非圆齿轮三维齿面误差测量技术研究

为了提高非圆齿轮的测量精度,提出了一种非圆齿轮齿面的三维测量方法。根据非圆齿轮啮合原理,建立非圆齿轮的齿面模型,完成了非圆齿轮的三维实体建模。为了比较真实地反映齿面的几何形状信息,提出了一种利用截交线对齿面进行等弧长采样的方法,对非圆齿轮齿面进行网格化划分。以椭圆齿轮为例,通过Einscan-SP扫描仪得到非圆齿轮的三维实体模型,利用Geomagic Qualify软件进行体模型与理论模型的对齐,并对对齐的齿面进行网格化划分得到非圆齿轮齿面的三维误差值。此方法消除了二维定位误差对测量精度的影响,提高了非圆齿轮的测量精度。     

基于激光跟踪仪的特大型直齿轮齿距偏差测量新方法

为了测量特大型齿轮齿距偏差,提出了基于激光跟踪仪的特大型直齿轮齿距测量新方法。利用激光跟踪仪的大空间测量能力测量齿轮齿槽,分别获得被测特大型直齿轮相邻两条齿距误差曲线。由于被测齿轮直径超过6 000 mm,可以根据点到直线距离公式近似计算单个齿距误差。首先,分析了传统方法下基于激光跟踪仪构建齿轮工件坐标系后的齿距测量模型,并根据特大型直齿轮的特点,提出了基于激光跟踪仪的无坐标系特大型直齿轮齿距误差测量模型。测量模型回避了特大型齿轮工件坐标系的建立,直接对齿槽进行双面接触测量;通过对两条齿槽测量直线进行误差评定即可获得单个齿距最大误差与单个齿距平均误差,通过转站测量实现齿距累积总偏差的测量;最后,采用蒙特卡罗法对不同测量方法的测量不确定度进行仿真分析,得出系统测量不确定度。实验结果表明,提出的基于激光跟踪仪的特大型直齿轮齿距偏差测量方法满足直径6 000 mm以上的8级精度特大型齿轮的单个齿距偏差测量要求,满足直径6 000 mm以上的10级精度特大型齿轮的齿距累积总偏差测量要求。     

机械装备零件逆向建模中的数据处理技术应用

以机械装备零件中的滤清器上盖为研究对象,针对关节臂式三维激光扫描仪的特点,介绍了逆向工程中的数据测量方法,分析了影响测量精度的因素。基于非接触式测量点云数据的特征,从多视拼合、噪声去除、数据精简、数据平滑等方面对点云数据处理方法进行了研究,并提出有针对性的处理措施加以改善。最后对点云数据进行了基于Imageware软件的模型坐标系建立以及基于Geomagic Studio软件的零件曲面重建,为探索逆向工程在机械装备零件模型重建中的应用提供技术借鉴。     

基于三维扫描式测头的弧齿锥齿轮测量与误差处理方法

针对一维测头测量弧齿锥齿轮存在的测量效率低以及测量大螺旋角齿轮存在较大原理性误差的问题,研究了基于三维扫描式测头的弧齿锥齿轮齿形及齿距测量方法。首先,建立了在齿轮测量中心坐标系下的弧齿锥齿轮理论测量模型;其次,根据已建立的理论测量模型规划了齿形及齿距测量路径;进一步,根据三维扫描式测头特点建立数学表达式对齿形和齿距测量点数据进行分析处理,得到齿形及齿距偏差值;最后,进行弧齿锥齿轮齿形及齿距测量实验。实验表明,三维扫描式测头测量弧齿锥齿轮可简化测量操作,提高测量效率及准确性。     

基于齿面点坐标测量值的弧齿锥齿轮齿面建模

依据弧齿锥齿轮齿面数学模型,对齿面进行了离散化处理,根据弧齿锥齿轮齿面离散点三维坐标测量方法,采用CNC3906齿轮测量中心对一给定参数的弧齿锥齿轮齿面离散点进行了三维坐标测量。依据图象旋转不变距特性,对三维坐标测量结果进行了旋转处理,利用NURBS方法建立了弧齿锥齿轮齿面的三维曲面模型,可以为弧齿锥齿轮齿面离散点加工误差的评定提供模型参考依据。     

非圆齿轮的跨棒距测量方法研究

针对非圆齿轮齿廓复杂、测量困难这一问题,以椭圆齿轮为研究对象,采用跨棒距测量方法,研究其节曲线误差、齿厚误差、齿圈径向跳动和齿向偏差等精度指标的测量技术。通过建立椭圆齿轮跨棒距测量的数学模型,研究不同模数的椭圆齿轮的测量原理、各项误差的评判依据,以及齿轮规格与量棒型号的匹配关系,为非圆齿轮各项误差(节曲线误差、齿厚误差、齿圈径向跳动和齿向偏差)的精密测量提供一种新方法。     

