一种小模数齿轮边缘检测效果评价方法

利用机器视觉评定小模数齿轮精度时,在齿轮整体图像中提取的边缘特征信息不能直接描述图像中的单独目标,需要后续识别算法去适应局部的多变特征.为此提出一种基于特征图像的边缘检测效果评价方法来获取丰富的局部图像信息,用于评定小模数渐开线齿轮视觉测量系统中轮廓提取的精度.首先根据齿轮图像中渐开线齿廓边缘的函数特性建立特征图像模型;然后使用基于Zernike矩的亚像素边缘检测算法获取小模数渐开线齿轮特征图像的边缘;最后结合构建特征图像的标准函数,量化特征图像的边缘检测结果与标准函数间的偏差,用以评价边缘检测的效果.实验表明,运用小模数齿轮的特征图像评价基于Zernike矩的亚像素边缘检测算法,渐开线齿廓的检测精度优于0.58pixel.     

不同形式齿廓偏差对直齿轮副振动的影响规律

通过建立齿轮承载接触分析模型,计算了考虑齿面误差分布时齿轮的啮合刚度和综合啮合误差。综合考虑时变啮合刚度激励、误差激励和啮合冲击激励的影响,建立了直齿轮副弯扭耦合动力学模型,分析了不同形式齿廓(中凸、中凹、正压力角、负压力角)偏差对系统振动的影响规律。结果表明,中凹齿廓齿轮的振动最大;负压力角偏差齿轮作从动轮时振动仅次于中凹齿廓;在多数载荷条件下,正压力角偏差齿轮的振动要小于负压力角偏差齿轮,中凸齿廓齿轮具有比理想齿廓齿轮更小的振动。研究结果为进一步提出齿轮误差控制原则提供了有效参考。     

渐开线齿轮齿廓总偏差检测方法研究

齿廓总偏差是评价齿轮精度的重要指标之一,齿廓总偏差直接反应齿轮轮廓的加工质量是否达到设计要求。根据GB/T 13924-2008《渐开线圆柱齿轮精度检验细则》和GB/T 10095.1-2008《圆柱齿轮精度制第1部分:轮齿同侧齿面偏差的定义和允许值》以及JJGl008-2006《标准齿轮检定规程》中齿廓偏差的定义和测量方法,推导出齿廓偏差有效长度起始点直径dE和齿廓计值范围终止点直径dα的计算公式,通过实例进一步说明计算方法,同时给出了与配对齿轮啮合和与齿条啮合的测量结果。     

超精密齿轮齿廓偏差测量系统测量不确定度评定

叙述了测量不确定度的原理、重要性及其在超精密测量中的应用.分析和计算了超精密齿轮渐开线齿廓偏差测世系统各不确定度来源及其对测量精度的影响.应用光学测虽系统测量了此测量系统各部分运动系统精度,并最终确定此超精密齿轮渐开线齿廓偏差测量系统的测最不确定度.     

基于PSO算法的斜齿轮NURBS齿面重构研究

斜齿轮被广泛应用于高速重载的传动系统中,需要通过齿轮接触分析(TCA)以及齿轮承载接触分析(LTCA)进行强度校核。针对传统的齿轮接触分析所采用的有限元几何模型精度差的问题,提出了一种四阶斜齿轮齿面非均匀有理B样条(NURBS)拟合方法,并对齿轮渐开线曲面控制点权重进行粒子群优化(PSO)。通过参数化方程生成斜齿轮齿面型值点以进行节点矢量以及齿面控制点的计算,并利用粒子群优化算法,将拟合点到理论曲面的法向投影距离的最大差值作为拟合误差,对构成齿轮的渐开线曲面控制点权重进行调整,实现更为精确的斜齿轮齿面重构拟合。在10×6的网格控制点下,所生成的斜齿轮NURBS渐开线齿面拟合误差为2.059μm,优化后可以达到1.657μm,满足齿廓总偏差2级精度要求,可以为齿轮接触分析以及齿轮承载接触分析提供精确的几何模型。     

软质齿轮齿距累积偏差影像法测量

采用影像法对微小齿轮或软质齿轮齿距累积偏差,进行非接触测量,利用影像测量仪和回转工作台,采用单齿法和跨齿补点法,通过对回转工作台角度转位的分度误差补偿完成测量,提高了绝对法测量数据的合理性。对齿轮安装偏心误差、测量仪器误差和瞄准对齐误差分析,得到单齿法和跨齿补点法齿距累积偏差测量的不确定度分别为±65μm和±64μm,均满足测量精度要求。两种方法对被测塑料软质齿轮精度等级判定都为10级。相比来说,跨齿补点法测量次数更少,过程更简化。     

