[发明专利]大齿轮渐开线样板卧式测量方法、装置及装配方法

权利要求书

1.一种大齿轮渐开线样板卧式测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将大齿轮渐开线样板(1)卧式放置于V型座(2)和球头支撑座(4)上，其中V型座(2)支撑于大齿轮渐开线样板(1)的基准外圆柱面(1-2)，球头支撑座(4)支撑于待测齿面(1-1)的根部，大齿轮渐开线样板(1)的重心与球头支撑座(4)支撑点的连线垂直于基准外圆柱面(1-2)的中心轴线；在大齿轮渐开线样板(1)上，位于基准外圆柱面中心轴线与待测齿面(1-1)的根部之间，拟施加一竖直向下的与大齿轮渐开线样板基准外圆柱面中心轴线相距拟加载距离L_N的拟加载力F_N；

S2：以大齿轮渐开线样板(1)重力变形引起的待测齿面(1-1)齿廓总偏差最小为优化目标，计算所述拟加载力F_N的最优解为加载力F和拟加载距离L_N的最优解为加载距离L；

S3：根据所述大齿轮渐开线样板(1)的实际结构、球头支撑座处的支撑力及所述加载力F和加载距离L，利用有限元仿真，计算所述大齿轮渐开线样板(1)变形后的齿廓总偏差F_ɑ；

S4：当所述齿廓总偏差F_ɑ0.05μm，则采用加载力F和加载距离L进行加载，进而对待测齿面进行测量；

当所述齿廓总偏差F_ɑ≥0.05μm，则对加载力F和加载距离L进行调整；并根据调整后的加载力F和加载距离L，重新计算球头支撑座处的支撑力，再重复步骤S3利用有限元仿真，计算所述大齿轮渐开线样板(1)变形后的齿廓总偏差F_ɑ，直至所述齿廓总偏差F_ɑ0.05μm，则采用加载力F和加载距离L进行加载，进而对待测齿面进行测量。

2.根据权利要求1所述的一种大齿轮渐开线样板卧式测量方法，其特征在于，所述步骤S2包括如下步骤：

S2.1：将大齿轮渐开线样板(1)作为外伸梁；

将V型座(2)作为铰支座，铰支座的支反力为F₂；

将球头支撑作为滑动支座，滑动支座的支反力为F₄，滑动支座的支撑点距离基准外圆柱面中心轴线的力臂长度为l₄；

计算大齿轮渐开线样板(1)在铰支座外伸段的重力F₁、铰支座至滑动支座段的重力F₃、滑动支座外伸段的重力F₅，及铰支座外伸段、铰支座至滑动支座段、滑动支座外伸段的重心到大齿轮渐开线样板(1)基准外圆柱面中心轴线的力臂长度l₁、l₃、l₅；力F₁～F₅满足：

当L_Nl₃时，大齿轮渐开线样板(1)在F₁～F₂、F₂～F₃、F₃～F_N、F_N～F₄、F₄～F₅段的弯矩M₁(x)～M₅(x)满足：

其中，x为外伸梁的特征截面到F₁的力臂长度；

大齿轮渐开线样板(1)在F₁～F₂、F₂～F₃、F₃～F_N、F_N～F₄、F₄～F₅段的转角θ₁(x)～θ₅(x)满足：

其中，C₁、D₁、E₁、F₁、G₁为待定常数；

大齿轮渐开线样板(1)在F₁～F₂、F₂～F₃、F₃～F_N、F_N～F₄、F₄～F₅段的挠度w₁(x)～w₅(x)满足：

其中，C₂、D₂、E₂、F₂、G₂为待定常数；

转角和挠度的边界条件满足：

当L≤l₃时，

大齿轮渐开线样板(1)在F₁～F₂、F₂～F_N、F_N～F₃、F₃～F₄、F₄～F₅段的弯矩M₁(x)～M₅(x)满足：

其中，x为外伸梁的特征截面到F₁的力臂长度；

大齿轮渐开线样板(1)F₁～F₂、F₂～F_N、F_N～F₃、F₃～F₄、F₄～F₅段的转角θ₁(x)～θ₅(x)满足：

其中，C₁、D₁、E₁、F₁、G₁为待定常数；

大齿轮渐开线样板(1)在F₁～F₂、F₂～F_N、F_N～F₃、F₃～F₄、F₄～F₅段的挠度w₁(x)～w₅(x)满足：

其中，C₂、D₂、E₂、F₂、G₂为待定常数；

转角和挠度的边界条件满足：

进而联立式(1)与式(2)～(5)或式(1)与式(6)～(9)即可求得C₁、D₁、E₁、F₁、G₁、C₂、D₂、E₂、F₂、G₂及L在0～l₄范围内待测齿面(1-1)的挠度方程W₅；

S2.2：以大齿轮渐开线样板(1)重力变形引起的待测齿面(1-1)齿廓总偏差最小为优化目标，根据公式(10)计算所述加载力F和加载距离L；

其中，r_root为齿根圆半径，r_tip为齿顶圆半径，θ_root为待测齿面(1-1)在齿根部的展开角，θ_tip为待测齿面(1-1)在齿顶部的展开角。