砂轮直径变化对锥面包络圆柱蜗杆(ZK)齿廓形状影响的研究

根据对砂轮直径变化所引起ZK圆柱蜗杆齿廓形状的变化,找出了ZK圆柱蜗杆齿廓形状随砂轮直径变化的规律,提出了一个适用于计算砂轮直径变化引起圆柱蜗杆齿形误差的简单公式。采用这一计算方法对提高蜗杆的齿形精度是有实际意义的。     

摆线齿轮齿廓的法向极坐标测量及误差分析

为了减小极坐标法测量摆线齿轮时测球的球度误差和测杆的受力变形对齿廓法向误差的影响,通过分析误差的影响因素,提出了法向极坐标测量法.结合法向极坐标测量摆线齿轮齿廓偏差的测量路径,建立了齿廓曲线在法向极坐标系中的参数方程和齿廓偏差的数学模型.利用齿轮测量中心获得了摆线齿轮全齿廓上各测量点的齿廓偏差.测量结果表明:摆线齿轮齿廓采用法向极坐标测量时,测杆受力变形较极坐标法小,测杆受力变形所引入的测量误差小;测球与齿廓的接触点固定不变,测球球度误差对齿廓法向误差的干扰得以消除;各采样点测力大小相等,示值误差对齿廓法向误差的影响较极坐标法小.     

基于渐开线蜗杆状珩磨轮近似模型的珩齿工艺齿面误差

在锥面包络圆柱蜗杆状珩磨轮(ZK型)珩齿加工中,通常采用直廓金刚石滚轮修整得到的蜗杆状珩磨轮代替渐开线蜗杆状珩磨轮进行珩齿加工,在原理上引入了误差.为研究原理误差大小及影响因素,运用空间啮合原理,对近似模型的珩齿加工过程进行建模,得出加工齿轮齿面模型法向误差.以具体参数蜗杆与齿轮为例,绘制加工齿轮齿面模型上不同位置处的法向误差分布图.分析了蜗杆状珩磨轮螺旋角(蜗杆直径、头数)与压力角对加工齿轮齿面模型法向误差的影响.结果表明:蜗杆状珩磨轮螺旋角越大,加工齿轮齿面模型法向误差越小;待加工压力角较小的齿轮,更适合用文中近似模型进行珩齿加工.研究结果验证了运用锥面包络圆柱蜗杆珩齿加工的可行性,对珩齿加工具有现实指导意义.     

金刚石滚轮修整效果与修整机理

在锥面包络圆柱蜗杆状珩磨轮（ZK型）珩齿加工中,通常采用直廓金刚石滚轮修整得到的蜗杆状珩磨轮代替渐开线蜗杆状珩磨轮进行珩齿加工,在原理上引入了误差.为研究原理误差大小及影响因素,运用空间啮合原理,对近似模型的珩齿加工过程进行建模,得出加工齿轮齿面模型法向误差.以具体参数蜗杆与齿轮为例,绘制加工齿轮齿面模型上不同位置处的法向误差分布图.分析了蜗杆状珩磨轮螺旋角（蜗杆直径、头数）与压力角对加工齿轮齿面模型法向误差的影响.结果表明：蜗杆状珩磨轮螺旋角越大,加工齿轮齿面模型法向误差越小;待加工压力角较小的齿轮,更适合用文中近似模型进行珩齿加工.研究结果验证了运用锥面包络圆柱蜗杆珩齿加工的可行性,对珩齿加工具有现实指导意义.

     

装卡偏心状态下渐开线齿廓的测量

为降低装卡偏心误差对渐开线齿廓测量的影响,提出了一种装卡偏心状态下渐开线齿廓的测量方法.研究装卡偏心对渐开线齿廓测量与评定的影响,分析装卡偏心误差的成因,提出一种装卡偏心参数计算方法,建立了装卡偏心误差补偿模型.实验结果表明,应用该模型可将偏心量在3/4测头量程内的测量结果补偿到无装卡偏心测量状态,实现装卡偏心状态下渐开线齿廓的精确测量,并且节约齿轮装卡时间.该方法获得的偏心参数也可应用于装卡偏心状态下齿距和螺旋线的测量轨迹调整.     

鼓形蜗杆齿面误差检测原理与测量方法

为对鼓形蜗杆齿面这一复杂螺旋面的误差进行检测,提出一种以鼓形齿面偏差作为综合判断平面包络鼓形蜗杆齿面加工误差的误差检测方法。基于齿轮啮合原理建立齿面数学模型,利用齿轮检测中心的轮廓扫描得到轴向齿形;为得到鼓形蜗杆齿面实际接触坐标值,依据鼓形蜗杆齿面方程和齿轮测量中心的特点,进行了测头半径补偿;为实现测量数据与鼓形蜗杆齿面的理想测头中心轨迹的比较,进行了坐标变换;应用最小二乘法原理对测量数据和理论数据进行匹配,得到评估函数,进而得到各测量点的齿面偏差值。对鼓形蜗杆样件齿面进行误差测量实验,验证了上述检测原理和测量方法的可行性。测量结果表明,该鼓形蜗杆样件的上侧齿面误差值为0.079 mm,下侧齿面误差值为0.082 mm。研究内容能形成鼓形蜗杆齿面的误差检测评价体系,有利于内齿轮包络鼓形蜗杆传动的推广和应用。       