三坐标测量机测量摆线轮误差的数据处理方法

本文应用工程优化理论和微机技术，建立了以最小齿廓法向偏差平方和为目标函数、以齿廓的等距曲线为对象的数据处理方法，可在三坐标测量机上进行摆线齿轮误差检测。文章最后还介绍了测量实例和误差分析。     

齿轮齿廓总偏差的不确定度评定

本文介绍了齿轮齿廓总偏差测量结果的不确定度评定方法。     

基于机器视觉的摆线轮精度综合测量

针对目前摆线轮检测过程中存在的采集信息量少、测量速度慢等问题，提出了基于机器视觉的综合测量方法。根据摆线轮的测量精度要求，搭建了视觉检测硬件系统；沿粗边缘切向窗口拟合Facet灰度曲面，利用边缘的连续曲面特征，确定亚像素坐标点，利用量块检测定位精度为0.2 pixel;经像素当量标定、光强补偿和坐标变换，得到物理坐标系下摆线轮的亚像素齿廓；将其和三坐标测量法测得的摆线轮廓形对比，得到的摆线轮廓形之差为10μm;根据摆线轮的齿廓方程，采用直角坐标和极坐标相结合方法，建立摆线轮误差计算模型，计算出摆线轮齿廓偏差和齿距偏差；同时评价摆线轮中心孔和2个曲柄轴孔的直径，得出齿廓偏差与极角的关系，为摆线轮的加工工艺改进和RV减速器传动性能分析提供依据。以上整个测量过程时间约为16 s。     

影像法测量齿轮径向跳动偏差不确定度及误差分析与修正

为解决齿轮离线单件测量中,需要额外配置心轴的工序,试验中对在无心轴的条件下,采用影像测量仪对齿轮测量进行了研究,并结合实例评定影像法测量的误差及不确定度。试验中通过回转工作台代替心轴,调整回转工作台中心与齿轮中心同轴,实现对不同规格齿轮径向跳动的测量的目的。通过数据分析,找出测量过程中存在的系统误差为362μm,并对结果进行修正。通过测量不确定度A类和B类综合评定,对统计控制的极差控制图分析,前者极限偏差比后者小35μm。而单值极限偏差与控制极差几乎一致,相差1μm。两种方法对齿圈径向跳动精度等级判定,得出相同的判定结果。由于被测机加工塑料齿轮在加工过程中受到机械力和温度影响,产生较大齿廓偏差,最终导致塑料齿轮齿圈跳动误差过大,超出国标规定齿轮精度范围。     

齿轮齿廓的测量方法及不确定度评定

齿廓是圆柱齿轮检定的关键参数之一,依据国际圆柱齿轮标准ISO1328-1:2013,本文基于KLINGELNBERG P65齿轮测量中心,分析了齿轮齿廓测量方法及不确定度来源,给出了具体的齿轮齿廓的测量不确定度评定过程,对齿轮量值溯源具有实际应用参考价值。     

圆柱齿轮齿廓的测量不确定度评定

齿廓是校准标准圆柱齿轮的一个重要参数,本文依据JJG1008-2006《标准齿轮检定规程》检定规范,基于KLINGELNBERG P65齿轮测量中心,运用不确定度评定与表示方法,对标准齿轮齿廓的测量不确定度进行评定。     

齿廓修形斜齿轮副啮合刚度解析计算模型

斜齿轮的轮齿误差是一个三维空间问题,其齿廓修形后啮合刚度的解析计算方法不同于直齿轮。改进了斜齿轮三维空间啮合线长度及位置计算方法,实现了斜齿轮啮合线长度及啮合位置的快速计算;根据力、变形分解原理和刚度/误差耦合关系,提出了一种考虑轴向变形以及齿廓修缘的斜齿轮啮合刚度解析计算模型;以一组斜齿轮副为例,研究了斜齿轮啮合刚度与啮合线长度在一个啮合周期内的变化规律,分析了不同齿廓修形参数对斜齿轮啮合刚度的影响规律。研究结果表明:利用该模型不仅可以准确快速地计算斜齿轮副啮合刚度,而且还可以确定最佳齿廓修形量,为斜齿轮的齿廓修形提供理论指导。     

