安装距可调的锥齿轮副传动误差测量

由于在齿轮副的最佳啮合位置处测量齿轮副的单面啮合可精确得到锥齿轮副的传动误差,本文研究了锥齿轮副最佳安装距的调整方法,并开发了相应的传动误差测控软件。介绍了在最佳安装距位置对锥齿轮副进行单面啮合测量的原理,描述了通过传动误差分析、频谱分析和精度等级评定对传动误差进行评定的方法。利用统计过程控制(SPC)法对锥齿轮副的切向综合总偏差和一齿切向综合偏差进行了工艺评定和过程监控。然后,设计了基于最佳安装距的锥齿轮副传动误差测控软件,完成了对传动误差的实时采集、数据处理和曲线显示,最佳安装距的寻优调整以及测量结果的SPC统计分析。给出了测控软件的类图、顺序图、测试用例和软件界面。最后,实验测量了一对齿轮副在安装距寻优调整前后的传动误差。结果显示,提出的方法和传动误差测控软件可应用于锥齿轮副或面齿轮副的测量。     

偏置距和加工误差对面齿轮传动误差的影响研究

针对准确测量正交面齿轮的传动误差,减小测量过程中面齿轮安装误差对测量结果影响的问题,对既有偏置距又有加工误差的正交面齿轮进行了数学建模,并采用了TCA分析方法,研究了偏置距对带有加工误差的正交面齿轮传动误差及接触轨迹的影响规律,确定了最大偏置距范围。对不同偏置距下的面齿轮传动误差进行了测量实验,得到了一系列传动误差实测曲线及面齿轮一齿切向综合偏差。研究结果表明:面齿轮沿轴向上偏对传动误差影响不大;面齿轮沿轴向下偏时,面齿轮一齿切向综合偏差增大8.086μm;齿轮相对于小齿轮左右偏时,对传动误差无明显影响,面齿轮一齿切向综合偏差偏移量在1μm之内;这一结果对面齿轮传动误差测量中如何减小安装误差对测量结果的影响具有指导意义。     

变齿厚渐开线齿轮包络环面蜗杆齿面的加工与检测

针对变齿厚渐开线齿轮包络环面蜗杆齿面的变齿形、变齿厚、变齿距等复杂螺旋面特征,探究包络环面蜗杆齿面的精密铣削加工工艺,提出了包络环面蜗杆齿面误差拓扑图检测方法,分析了基于齿轮测量中心的环面蜗杆齿面检测与数据处理方法,并研制了环面蜗杆样件,进行了齿面精度检测.结果表明:蜗杆左齿面最大偏差为24.7 pm,平均偏差为12 μn;环面蜗杆右齿面最大偏差为17.2 μm,平均偏差为9.3 μm;蜗杆右侧齿面的精度高于左侧齿面.研究结果为后续传动副样机的传动精度和性能试验提供了试验支撑.     

齿轮三维误差表征与分解

复杂曲面测量技术的发展使得快速获取齿轮齿面三维拓扑误差成为现实。为挖掘齿轮三维误差信息,实现齿轮精度的全面评价和测量结果的充分利用,齿轮三维误差的表征与分解成为了一个基础问题。在建立齿面法向偏差计算模型的基础上,将齿面法向偏差映射至齿轮啮合面坐标系,通过降维处理,实现齿面三维误差的二维化,以此构建基于Legendre正交多项式的齿面三维误差表征方法;建立Legendre多项式的展开系数与齿轮齿面各项特征误差之间的关系,实现齿面三维误差中各项特征误差的解耦;试验结果验证齿面三维误差Legendre多项式表征与分解的有效性,为齿轮三维测量大数据分析、齿轮精度全面评定、工艺误差溯源和齿轮性能预报提供理论依据。     

齿轮全齿面偏差的拟合及分离技术

齿轮测试技术是提高齿轮制造质量的关键因素,相对于传统齿轮精度指标,全齿面精度能够全面反映齿轮加工质量。通过齿轮测量中心对全齿面偏差进行测量,采用双三次B样条对偏差数据进行曲面拟合;通过最小二乘原理对全齿面偏差分离成1阶偏差和2阶偏差,分别反映齿面偏差的倾斜及弯曲程度。对于不同齿轮加工工艺,通过齿面1阶偏差和2阶偏差可以分析齿轮加工误差源,并可对加工工艺进行指导。     

