[发明专利]一种免安装调整的大齿轮测量方法

摘要

一种免安装调整的大齿轮测量方法，属于齿轮测量领域。大齿轮尺寸和重量达到了超常规程度，按传统测量方法，测量前须对齿轮工件调整和对齐，过程费时费力，本发明方法免除了对齿轮工件调整对齐工序，直接测量工件基准轴线相对测量仪器的倾斜量，通过倾斜量计算并修正特征点和特征线的理论测量点坐标，最后把修正后的测量点坐标输入测量仪器程序中实现正确的特征点和特征线测量采样，采样数据无需进行数据补偿，直接可按传统误差评价方法进行计算。本发明方法也适用于利用顶尖对齿轮定位的场合，可以修正上下顶尖不同轴所带来的齿轮倾斜误差，保证了测量结果的准确性。

主权项

1.一种免安装调整大齿轮测量方法，其特征在于：免除了在测量前对齿轮工件进行调整对齐工序，通过测量基准轴线倾斜量后对理论测量点坐标值进行修正得到实际测量点坐标值，将实际测量点坐标值输入专用测量软件完成齿轮各项误差测量；具体过程按如下步骤实现：1）将被测齿轮工件（1）安装在齿轮测量中心（2）的旋转平台（3）上，无需调整被测齿轮工件1相对测量仪器（2）的位置姿态，此时被测齿轮（1）相对仪器倾斜；2）根据被测齿轮工件（1）的结构可有两种方式确定其轴线：i)被测齿轮工件（1）无芯轴；通过测量仪器（2）在被测齿轮（1）上端的基准平面和基准圆柱面分别测量若干点，利用平面测量点通过最小二乘法拟合平面并得到平面法向矢量，利用圆柱面测量点通过最小二乘法拟合得到最小二乘圆心；过最小二乘圆心可以唯一得到一条平行平面法向矢量的轴线，该轴线即为齿轮轴线Z₁；利用测量仪器（2）在齿轮齿面上任意测量一个点，通过该点存在垂直齿轮轴线Z₁的轴线Y₁，轴线Y₁和齿轮轴线Z₁的交点定为坐标原点O₁，轴线X₁则通过右手准则确定；这样就建立了被测齿轮1的坐标系（O₁;X₁,Y₁,Z₁)；ii)被测齿轮工件1有芯轴；通过测量仪器（2）在被测齿轮（1）芯轴的上端基准圆柱面和下端基准圆柱面分别测量若干点，对所有测量点进行最小二乘圆柱拟合得到齿轮轴线Z₁的矢量。利用测量仪器2在齿轮齿面上任意测量一个点，通过该点存在垂直齿轮轴线Z₁的轴线Y₁，轴线Y₁和齿轮轴线Z₁的交点定为坐标原点O₁，轴线X₁则通过右手准则确定。这样就建立了被测齿轮1的坐标系（O₁;X₁,Y₁,Z₁)；3）建立被测齿轮1坐标系相对测量仪器2坐标系的坐标变换矩阵；由被测齿轮坐标系的X₁、Y₁和Z₁轴方向向量可以求出各轴的方向角，由方向角即可建立被测齿轮1坐标系相对测量仪器2坐标系的坐标变换矩阵：X0Y0Z01=cosα1cosα2cosα3xO10cosβ1cosβ2cosβ3yO10cosγ1cosγ2cosγ3zO100001X1Y1Z11]]>上式中，α₁、β₁、γ₁是X₁轴与测量仪器2坐标系三轴的夹角；α₂、β₂、γ₂是Y₁轴与测量仪器2坐标系三轴的夹角；α₃、β₃、γ₃是Y₁轴与测量仪器2坐标系三轴的夹角。4）依据齿轮基本参数，通过下面的齿轮渐开线方程计算齿轮齿廓测量点的坐标值P_i(x_i,y_i)和螺旋线测量点坐标值H_i(x_i,y_i)。5）把步骤4）计算得到的齿廓测量点坐标值代入步骤3）的坐标变换矩阵，同时代入待测齿廓所处截面位置z₁，最后得到齿廓实际测量点坐标值P_i′(x_i′,y_i′,z_i′)。6）把步骤4）计算的螺旋线测量点坐标值代入步骤3）的坐标变换矩阵，同时代入Y₁-Z₁平面所处的X₁轴坐标x₁,最后得到实际测量点坐标值H_i′(x_i′,y_i′,z_i′)。6）将坐标值P_i′(x_i′,y_i′,z_i′)和H_i′(x_i′,y_i′,z_i′)输入到齿轮测量中心（2）中，控制测量轴三轴联动开展测量，得到齿轮齿廓和螺旋线误差。