锥面二次包络环面蜗轮副数字化建模与求解算法

环面包络蜗杆与二次包络蜗轮的模型精度与装配偏差对蜗轮副的传动性能有直接影响,针对复杂蜗杆与蜗轮齿廓提出数字化建模方法与模型求解算法。构建锥母面砂轮、蜗杆与蜗轮的坐标标架及数字建模系统,采用矢量法、微分几何和运动学等方法推导了蜗杆齿廓的啮合方程,运用空间变换矩和啮合理论建立了蜗杆齿廓的数字表征模型。以蜗杆齿廓为新母面,建立了二次包络蜗轮齿廓的啮合方程与数字模型。联立包络条件和齿廓边界给出了蜗轮副齿顶和齿底环面母线方程,并建立了蜗轮副数字表征模型的约束条件。针对蜗杆与蜗轮成型特征,设计了其复杂齿面数字表征模型求解算法,运用Matlab计算了蜗杆与蜗轮齿廓的啮合点云。在造型系统中,对啮合点云包络拟合获取了蜗杆与蜗轮三维数字化模型。将蜗杆与蜗轮进行虚拟装配验证了建模效果。建模实例和装配结果验证了蜗轮副数字模型与求解算法的有效性与准确性。     

齿廓倾斜偏差测量不确定度参数的确定

针对齿轮测量中心精度标准中齿廓倾斜偏差测量不确定度的问题,在清楚了德国国家标准VDI/VDE2612内容的基础上,结合国际标准ISO10064-5,通过分析影响齿廓倾斜偏差测量不确定度的主要因素,并对各因素的标准不确定度进行评定,计算出这些因素的不确定度,从而得出齿廓倾斜偏差的不确定度,再根据实际的情况和其他因素的影响,最终确定出了齿廓倾斜偏差不确定度的参数.     

平面齿内齿轮包络鼓形蜗杆齿面误差检测及溯源

平面齿内齿轮包络鼓形蜗杆传动是一种新型蜗杆传动,由平面齿内齿轮及平面齿内齿轮包络鼓形蜗杆所组成,具有体积小、重量轻及高功率密度等特点,在对体积和重量有限制的特服重载传动领域有广泛的应用前景。为了掌握平面齿内齿轮包络鼓形蜗杆齿面精度理论,本文利用微分几何与啮合理论建立含工艺误差的齿面数学模型,基于齿轮测量中心自由扫略功能分析齿面数据采集方式,探讨测头半径补偿原理及齿形匹配方法等,研究基于遗传算法的齿面误差溯源优化算法,并对样件齿面进行误差检测试验及误差溯源分析,验证了上述误差检测原理及溯源方法的可行性。研究内容能为平面齿内齿轮包络鼓形蜗杆的精度评价及后续高精修正加工提供理论指导,有利于内齿轮包络鼓形蜗杆传动的推广和应用。     

基于微力测量的微纳米测头系统设计及优化

针对国内外研制的微纳米测头测量时无法实时测量测力的大小和方向,无法实时修正不同方向和大小的测力、不同长度测杆受力变形等引起的测量误差的缺点,研制了一种基于六维微力测量原理的自修正微纳米测头系统,可以实时测量测力的大小和方向,进而获得测头位移和变形量的大小和方向,计算出由于测球测杆受力变形引起的测量误差,通过误差修正模型进行实时自修正,提高测头的测量精度。为了实现测头级的测量灵敏度,应用ANSYS软件和正交试验方法进行结构优化设计,确定测头的基本几何尺寸和测头弹性体上测量不同方向测力的最佳测量区域,为后续的测头加工提供理论基础。最终的分析结果证明了测头x和y方向的测量灵敏度可以达到25.5μεz,方向的测量灵敏度可以达到11.7με。     

虚拟弧齿锥齿轮齿面可控性椭球抛物面误差的叠加新方法

为了研究弧齿锥齿轮测量精度稳定性及不同程序测量误差的问题,提出了一种对虚拟弧齿锥齿轮进行可控误差叠加的方法.分析虚拟弧齿锥齿轮建立时产生的误差,在虚拟工件上叠加可控的椭球抛物面误差,调用OpenGL图形库中的函数将叠加误差后的效果进行直观对比.研究结果表明:对虚拟弧齿锥齿轮进行误差可控的叠加,得到了齿面误差可控的虚拟弧齿锥齿轮.     