齿轮特征线统一模型及在齿轮三维误差评定中的应用

表征渐开螺旋齿轮的特征线有多种,广为熟知的是几何意义明确的渐开线和螺旋线。其实齿面上还有法向啮合齿形、接触线等工程价值突出的其他特征线。但特征线增多带来了两个问题,一是复杂的特征线方程彼此不关联,数学上缺乏统一性;二是除了渐开线和螺旋线,其他特征线没有测量手段,缺乏可测性。据渐开线齿轮传动的特点,将齿面特征线映射到啮合平面里,发现齿面上各条特征线在啮合平面里都有各自对应的二维直线,以此建立直线模型统一表达了齿面各种特征线;基于齿轮三维误差测量数据和特征线统一模型,提出了各种特征线偏差的提取方法,应用于测量实践,通过与通用齿轮仪器测量的渐开线偏差和螺旋线偏差作比对,证明了特征线统一模型及特征线偏差提取方法的有效性和实用性,解决了齿面复杂特征线的可测性问题。同时,齿轮特征线统一模型在齿轮工艺误差溯源、传动性能预报等方面也有重要应用价值。     

齿轮副传动精度与齿轮箱轴孔误差关系的分析

论述齿轮箱轴孔的中心距偏差,平行度误差时齿轮副传动精度的影响。     

基于全齿廓信息的齿距偏差快速测量方法

齿距偏差直接影响齿轮传动的性能,一直是最受重视的齿轮精度指标之一。如何快速、准确地获取中等精度齿轮的齿距偏差是汽车齿轮行业亟待解决的关键问题,但传统方法存在测量效率低、重复性差等不足。所提方法采用齿廓偏差曲线的全部信息作为齿距偏差的评价依据,采用统计分析方法定义和计算齿距评价新指标,克服了传统方法使用小样本和极值法进行齿距偏差评价的不足。所提方法可充分利用齿轮测量数据,具有评价指标值对随机误差不敏感、重复测量结果一致性好、评价结果与齿轮实际使用性能之间相关性更加紧密的特点。在汽车齿轮快速测量机上通过实际测量实验验证了新方法的使用效果,齿距测量速度高达0.3 s/齿面时仍具有很高的重复测量精度。     

交错轴斜齿轮啮合的过渡过程畸变

应用交错轴斜齿轮啮合理论,分析了齿轮基节偏差对齿轮传动过程的影响;给出了交错轴斜齿轮啮合传动过渡过程的误差与变异数学模型,完善了齿轮整体误差测量理论。     

风电齿轮箱行星齿轮副侧隙偏差原因分析

行星传动机构作为风电齿轮箱关键部件,因承受无规律的风力作用及强阵风冲击变载荷作用,其工作时的可靠性决定着整台风电齿轮箱传动的可靠性。作为齿轮传动4项要求之一——适当的齿侧间隙是齿轮副正常工作的必要条件,是降低行星轮系传动时冲击、噪声、空程误差,以及提高风电齿轮箱使用寿命的关键。针对一级行星传动结构形式的风电齿轮箱行星齿轮副侧隙偏大问题,从零件制造、装配、测量3个方面对行星轮副侧隙的影响进行了深入分析,确认了装配工艺对行星齿轮副侧隙的影响,通过选配中箱体与主轴承,解决了行星轮齿轮副侧隙偏差问题。     

双动力驱动齿轮箱齿轮修形优化设计研究

以某型双动力驱动齿轮箱为研究对象,通过静力学仿真,分析了动力源A输入端齿轮副的传动误差及齿面载荷;根据齿轮副修形方法,利用Romax软件,开展了修形参数对传动误差、齿面载荷的影响规律研究;以此为基础,通过遗传算法,开展了齿廓修形与螺旋线修形相结合的齿轮综合修形优化设计,并对修形前后的齿轮副进行了对比分析。结果表明,修形后齿轮传动误差明显减小,且齿面载荷分布更加均匀。     

具有可控性二阶传动误差函数的面齿轮设计新方法

为获得连续的齿轮副传动误差,提高齿轮传动的动态性能,提出了一种具有可控性二阶传动误差函数的面齿轮设计新方法,描述了齿轮传动反映输出和输入角度关系的二阶传动误差函数的数学模型,给出了面齿轮数控加工过程中具有二阶传动误差函数的齿面方程。为了降低印痕对安装误差的敏感性,建立了盘形砂轮对渐开线圆柱齿轮齿向修形的模型,发展了圆柱齿轮齿向修形的鼓形齿面,对具有二阶传动误差函数的面齿轮和齿向鼓形的圆柱齿轮的啮合进行了计算机仿真和啮合质量评价。结果表明,齿轮副输出的传动误差与预设的二阶传动误差函数相一致,实现了齿轮副的传动误差由被动输出向主动控制方式的转变。     

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。     

齿轮整体误差测量技术的应用

1 引言 渐开线圆柱齿轮及其传动偏差包括单个齿轮的制造偏差、齿轮副的安装偏差和齿轮副的传动偏差.随着齿轮精度理论、制造工艺和测量技术的发展,对齿轮传动精度的要求越来越高,与此同时,对用于评定齿轮精度的测量仪器的精度、可靠性和功能也提出了更高更多的要求.     