齿轮误差三维评定方法

研究了齿轮误差三维评定方法,以消除测量仪器定位误差对齿轮误差评定的影响,提高齿轮测量仪器的测量精度。分析了传统齿轮二维评定方法的弊端,提出将齿轮误差评定从二维评定模式转变为三维评定模式。该评定模式不再要求齿轮各项误差测量点位于特征面内,实现了三维空间内的齿轮误差测量与评定。为提高齿轮三维误差评定算法的效率,通过螺旋降维方法将三维数据降至二维数据,再对二维测量数据进行各项误差的评定。以特大型齿轮激光跟踪在位测量系统作为实验对象,对4级标准齿轮的齿廓误差进行了测量,并与传统的齿轮二维误差评定方法以及德国ZEISS公司InvolutePro软件的评定结果进行了对比。结果表明:传统齿轮二维误差评定方法有较大误差,三维齿廓评定方法与德国ZEISS公司InvolutePro软件评定结果一致,精度达到0.1μm,证明了提出的齿廓误差三维评定方法完全正确,可以消除仪器定位误差对测量结果的影响,提高了测量仪器的测量精度。     

螺旋锥齿轮大轮齿形误差的在机测量

为了在国产数控螺旋锥齿轮磨齿机上实现大轮齿形误差的在机测量,对大轮齿形误差的在机测量方法进行了研究。基于齿轮坐标系与机床坐标系之间的关系,建立了将齿面离散点坐标及法矢从齿轮坐标系转换到机床坐标系的方法。根据大轮的齿面几何特征,建立了大轮齿形误差的在机测量方法以及测量流程。根据在机测量得到的测球球心空间坐标,运用曲面拟合技术和最优化算法,计算了实际齿面相对于理论齿面沿各离散点法矢方向的齿形误差值。通过对比在机测量和齿轮测量中心的齿形误差测量结果,验证了螺旋锥齿轮大轮齿形误差在机测量方法的正确性。     

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。     

转向器摇臂轴非圆齿扇齿廓误差测量

汽车转向器摇臂轴非圆齿扇是一种锥面上端截面的变位系数随端截面位置不同而变化的结构复杂的齿轮,目前还没有专用的测量软件.本文提出了一种汽车转向器摇臂轴非圆齿扇齿廓误差测量方法,将用齿廓法线法计算得到的理论齿廓坐标导入Kligenberg P26中的Sprocket profile模块对已知理论齿廓坐标的非圆齿扇进行测量.根据非圆齿扇齿条副的啮合特性,计算并绘制出非圆齿扇齿条副的啮合瞬心点;根据willis定理计算非圆齿扇的齿廓,并用仿真软件绘制齿廓;为了更直观的显示非圆齿扇齿齿面的误差,将齿面网格划分,并将同一齿槽的若干截面整合为一个完整的齿面误差模型.     

视觉测量齿轮定位偏心对齿距测量精度的影响

为了提高中小模数直齿圆柱齿轮视觉测量仪齿距测量精度,分析了在视觉坐标系内齿轮基圆定位偏心对齿距测量误差的影响规律。通过理论分析和仿真计算得出基圆定位偏心导致齿廓初始相位角误差的正弦曲线模型,进而研究了基圆定位偏心对齿距测量误差的影响。根据视觉测量仪相对法测量齿距原理,推导出齿距测量误差增量公式,并在齿轮视觉测量仪上对实际齿轮进行了测量实验。实验结果表明,提出的基圆定位偏心所导致的齿距测量误差增量模型具有较高的计算精度,可以用于齿轮视觉测量仪器研发时的精度分析;当偏心量e≤40μm,定位误差Δψ_j≤1°时,可以满足5级精度齿轮的测量要求;对于齿数z≥45的齿轮,可以采用双齿距测量方法来提高视觉测量效率,能够满足5级精度齿轮的测量要求。     

非圆齿轮跨棒距测量的数学模型研究

计算机技术与数控加工技术的飞速发展,使非圆齿轮机构的实际应用越来越广泛。针对非圆齿轮齿廓复杂、测量困难这一问题,选取典型的非圆齿轮—椭圆齿轮为研究对象。根据非圆齿轮的啮合原理,对椭圆齿轮跨棒距测量进行研究,建立测量的数学模型。通过每个齿槽内量棒圆心位置的不同推导出各个量棒中心坐标值的通用计算公式,从而得到椭圆齿轮的跨棒距值。最后给出测量实例,通过对测量值和理论值进行比较表明,椭圆齿轮跨棒距测量方法数学模型的建立是正确的。     

基于实体造型的直齿锥齿轮测量理论齿面数据提取

针对目前基于齿轮测量中心的直齿锥齿轮齿面误差测量结果包含修形误差和加工误差的现状,提出一种基于直齿锥齿轮实体造型数据来获取齿面误差测量所必需理论数据的方法。根据齿轮结构设计,依据安装距确定实体造型坐标系原点位置,建立基准面,根据计算得到的平面网格节点,建立旋转投影线模型,将一系列点变换到齿面上,结合UG Open编程技术,在齿面上对点进行分析,可提取到齿面测量点的坐标和单位法矢量,从而为基于齿轮测量中心的直齿锥齿轮齿面误差测量提供了新的途径。     

