一種面齒輪齒面面輪廓度評定方法技術

本發明專利技術屬于檢測技術領域，涉及一種面齒輪齒面面輪廓度評定方法，適用于新型齒輪--面齒輪齒面精度評定。本發明專利技術基于面齒輪傳動原理和小偏差和我小誤差假設條件，綜合考慮面輪廓度的最小二乘法評定理論以及人工魚群算法理論，根據實際檢測的面齒輪齒面點坐標實現面齒輪齒面輪廓度誤差的精度評定。本發明專利技術具有的優點和有益效果是：本發明專利技術很好的解決了面齒輪整體齒面精度評價的技術難題，為面齒輪加工后的精度評定提供了一種方法，也為基于面齒輪檢測結果的齒面修整提供了依據，能夠有效的指導工程面齒輪的生產和應用。同時，該方法也可推廣應用在航空葉片、蒙皮等空間復雜曲面的精度評定。

【技術實現步驟摘要】
一種面齒輪齒面面輪廓度評定方法
本專利技術屬于檢測
，涉及一種面齒輪齒面面輪廓度評定方法，適用于新型齒輪--面齒輪齒面精度評定。
技術介紹
面齒輪傳動是一種新型的航空動力傳動，具有體積小、重量輕、高承載能力、低噪音、高可靠性、長壽命等優點，在航空傳動中具有良好的應用前景。國內許多學者開展了面齒輪設計、嚙合性能分析、制造等相關技術的研究，而面齒輪加工精度的評定是判斷面齒輪加工型面與設計型面的符合程度，為面齒輪精密加工中的重要環節。目前，在面齒輪加工精度評定方面，僅有文獻介紹采用離散采樣點誤差評定方法對面齒輪加工精度進行評定。面齒輪齒面為復雜的高階曲面，目前，針對復雜曲面的精度評定大多采用分區域或者曲面離散采樣點誤差評定，而缺乏對整體曲面精度的評價，面輪廓度誤差評定是針對整體曲面精度的一種有效的評價方法。因此，目前尚缺乏一種對面齒輪整體齒面精度的評價方法來指導面齒輪生產。
技術實現思路
本專利技術的目的是：針對面齒輪高階復雜整體齒面精度評定的技術難題，提供一種面齒輪齒面面輪廓度評定方法，該方法能夠根據面齒輪基本參數和面齒輪齒面采集點的坐標，計算出面齒輪齒面面輪廓度的大小，為面齒輪齒面精度的評定提供依據，同時也為其他空間復雜曲面的精度評定提供一種思路。本專利技術的技術方案是：(1)根據已知面齒輪加工用插齒刀齒數Ns、插齒刀模數m、插齒刀壓力角α確定出面齒輪加工用插齒刀齒面方程：，其中，rbs為插齒刀漸開線基圓半徑；uS為插齒刀齒面上一點的軸向參數；θos為插齒刀漸開線上一點的角度參數；θks為插齒刀漸開線齒面的參數；(2)由步驟(1)中得到的插齒刀齒面方程根據面齒輪傳動原理以及插齒刀的旋轉參數φs，得到面齒輪理論齒面方程：其中，φks＝φs±(θos+θks)，其中N2為面齒輪齒數，φ2為面齒輪旋轉參數，x2,y2,z2分別代表為面齒輪理論齒面方程矢量的三個坐標值；(3)由步驟(2)得到的面齒輪理論齒面方程消去參數φs、θks，得到面齒輪理論齒面方程的顯性表達為f(x2,y2,z2)＝0，基于小偏差和我小誤差假設條件，依據檢測儀器測得實際面齒輪齒面各點坐標為得到實測點到面齒輪理論齒面的距離：其中n為測點數。(4)由步驟(3)得到的實際面齒輪齒面各點坐標考慮到測量時基準要素與理想要素必然有偏差，在評定時設置微量調整u＝[Δx,Δy,Δz,θx,θy,θz]T來表述位置和方向的變化，利用坐標變換原理得到微量調整后各點坐標進而得到微量調整后各點到面齒輪理論齒面的距離為(5)由步驟(4)得到微量調整后各點到面齒輪理論齒面的距離利用最小二乘法評定面輪廓度原理，得到計算方程：其中：(6)由步驟(5)得到的計算方程采用人工魚群算法進行求解，得到各點坐標(7)由步驟(6)得到的各點坐標代入公式得到每個實測點到面齒輪理論齒面的距離。這些距離中的最大值與最小值構之差即為面齒輪齒面的輪廓度誤差：E(u)＝Dmax(u)-Dmin(u)。