基于边缘接触时变刚度的轮齿表面剥落动力学模型与响应特征

轮齿表面剥落的动态响应特征是诊断齿轮早期故障的重要信息。但是,由于轮齿表面剥落部位啮合变形的复杂性和响应信号强耦合,导致诊断齿轮早期故障困难。为了解明轮齿表面剥落部位啮合引起的响应特征机理,建立了基于边缘接触时变刚度的轮齿表面剥落动力学模型,提出了轮齿表面剥落缺陷的时变刚度算法,分析了边缘接触对时变刚度激励及齿轮系统动态响应,研究了齿面剥落齿在啮出剥落边界时的边缘接触力突变及齿轮系统动态响应特性,获得了齿面剥落的时域和频域响应信号。同时,开展了齿面剥落缺陷动态响应特征的实验研究,验证了提出的理论模型的正确性。仿真与台架实验结果表明,新的模型能够准确计算齿面剥落对啮合刚度、动态响应特性的影响,可为齿轮系统状态检测提供重要参考价值。     

摆线齿轮极坐标跟踪测量关键技术的研究

根据摆线齿轮齿廓曲线的特点,以极坐标测量原理为基础,提出径向跟踪测量方法并采用直线电机作为实时跟踪装置.该技术不仅避免了测球相对于齿面的打滑和卡死现象,而且还可保持测量过程中测球与齿廓表面的测量力基本恒定.对等间隔啮合相位角采样下的测量点在齿廓上的分布情况、实施跟踪测量的方案、硬件电路设计及数据处理进行详细的论述.同时,应用误差补偿技术对跟踪误差和测头调整误差进行了修正.通过实验,求出摆线齿轮全齿廓上各个测量点的法向误差.     

超精密齿轮齿距累积总偏差测量装置的改进及其自动测量系统的设计

在明确齿轮齿距累积总偏差的相关概念的基础上,对相对测量法和绝对测量法进行进一步分类,并对各自的应用范围和特点进行分析.同时,遵循测量原理并采用高精度的元器件搭建了绝对测量法检测超精密齿轮齿距偏差的测量平台.通过Visual Basic 6.0语言设计合理的测量操作、图表处理及误差分析界面的过程,使操作简单,图表显示准确清晰,实现对1～2级超精密齿轮齿距累积总偏差测量装置的改进及其自动测量系统的设计.     

基于AutoCAD的齿轮造型方法研究

为解决渐开线齿轮的精确造型问题,提出了齿廓渐开线曲线的计算公式。基于 AutoCAD 的 ActiveX Automation 接口与 Visual Basic 编程语言,采用非均匀有理 B 样条拟合方法,实现了齿廓曲线的自动生成。在齿廓基础上,利用 AutoCAD 实体建模功能创建齿轮三维模型。该方法可以提高渐开线齿轮造型精度与效率,从而为渐开线齿轮的有限元分析提供了必要条件。     

齿距偏差测量中系统误差的分离方法

德国联邦物理技术研究院(PTB)与日本计量院(NMIJ)提出了将闭环技术应用于齿距偏差的测量,用于消除测量过程中的系统误差,达到高精度测量齿距偏差的目的.通过借鉴闭环测量技术,提出了齿距偏差两步测量法用于消除齿距偏差测量中的系统误差.首先将被测齿轮安装于齿距偏差测量仪中,对齿距偏差进行初次测量;测量结束后,将齿轮在测量仪中绕轴线改变一个齿距角的位置,再次对齿距偏差进行测量.根据齿距偏差与测量系统误差的关系及两次测量数据,可以建立数学模型对齿距偏差与系统误差进行求解,达到分离系统误差的目的.分别采用闭环技术与两步法对模数为6,齿数为20与模数为4,齿数为30的两个齿轮齿距偏差进行测量,并对测量结果进行比对,单个齿距偏差值分别相差0.10μm与0.15μm.测量结果说明,两步法可以应用于齿距偏差的高精度测量,同时,其测量过程相对于闭环技术更加简单,更易于广泛应用.     

小模数齿轮齿形误差图像测量法

提出了一种小模数齿轮齿形误差测量的新方法,该方法在极坐标系下采集齿廓边缘点的坐标值,通过测量模型计算获得齿形误差,符合齿形误差定义,具有较高的精度。     

齿轮测量中心标准中齿廓倾斜偏差测量不确定度评定

依据JJF 1561-2016《齿轮测量中心校准规范》的规定,对齿轮测量中心标准中齿廓倾斜偏差的测量值的不确定度进行评定。