犁臂三维几何模型逆向工程研究

介绍了逆向工程的基本概念,基于RE技术上的三维建模方法:数据采集、点云数据处理、三维模型重建。并以犁臂的三维重构过程为实例———利用ATOS光学扫描仪对犁臂表面进行扫描,获取三维点云数据。将测量的点云数据用Imageware软件进行处理后,再利用UGNX软件的曲面造型功能,实现犁臂的三维模型重构,最后对三维模型的精度进行了检测。说明在产品设计中利用数字化逆向工程技术,可大大缩短产品的开发周期,对快速响应市场产生显著效果。     

基于三坐标的弧齿锥齿轮齿面误差测量与评定

根据弧齿锥齿轮的特点,给出一种基于三坐标测量的弧齿锥齿轮齿面误差测量与评定的方法.首先利用UG建立其三维实体模型,以此作为齿轮齿面误差检测与评定的理想要素;然后用三坐标测量机对实际齿面上的网格结点进行测量;再将三坐标测量机所采数据点导入到UG,利用实际齿面与理论齿面之间的偏差拟合出差曲面,以此反映弧齿锥齿轮的齿面误差....     

齿轮齿距误差分析

齿距误差△fpt和齿距累积误差△Fp是评定齿轮运动精度和工作平稳性的重要参数。这两个评定参数的定义和测量方法相似。由于定义明确,测量方法、测量结果处理分析都比较简单,因此得到了广泛应用。但是,随着科学技术的发展,对齿轮精度要求的不断提高,人们发现按原来定义的测量方法重复性比较差。在进一步对单一齿距误差以及根据计算所得到的齿距累积误差的分析,还发现有尚未明确的性质。所以,尽管这种测量方法仍广泛地应用,但是人为的因素对测量结果的影响仍然不能消除。既使由于蜗杆周期误差在加工中造成的齿轮齿距误差,是可以从测量结果中分析判断出来的,也往往由于齿面表面粗糙,其测量结果的分散性往往很大。而相邻齿距误差由于与动载荷之间存在密切的关系,使问题更加复杂化。     

基于便携式坐标测量机的大齿轮测量方法

针对目前便携式坐标测量机测量大齿轮的采样策略和评定算法存在的不足,设计了两种特殊的辅助标尺一渐开线标尺及螺旋线标尺.利用设计的两种标尺在大齿轮齿面上对齿廓及螺旋线的测量点进行标注,开展了齿轮的在位重复性测量的实验研究.利用关节臂坐标测量机及激光跟踪仪测量系统在德国计量研究院研制的1 m外径齿轮样板上开展了测量实验,采用INVOLUTE Pro对采样数据点进行评定,给出了测量结果及测量不确定度.测量实验表明,基于新的齿轮测量方法,关节臂坐标测量机比激光跟踪仪测量系统测量结果更为精确,测试结果与标定值最大相差8.16 μm.实验结果验证了提出方法的有效性,为便携式坐标测量机在大齿轮测量领域的应用提供了依据.     

基于Matlab及UG的偏心共轭非圆齿轮的设计

依据齿条刀具范成法加工非圆齿轮的原理,建立齿条刀具和非圆齿轮节曲线数学模型,模拟齿条刀具加工中齿廓形成过程,在Matlab中计算出包括齿根、齿根过渡曲线、齿顶及渐开线在内的非圆齿轮的全部齿廓点数据.将齿廓数据导入UG,生成齿廓样条曲线,完成非圆齿轮的三维建模.设计结果表明,利用Matlab和UG建立的非圆齿轮的三维模型...     

微机控制非圆齿轮双面啮合综合检测仪的设计

以标准的圆柱齿轮和被测非圆齿轮在设计的双啮仪上啮合,用光栅测出实际中心距的变动量和理论中心距变动量进行比较,用微机处理比较得出的数据,绘出误差曲线,直观地反映非圆齿轮的径向综合误差和一齿径向综合误差     

非圆齿轮齿廓单点误差的量化算法

很多人在评价非圆齿轮误差大小的时候会沿用圆柱齿轮误差检测的方法,通过测量分度圆上相关点的几何位置或类似的综合测量仪来描述误差的大小。文中在研究了非圆齿轮特殊的几何特征后结合独创的齿廓算法提出一种新颖的非圆齿轮加工误差的量化评判算法,并且该算法也解决了被检测点在理论齿廓"关联点"的位置问题,证明了非圆齿轮实际齿廓每一个点的关联点都不尽相同,这也符合非圆齿轮不同位置的的齿廓及同一齿廓的左右齿形都不相同的特性,并且这一量化算法也为非圆齿轮误差领域的分析研究提供了一种强大工具。