合性、统一性和唯一性,通过对渐开线偏差和螺旋线偏差的相互补偿,可优化对法向啮合齿廓的控制,有效降低对渐开线和螺旋线的精度要求。     

基于Labview的单盘渐开线检查仪测量软件设计

分析机械式单盘渐开线检查仪的测量原理、测量步骤以及测量参数的定义,结合硬件的改造方案,制定测量软件的设计流程。利用NI公司开发的软件Labview设计单盘渐开线检查仪的测量软件,软件需要实现参数输入、配置通道、传感器调零、数据采集、齿廓显示、误差评定、测量数据存储与调用等功能,同时要求界面美观、人机交互便捷。此外,设计齿廓总偏差、齿廓倾斜偏差及齿廓形状偏差的计算软件,并采用测量实验数据验证了其准确性。     

极坐标法测量齿廓偏差的坐标系建立误差补偿

为提升极坐标法测量渐开线齿廓偏差的精度,研究了坐标系建立误差补偿,构建了极坐标法测量齿廓偏差的测量模型和坐标系建立误差补偿模型.以ISO 0级精度齿轮为例,借助齿轮测量中心的数字孪生体和物理平台进行了仿真和实验研究,分析了坐标系建立误差对齿廓偏差的影响,并对齿廓偏差进行误差补偿.研究表明,坐标系建立误差对极坐标法测量齿廓形状偏差的影响可忽略不计,对齿廓总偏差和齿廓斜率偏差均有显著影响;坐标系建立误差补偿的方向对齿廓偏差有不同影响,其中X方向的坐标系建立误差对其影响最显著;提出的误差补偿方法可使齿廓偏差达到不加载坐标系建立误差时的0级精度,为提升齿廓偏差的测量精度提供了有效途径.     

圆柱齿轮新老国际精度标准的差异

为了厘清圆柱齿轮新国际精度标准ISO 1328-1:2013(E)在其1995版老标准的原则与框架基础上所作的大量修订,研究了新老标准在精度等级和应用范围、单项偏差(齿距偏差、齿廓偏差、螺旋线偏差)的定义和评定方法、测量项目和测量齿数方面的差异,对新标准公差计算公式得到的允许值与老标准列表中的偏差允许值进行大量对比和分析。对比结果表明,新标准中精度等级改为1~11级;应用范围中分度圆直径d增至15 000 mm、齿宽b增至1 200 mm;形状和倾斜偏差改为强制测量项目、新增了最少测量齿数规定;修订了单项偏差定义和评定方法;新标准单项偏差由公差计算式得到的允许值与相应的老标准给定的偏差允许值相差较大,5级精度新老标准差异达数十微米、11级精度达数百微米。圆柱齿轮新老国际精度标准差异较大,改变了齿轮的精度评定依据,并将促进一系列其他相关标准的修订,须引起相关标准制定、齿轮量仪设计和齿轮质量管理各方的重视。     

基于直角坐标测量法的齿廓误差评定方法研究

齿廓误差是齿轮重要的单项误差之一,随着坐标测量机在齿轮测量中的广泛应用,直角坐标测量法在齿轮误差测量中的应用也越来越广。以齿廓误差为研究对象,针对直角坐标系下的齿廓误差测量及评定方法进行了系统研究。从齿轮工件坐标系的建立、齿廓测量路径的规划到齿廓误差的评定的完整过程进行了系统介绍,详细分析了几何法齿廓误差评定方法、公式法齿廓误差评定方法以及滑动法齿廓误差评定方法的实现原理,并比较了三种评定方法的算法精度与效率。实验结果表明,在算法精度方面,三种齿廓误差评定方法算法计算精度都达1×10~(-14)量级;测量效率方面,50万齿廓测量点误差评定条件下,几何法齿廓误差评定方法算法效率最低,公式法齿廓误差评定方法效率最高,效率比达94倍。因此在实际应用中建议采用公式法齿廓误差评定方法。     

面向齿廓偏差等精密检测的机器视觉关键技术

提出一种基于机器视觉的齿廓偏差检测新方法。在求得齿廓过某采样点的法线与基圆的切点后,得到该切点与对应的理论渐开线各离散点组成的各矢量倾角,采用"比较"与"异或"运算,得到过该采样点的齿廓的法线与理论渐开线的交点;然后,在齿轮齿廓渐开线的法线方向上测量齿廓偏差,以确保该方案所得到的齿廓偏差与其定义相一致。经实验得到所测某齿轮的齿廓偏差为6. 944 3μm。实验表明,所提出的基于机器视觉的齿廓偏差的检测方法,能够满足工程精度的需要。     

虑及计值范围的 1 级齿轮渐开线样板精密成型

齿轮渐开线样板是渐开线齿轮齿廓偏差溯源与量值传递的基准,是校准各种渐开线测量仪器的标准计量器具,但是目 前国内外没有满足我国齿轮渐开线样板国家标准 GB/ T 6467-2010 要求的 1 级齿轮渐开线样板。 1 级齿轮渐开线样板对计值 范围和齿廓形状偏差要求极为严格,齿根部非计值范围内的齿面弧长仅 0. 1 mm 左右,极易受加工误差影响,导致齿根部加工 根切或加工不完整,使齿轮渐开线样板的齿根部齿廓形状偏差超差。 本文建立了起始展开角误差与齿轮渐开线样板齿根部齿 廓偏差映射关系的数学模型,分析了齿根部齿廓形状偏差超差的原因,通过 Siemens NX 运动仿真和 CAD 仿真对模型进行了验 证,并提出一种渐次加工的齿轮渐开线样板齿根部工艺,利用该工艺对一件具有 3 种基圆参数的新型齿轮渐开线样板进行了磨 削实验,4 个齿面均满足在计值范围内齿廓形状偏差 f fα <1 μm,满足我国齿轮渐开线样板国家标准 GB/ T 6467-2010 对 1 级齿 轮渐开线样板计值范围和齿廓形状偏差的要求,研究成果为 1 级齿轮渐开线样板的精密制造提供了工艺方法的支持。