本專利技術的原理：基于面齒輪傳動原理和小偏差和我小誤差假設條件，綜合考慮面輪廓度的最小二乘法評定理論以及人工魚群算法理論，根據實際檢測的面齒輪齒面點坐標實現面齒輪齒面輪廓度誤差的精度評定。本專利技術具有的優點和有益效果是：本專利技術很好的解決了面齒輪整體齒面精度評價的技術難題，為面齒輪加工后的精度評定提供了一種方法，也為基于面齒輪檢測結果的齒面修整提供了依據，能夠有效的指導工程面齒輪的生產和應用。同時，該方法也可推廣應用在航空葉片、蒙皮等空間復雜曲面的精度評定。附圖說明圖1為本專利技術實現方法流程圖；圖2面齒輪加工坐標系。具體實施方式本專利技術是針對面齒輪整體齒面精度評估而提供的一種評價方法，以某型號面齒輪加工精度評價為例，面齒輪整體齒面精度評估流程如圖1所示。本實施示例針對某型面齒輪零件，齒面整體精度評估實現步驟如下：(1)已知面齒輪加工用插齒刀齒數Ns＝26、插齒刀模數m＝1.0583mm、插齒刀壓力角α＝20°，確定出面齒輪加工用插齒刀齒面方程：其中，其中：m為插齒刀模數，rbs為插齒刀漸開線基圓半徑，uS為插齒刀齒面上一點的軸向參數；θos為插齒刀漸開線上一點的角度參數；θks為插齒刀漸開線齒面的參數；(2)由步驟(1)中得到的插齒刀齒面方程根據面齒輪傳動原理以及插齒刀的旋轉參數φs和面齒輪齒數N2，得到面齒輪理論齒面方程本實施例中面齒輪理論齒面方程過程如下：a.面齒輪加工坐標系的建立面齒輪加工可采用以下4個坐標系：分別與插齒刀s和面齒輪一同轉動的兩個坐標系Ss(xs,ys,zs)和S2(x2,y2,z2)，分別與插齒刀s和面齒輪初始位置固聯的兩個固定坐標系Sso(xso,yso,zso)和S2o(x2o,y2o,z2o)。坐標原點os和o2都與o點重合；zso和zs同軸，為插齒刀s轉動軸線；z2s與z2同軸，為加工面齒輪的轉動軸線。φs與φ2分別表示插齒刀s的轉角和面齒輪的轉角，zs與z2軸間夾角為γ，本實施例取γ＝90。如圖2示。b.面齒輪理論齒面方程面齒輪理論齒面方程是根據插齒刀齒面方程和嚙合原理推導出來的。從插齒刀坐標系到面齒輪坐標系的坐標變換矩陣為：其中：則面齒輪理論齒面方程為：根據空間曲面嚙合原理得到：為插齒刀齒面的法線向量，為相對速度矢量，從而得到f(us,θks,φs)＝rbs-usm2scos(φs±(θos+θks))＝0(4)將式(1)、(4)代入式(2)得到面齒輪理論齒面方程為：其中：φks＝φs±(θos+θks)，其中φ2為面齒輪旋轉參數，x2,y2,z2分別代表為面齒輪理論齒面方程矢量的三個坐標值；(3)由步驟(2)得到的面齒輪理論齒面方程消去參數φs、θks，面齒輪理論齒面方程可顯性表達為：f(x2,y2,z2)＝0。在小偏差和我小誤差假設條件，實測點均在理論檢測點附近，依據檢測儀器測得實際面齒輪齒面各點坐標為得到實測點到面齒輪理論齒面的距離：其中n為測點數，本實施示例中n＝35。(4)由步驟(3)得到的實際面齒輪齒面各點坐標考慮到測量時基準要素與理想要素必然有偏差，在評定時應該微量調整，設置微量調整u＝[Δx,Δy,Δz,θx,θy,θz]T來表述位置和方向的變化，其中，微量調整包括三個方向的微分移動量Δx、Δy、Δz和微分轉動量θx、θy、θz。利用坐標變換原理得到微量調整后各點坐標其坐標值可有下式計算可得：進而得到微量調整后各點到面齒輪理論齒面的距離為(5)由步驟(4)得到微量調整后各點到面齒輪理論齒面的距離采用最小最小二乘法面輪廓度評價方法，得到：為使D2(u)達到最小值，則得到計算方程：(6)由步驟(5)得到的計算方程采用人工魚群算法進行求解，得到各點坐標本實施示例中求解過程如下：將方程(8)可以轉化為：即求解u＝[Δx,Δy,Δz,θx,θy,θz]T使得G(Δx,Δy,Δz,θx,θy,θz)有最小值的優化問題。