[发明专利]一种实现齿轮齿距偏差测量中测量仪器系统误差分离的方法

权利要求书

1.一种实现齿轮齿距偏差测量中测量仪器系统误差分离的方法，包括以下步骤：

步骤一、输入齿轮相关参数，包括齿轮齿数Z、齿轮端面模数m_t、测量时的间隔齿数k，

步骤二、齿轮装夹及测量装置的调整：

a.将被测齿轮(1)装夹在回转工作台(2)上，调整被测齿轮(1)与回转工作台(2)同心，圆光栅(3)固设于回转工作台(2)上且与其转子相连，圆光栅读数头(4)固设于回转工作台(2)上且与回转工作台(2)的定子相联；

b.将第一微位移传感器(5)和第二微位移传感器(6)间隔一定间距d安装在可以实现沿齿轮径向移动的径向移动滑台(7)上，径向移动滑台(7)进一步安装在可以沿着齿轮轴向移动的升降台(8)上；第一微位移传感器(5)和第二微位移传感器(6)的间距d按照(1)式进行估算：

d＝kπm_t (1)

式中，k为测量时的间隔齿数，m_t为齿轮端面模数，π为圆周率；

c.旋转回转工作台(2)，使得齿轮(1)上两个间隔为k的齿轮齿槽分别正对第一微位移传感器(5)和第二微位移传感器(6)的测针；

d.粗调：同步移动第一微位移传感器(5)和第二微位移传感器(6)，使得第一位移传感器(5)和第二微位移传感器(6)的测针测球的中心位于齿轮齿宽的中部位置和齿轮分度圆上；

e.微调：

首先慢速旋转回转工作台(2)，使齿轮的轮齿靠向第一微位移传感器(5)和第二微位移传感器(6)的测针，直到第一微位移传感器(5)和第二微位移传感器(6)的其中一个的示值接近于0值；

然后微调第一微位移传感器(5)和第二微位移传感器(6)的间距，使得第一微位移传感器(5)和第二微位移传感器(6)的示值接近相等；

最后微调回转工作台(2)的位置，直到第一微位移传感器(5)和第二微位移传感器(6)的示值都接近于0值附近；

f.移动第一微位移传感器(5)和第二微位移传感器(6)，使得第一微位移传感器(5)和第二微位移传感器(6)的测针退出到齿轮轮齿外的安全位置；

步骤三、控制回转工作台(2)旋转m圈，完成m圈共计m×Z个齿轮轮齿的测量，每一圈的测量包括以下步骤：

a.当齿轮(1)的每个齿槽正对第一微位移传感器(5)和第二微位移传感器(6)的测针时，控制第一微位移传感器(5)和第二微位移传感器(6)沿齿轮径向同步进给，使得第一微位移传感器(5)和第二微位移传感器(6)的测针测球中心到达齿轮的分度圆附近；

b.同步停止第一微位移传感器(5)和第二微位移传感器(6)的进给，齿轮轮齿分别压下第一微位移传感器(5)和第二微位移传感器(6)的测针；

c.当第一微位移传感器(5)和第二微位移传感器(6)的其中一个的示值达到0值附近时，读取并保存圆光栅(3)、第一微位移传感器(5)和第二微位移传感器(6)的读数，记为(2)式：

其中分别为回转工作台(2)在第i圈第j齿时圆光栅(3)的读数、第一微位移传感器(5)和第二微位移传感器(6)的读数；

d.在读取并保存圆光栅(3)的读数、第一微位移传感器(5)和第二微位移传感器(6)的读数后，控制第一微位移传感器(5)和第二微位移传感器(6)同步退出到齿轮轮齿外的安全位置；

步骤四、数据处理

a.按照(3)式计算第一微位移传感器(5)和第二微位移传感器(6)读数下各齿的齿距累积偏差；

其中，对于左齿面测量，分别为第i圈第j齿位置时第一微位移传感器(5)的读数以及测得的齿距累积偏差，分别为第i圈第j齿位置时第二微位移传感器(6)的读数以及测得的齿距累积偏差；对于右齿面测量，分别为第i圈第j齿位置时第二微位移传感器(6)的读数以及测得的齿距累积偏差，分别为第i圈第j齿位置时第一微位移传感器(5)的读数以及测得的齿距累积偏差；

b.将(3)式计算得到的多圈齿距累积偏差按照圈数m取平均得到各个齿的平均齿距累积偏差，即：

其中，对于左齿面测量，为以第一微位移传感器(5)的读数计算得到的第1到第j齿的齿距累积偏差的平均值，为以第二微位移传感器(6)的读数计算得到的第k+1到第k+j齿的齿距累积偏差的平均值；对于右齿面测量，为以第二微位移传感器(6)的读数计算得到的第1到第j齿的齿距累积偏差的平均值，为以第一微位移传感器(5)的读数计算得到的第k+1到第k+j齿的齿距累积偏差的平均值；

c.将齿距累积偏差的平均值写成矩阵形式，

对于平均齿距累积偏差有：

即，为以平均齿距累积偏差构成的Z-1行的列向量；

对于平均齿距累积偏差有：

即，为以平均齿距累积偏差构成的Z-1行的列向量；

d.计算分离了测量仪器系统误差的各个齿的齿距偏差和齿距累积偏差

按照(7)式计算分离了测量仪器系统误差的各个齿的齿距偏差fpt：

其中:

为以各个齿的齿距偏差fpt构成的Z行的列向量；为由和0元素构成的一个Z行的列向量；为一分块矩阵构成的Z行Z列的方阵；为一个Z-1行、Z列的矩阵；A²为A¹循环右移k列后得到的矩阵；是一个全部元素都由1组成的1行Z列的行向量；

按照(8)式计算分离了测量仪器系统误差的各个齿的齿距累积偏差Fpk：

其中：

为由第1齿到第j齿的齿距累积偏差构成的Z-1行的列向量；为一个Z-1行Z列的下三角阵；

e.计算分离出的测量仪器的系统误差

按照(9)式，可以得到分离出的测量仪器的系统误差为：

其中，为由测量仪器系统误差对齿距累积偏差的影响量构成的Z-1行的列向量。