大型齿轮齿形误差在位测量新方法探讨

大模数、大直径齿轮的齿形误差临床检测是目前国内外有待解决的问题。本文提出了用测量头的直线运动轨迹作基准来测量大型齿轮渐开线齿形误差的新方法。从理论上对新方法的测量原理加以论证，建立了在统一坐标系中完整的理论渐开线数学模型和测量头坐标计算模型，以及经原理误差补偿和转换后的齿形误差计算模型，巧妙地解决了定位精度问题     

基于极半径误差法计算涡旋线轮廓度误差

为了实现对涡旋盘轮廓高精度测量评价,根据检测特点,从线轮廓度的定义出发,分析并提出了一种计算涡旋线轮廓度误差的新方法──极半径误差法。通过提取被测轮廓的实际测量离散点,根据涡旋线形成原理绘图分析,计算出一系列与实际测量点对应的理论轮廓点的极半径;计算各对应点的极半径误差并将其2倍值作为最小包容被测轮廓的两轮廓线的最小距离,即为涡旋线轮廓度误差。实验计算15 000条数据用时0.2 s,求得平均极半径误差为0.005 6 mm,远小于精度要求0.01 mm。运用极半径误差表达最小包容距离,方法简单可行,有效提高了涡旋线轮廓度误差的计算精度和效率,适用于涡旋盘的高精度测量评价。     

偏心圆齿轮齿形误差的测量

论述了在ＣＮＣ齿轮测量中心上测量偏心圆齿轮齿形误差的测量原理,并将不同偏距下的测量结果与普通圆柱齿轮的测量结果进行比较,证实了所提出的测量原理的正确性．这一方法对于解决非圆齿轮的检测问题具有一定参考价值．     

斜齿球形齿轮齿面接触分析

为了提高球形齿轮承载能力和降低啮合质量对安装误差的敏感性,对斜齿球形齿轮齿面进行了修形.用产形齿条方法和啮合理论,推导斜齿球形齿轮齿面数学模型,并用抛物线形齿廓刀具对齿面修形;根据两齿面在啮合接触中连续相切条件,建立了含有安装误差的齿面接触分析(TCA)模型.齿轮副啮合仿真结果表明:凸-凹型斜齿球形齿轮副接触迹线沿着齿...     

剃齿加工齿形误差的研究

剃齿是齿轮高效的精加工方法,但剃齿加工中存在的齿形误差一直是研究的热点问题.通过分析剃齿加工过程的动力学特性,阐述了剃齿加工齿形误差产生和传递的成因,提出了剃齿加工的齿形精度是受剃齿啮合时的接触点数、剃前齿形误差传递、剃前齿形误差复映等多种因素所影响的,探讨分析了消除和减少齿形误差的工艺方法,对进一步分析剃齿齿形误差、剃齿刀修形和研究分析剃齿工艺、提高齿轮加工质量具有一定的指导作用.     

Analytical Solution for an Elastic Sphere Indenting a Layered Half-Space

基于大气色散校正器的转角测量系统设计

李文杰^1,2,穆全全^1*,王少鑫¹,杨程亮¹,王海萍¹,曹召良¹,宣丽¹

(1. 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,应用光学国家重点实验室,长春 130033; 2.中国科学院大学,北京 100049)

创新点说明：

基于自准直仪,利用光楔设计一种转角测量系统,不仅可以实现转角的整周测量,而且结构简单,并能抑制轴系倾角回转误差对测量结果的影响,可广泛应用于其他的工程领域。

研究目的：

本文提出一种新的转角测量方法,该方法能抑制轴系倾角回转误差对测量结果的影响。

研究方法：

利用光楔和反射镜的组合设计了新的转角测量方法,可实现转角的整周测量。文中首先通过理论分析原始方法的缺点,在此基础上提出利用光楔代替传统方法中的反射镜,实现光线的偏折,可抑制轴系倾角回转误差对转角测量的影响。并对传统方法和本文所提新方法进行对比试验,验证所提新方法的优越性。

结果：

传统方法和新方法获得的转角测量误差分别为±1.5°和±0.05°,而且本文新方法中测量点的分布更加的随机。利用设计的方法测量两对蜗轮蜗杆机构的转角误差分别为±0.05°和±0.07°,均满足设计要求（±0.1°）。

结论：

本文基于自准直仪,设计了一种转角测量系统,利用光楔代替反射镜,实现对出射光线的偏折,可抑制轴系倾角回转误差对测量结果的影响。该系统不仅结构简单,还能实现转角的整周测量,大大扩展了自准直仪的应用范围。

关键词：光学测量;转角;自准直仪;轴系倾角回转误差;光楔

     

弧齿锥齿轮全工序法及机床误差敏感性分析

为了在全工序法中利用Free-form机床的灵活性与自由度,提出直接面向Free-form机床的弧齿锥齿轮全工序法,并分析小轮齿面的机床误差敏感性. 已知大轮齿面,对小轮齿面微观形式进行主动设计. 建立直接面向Free-form式机床的四轴联动全工序法小轮切齿数学模型,根据小轮目标齿面参数,求解刀盘和被加工小轮的相对运动关系,得到机床各轴的运动5次多项式,以及剩余待定的小轮刀盘廓形参数. 分析机床各轴运动误差对小轮齿面拓扑形状的影响规律. 算例表明：直接面向Free-form式机床的四轴联动全工序法可以保证小轮正车面接触迹线每个离散点的参数,和倒车面参考点的参数;机床各轴的运动误差可以引起小轮齿面的螺旋角误差、对角误差和压力角误差;Y轴对小轮齿面的影响最小.