定義人工魚群算法中的人工魚狀態為u＝[Δx,Δy,Δz,θx,θy,θz]T，食物濃度函數為G(Δx,Δy,Δz,θx,θy,θz)，人工魚ui與uj之間的距離為采用人工魚群算法求解方程(9)的具體步驟如下：Step1：輸入算法參數，確定種群規模N，在變量可行域沒隨即生成N個個體，設定人工魚的可視域Visual，人工魚的移動步長step，擁擠度因子δ，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種面齒輪齒面面輪廓度評定方法，其特征在于，實現步驟如下：?(1)根據已知面齒輪加工用插齒刀齒數Ns、插齒刀模數m、插齒刀壓力角α確定出面齒輪加工用插齒刀齒面方程：其中，rbs為插齒刀漸開線基圓半徑；uS為插齒刀齒面上一點的軸向參數；θos為插齒刀漸開線上一點的角度參數；θks為插齒刀漸開線齒面的參數；(2)由步驟(1)中得到的插齒刀齒面方程根據面齒輪傳動原理以及插齒刀的旋轉參數φs，得到面齒輪理論齒面方程：其中，φks＝φs±(θos+θks)，其中N2為面齒輪齒數，φ2為面齒輪旋轉參數，x2,y2,z2分別代表為面齒輪理論齒面方程矢量的三個坐標值；(3)由步驟(2)得到的面齒輪理論齒面方程消去參數φs、θks，得到面齒輪理論齒面方程的顯性表達為f(x2,y2,z2)＝0，基于小偏差和小誤差假設條件，依據檢測儀器測得實際面齒輪齒面各點坐標為得到實測點到面齒輪理論齒面的距離：其中i＝1,2,......,n，n為測點數；(4)由步驟(3)得到的實際面齒輪齒面各點坐標考慮到測量時基準?要素與理想要素必然有偏差，在評定時設置微量調整u＝[Δx,Δy,Δz,θx,θy,θz]T來表述位置和方向的變化，利用坐標變換原理得到微量調整后各點坐標進而得到微量調整后各點到面齒輪理論齒面的距離為(5)由步驟(4)得到微量調整后各點到面齒輪理論齒面的距離利用最小二乘法評定面輪廓度原理，得到計算方程：其中：(6)由步驟(5)得到的計算方程采用人工魚群算法進行求解，得到各點坐標(7)由步驟(6)得到的各點坐標代入公式得到每個實測點到面齒輪理論齒面的距離；這些距離中的最大值Dmax(u)與最小值Dmin(u)之差即為面齒輪齒面的輪廓度誤差E(u)：E(u)＝Dmax(u)?Dmin(u)。...

【技術特征摘要】
1.一種面齒輪齒面面輪廓度評定方法，其特征在于，實現步驟如下：(1)根據已知面齒輪加工用插齒刀齒數Ns、插齒刀模數m、插齒刀壓力角α確定出面齒輪加工用插齒刀齒面方程：其中，rbs為插齒刀漸開線基圓半徑；uS為插齒刀齒面上一點的軸向參數；θos為插齒刀漸開線上一點的角度參數；θks為插齒刀漸開線齒面的參數；(2)由步驟(1)中得到的插齒刀齒面方程根據面齒輪傳動原理以及插齒刀的旋轉參數φs，得到面齒輪理論齒面方程：其中，其中N2為面齒輪齒數，φ2為面齒輪旋轉參數，x2,y2,z2分別代表為面齒輪理論齒面方程矢量的三個坐標值；(3)由步驟(2)得到的面齒輪理論齒面方程消去參數φs、θks，得到面齒輪理論齒面方程的顯性表達為f(x2,y2,z2)＝0，基于小偏差和小誤差假設條件，依據檢測儀...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳燦輝，曹平，
申請(專利權)人：中國航空綜合技術研究所，
類型：發明
國別省市：北京;11