基于齿轮时变啮合过程的修形齿面设计方法研究

斜齿轮啮合过程中的理想齿面为渐开螺旋面,但在实际的服役过程中,由于齿轮受载、热变形以及支承变形等因素的影响,实际齿面与理想齿面存在一定的偏差,通常采用齿面修形的方法来减小由于位置偏差引起的齿面偏载及振动。现有的修形方式往往采用考虑载荷大小的公式法计算修形量,虽然能在一定程度上提高传动性能,但仍存在设计精度不高的问题。提出一种基于齿轮时变啮合过程的拓扑修形齿面设计方法,以此来提高齿轮副传动的啮合性能。首先,通过沿斜齿轮接触迹线划分齿面的方式对石川公式进行改进,建立斜齿轮副齿面时变刚度模型;然后,根据齿轮副的实际啮合过程建立6自由度动力学方程;最后,根据动力学方程计算的齿面综合变形量设计补偿齿面拓扑修形量,并进行了动力学仿真。通过与采用传统公式法设计的修形齿轮进行仿真对比,验证了提出方法的有效性。     

圆弧齿轮轴线误差对传动精度影响的分析

根据圆弧齿轮的啮合传动原理,在深入分析圆弧齿轮传动副轴线平行度误差与传动误差之间相互关系的基础上,研究了由于制造和安装造成的齿轮副轴线平行度误差,由此产生的齿轮副中心距偏差,从而导致齿轮副的传动误差问题,并推导出计算该传动误差的定量表达公式,利用该计算公式可以比较方便地计算出传动误差的数值。     

锥形面齿轮副的几何展成及轮齿接触分析

为了解决面齿轮同轴分扭构型中不同支路面齿轮副的齿侧间隙调整问题,使输入轮或惰轮支路之间载荷分配更均衡,对锥形面齿轮副进行了研究。推导了齿廓修形的锥形渐开线齿轮和齿廓修形的面齿轮齿面几何,研究了面齿轮齿宽限制条件。为了评价锥形面齿轮副的传动性能,进行了轮齿接触分析(Tooth contact analysis, TCA)和应力分析。研究结果表明:为了保证锥形面齿轮副传动强度,锥形渐开线齿轮半锥角不宜过大;锥形面齿轮副对误差有较好的耐受性;对锥形渐开线齿轮或者面齿轮进行齿廓修形后,能有效避免边缘接触;在几乎不影响啮合传动的情况下,可通过改变小齿轮轴向安装位置,调整锥形面齿轮副的齿侧间隙。锥形面齿轮副适用于类似同轴面齿轮分扭传动构型等需要调整齿侧间隙的传动场合。     

基于错位量调整的传动误差测量系统设计

错位量通常以两齿面啮合时沿着啮合线方向偏差的最大值来评定,利用动态单面啮合测量原理和虚拟仪器技术,集成高精密圆光栅角度测量传感器和通用硬件设备,搭建了一套可模拟齿轮错位量的传动误差测量试验台,具有贴合实际工况、自动化程度高、测试精度高和人机交互友好等优点。以变速箱中齿轮副为研究对象,利用带载启动在贴近实际工况下进行接触斑点试验,模拟验证了齿轮啮合错位对传动误差的影响。通过齿向鼓形修形对齿轮错位角进行补偿,可优化齿轮修形并提升变速箱的整机性能。     

齿轮综合滚动检测控制方法及软件

应用于生产现场的齿轮筛选设备多采用双面啮合测量原理,其检测结果包含齿轮左右两齿面的制造误差信息,不能直接反映齿轮副单面啮合时传动质量,常出现检测结果与使用效果不一致的情况。针对这一问题,研究了齿轮综合滚动检查控制方法,将齿轮双面啮合时径向综合偏差检测与齿轮单面啮合时的振动噪声检测结合,综合评价齿轮副的啮合传动质量;解决了齿轮综合滚动检查机中自动对齿、自动侧隙保证、电封闭耦合加载、自动检测等关键技术;开发了齿轮综合检测测试与分析软件,应用于天津第一机床总厂的YKZ9932齿轮综合滚动检查机中。通过检测实验表明,采用这种综合滚动检测方法更能全面反映被测齿轮的啮合传动质量。     

齿轮齿廓误差的检测与分析

齿轮的齿廓误差是影响齿轮传动平稳性及产生传动噪声的主要因素。在检测齿轮齿廓误差的基础上,分析研究了齿轮的齿廓误差对齿轮传动平稳性和传动噪声的影响,提出了齿轮副综合齿廓误差的概念,认为影响齿轮传动平稳性的是齿轮副的综合齿廓误差。