一种锥齿轮测量的安装距调整方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及精密测试技术与仪器领域，具体涉及一种锥齿轮测量中的安装距调整方法。
【背景技术】
[0002]齿轮是机械传动系统中不可或缺的部件。齿轮传动是广泛应用于机器和仪表中的一种重要传动形式。它用来传递位移、速度和动力。齿轮测量在齿轮制造中占有重要地位，没有先进的检测技术和仪器，不可能制造出质量优良的齿轮。强化并提高齿轮制造全过程的测量与监控技术水平得到了空前的重视，并成为确保齿轮质量的关键。
[0003]锥齿轮因载荷均匀、传动平稳、振动小、噪声低等特点，在汽车、工程机械、机床、航空、船舶等行业中得到广泛的应用。随着现代工业生产和科学技术的迅速发展，对齿轮传动的性能所提出的要求愈来愈高。作为重要传动部件的锥齿轮的传动平稳性和振动噪声是影响整机系统性能参数的重要因素之一。
[0004]影响锥齿轮的传动平稳性和振动噪声的因素，除了齿面本身的加工质量外，还与锥齿轮副的安装距有很密切的关系。安装距是保证齿轮正常工作的最重要的参数。由于零件的尺寸变化，每个齿轮的安装距会有所不同，因此如果只是按照图纸上标注的设计安装距装配锥齿轮副并进行检测，就不能有效保证测量结果的准确性。
【发明内容】
[0005]为解决【背景技术】中提出的技术问题，本发明提出了一种锥齿轮测量的安装距调整方法，通过对锥齿轮副的传动误差信号和振动信号进行处理，确定出锥齿轮副的最佳安装距。
[0006]本发明是采用如下技术手段实现的:
[0007]1】将被测锥齿轮副安装在单面啮合测量仪正交的两旋转主轴前端；
[0008]2】调整两旋转主轴的水平位置，使被测锥齿轮副在设计安装距位置相啮合；
[0009]3】设置安装距查找的中点、步距及查找点数；
[0010]4】在步骤3】中设置的各点位置下，进行低速下的单面啮合测量及结构振动测试，通过圆光栅采集齿轮副的传动误差信号，通过加速度传感器采集振动信号；
[0011]5】根据传动误差及振动，确定锥齿轮副的最佳安装距；
[0012]5.1将步骤4】测量得到的传动误差信号与振动信号进行频谱分析，得到前三次谐波的幅值；
[0013]5.2对各次谐波分别设置公差值及影响因子Q ;
[0014]5.3将各次谐波幅值除以公差值乘以相应的Q因子，得到传动误差或振动信号在各点的综合评价结果，比较各点综合评价结果的数值，最小值点的安装距即为锥齿轮副最佳安装距。
[0015]所述步骤4】中，要在较低的转速下，进行单面啮合测量及结构振动测试，实现传动误差信号与振动信号的同步采样。
[0016]由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是:
[0017]通过搜索式检测，对各点位传动误差信号和振动信号进行处理和计算，可以准确得到锥齿轮副的最佳啮合位置即锥齿轮的最佳安装距。将锥齿轮副在最佳安装距啮合进行测量，可以得到更为准确的误差信息，提高测量的精度和准确性。
【附图说明】
[0018]图1为本发明方法的步骤流程图。
[0019]图2为本发明采用的测量系统的机械结构示意图。
[0020]图3为安装距搜索式检查时查找点位的顺序图。
[0021]图4为最佳安装距质量因数F用传动误差信号计算的实例。
[0022]图5为最佳安装距质量因数F用振动信号计算的实例。
[0023]图6为谐波公差形式示意图。
【具体实施方式】
[0024]为使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例对本发明做进一步说明。【附图说明】用于解释本发明方法及实施例。
[0025]本发明的锥齿轮测量的安装距调整方法流程图如图1所示，本发明的具体实施步骤如下:
[0026]第一步:首先参照图2说明，本发明锥齿轮测量的安装距调整方法采用的是锥齿轮传动测量系统，该测量系统包括三个直线轴X、γ、z (又称G、V、H)和两个旋转轴A、C，进行测量的锥齿轮副安装在旋转轴A、C轴前端，实时转角由电主轴前端紧邻锥齿轮的圆光栅测量，两根直线运动轴G、Η由伺服电机结合滚珠丝杠推动滑块及其上的电主轴在直线导轨上运动，运动的距离则由与锥齿轮轴等高处的长光栅测量。将被测的锥齿轮副中的小轮安装在C轴前端，大轮安装在Α轴前端，调整G、H轴位置，使锥齿轮副在设计安装距位置啮合。
[0027]第二步:在测量系统的软件参数设置界面中设置安装距搜索式查找的中点、点数和步距。
[0028]第三步:开始安装距搜索，首先松开导轨，调整小轮位置至参数设置中的中点位置，通常中点位置为设计安装距位置。若小轮安装距减小Λ Η，为保持原节锥相切且侧隙不变，调整大轮安装距增大Λ Η.tg δ δ:为小轮的分度圆锥角。
[0029]第四步:夹紧导轨，在该位置进行单面啮合测量及结构振动测试，通过圆光栅和加速度传感器获取锥齿轮副在该位置的传动误差信号和振动信号。
[0030]第五步:重复第三步和第四步直至在所有设置的点位上完成测量，其中第三步的搜索式查找是一维上的搜索式查找，一维搜索法中常用的方法包括黄金分割法、二分法等，其中黄金分割法最为常用。该方法是在单谷值函数的搜索区间[a，b]内适当插入两点Ql、α2，并计算其函数值。<Μ、α2将区间分为三段。应用函数的单谷性质，通过函数值大小的比较，删去其中一段，使搜索区间得以缩短。然后再在保留下来的区间上作同样的处理，如此迭代下去，使搜索区间无限缩小，从而得到极小点的数值近似解。虽然该类方法可以帮助更高效的查找到搜索区间上的极小值点，但该类方法要求函数的性质必须为单谷值，而各点的传动误差曲线数值无法满足这一点要求，因此必须进行所有查找点的逐点检查。查找的点位顺序如图3所示，为正负方向上交替进行。
[0031]第六步:在得到所有点位的传动误差信号和振动信号之后，对得到的信号进行快速傅里叶变换，求得每个信号的前三次谐波幅值来计算该点位的质量因数F。质量因数F最小的位置处即为锥齿轮副的最佳安装距。质量因数F的计算以传动误差信号为例，如图4所示，以设计安装距为中点即0点，分别在0mm，+0.02mm, -0.02mm, +0.04mm, -0.04mm共五个位置进行检测，获取这五个位置的传动误差信号。在对传动误差信号进行快速傅里叶变换之后，可以得到每个点位上传动误差的前三次谐波的幅值，分别用氏、H2、氏表示一次、二次、三次谐波的幅值，用?\、T2、1~3表示一次、二次、三次谐波的谐波公差带的幅值，将各次谐波幅值、公差值与影响因子Q用下式计算得到质量因数F:
[0032]F = (H/L.Qi) + (H2/T2.Q2) + (H3/T3.Q3)
[0033]若发现传动误差数据在各点的变化不大时，选择将振动信号作为最佳安装距查找的依据，例如图5所示，分别在0mm，+0.05mm, -0.05mm, +0.10mm, -0.10mm五个位置进行振动测试，获取这五个点的振动信号。在对振动信号进行快速傅里叶变换之后，得到每个点位上振动信号的前三次谐波的幅值分别用氏、H2、氏表示一次、二次、三次谐波的幅值，用T 0T2、1~3表示一次、二次、三次谐波的谐波公差值，将各次谐波幅值、公差值与影响因子Q