一种具有周期性的螺旋齿轮标准样板与仪器校准方法与流程

本发明属于齿轮标准样板，具体涉及一种具有周期性的螺旋齿轮标准样板与仪器校准方法。

背景技术：

1、目前传统的单个齿面标准样板通常是单个曲面特征。若仪器在测量样板过程中，由于样板的装夹误差，样板空间姿态与仪器坐标系存在偏差。特别是面对不同测量原理、测量范围的仪器对象时，例如三坐标测量机、齿轮测量中心等仪器，装夹误差会引起齿轮样板中心线与仪器坐标系易朝着一个方向发生偏斜，随着样板被采样范围的增加，偏差会不断增加，这将导致样板的量值传递精度下降，并且面对不同仪器影响量不同，难以保障量值传递过程的一致性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种齿轮标准样板。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：一种具有周期性的螺旋齿轮标准样板，包括本体，所述本体表面加工有螺旋齿槽，所述螺旋齿槽具有两个侧壁面，至少其中一个侧壁面的表面为根据齿轮参数设计的周期性起伏曲面。

3、进一步的，所述周期性起伏曲面沿齿宽方向设置，和\或沿齿高方向设置。

4、进一步的，所述周期性起伏曲面为正弦曲面或余弦曲面。

5、进一步的，所述周期性起伏曲面为正弦曲面且沿齿宽方向设置，其上任意一条理论曲线具有如下表达式：

6、

7、式中，z表示沿齿宽方向的自变量；y表示沿齿高方向的因变量；x表示沿槽宽方向的因变量；β表示齿轮的螺旋角，a1表示振幅，ω1表示角频率，表示初相位，计算公式分别如下：

8、

9、

10、

11、式中，t1、k1均为按需设置的正整数；l1表示槽宽。

12、进一步的，所述述周期性起伏曲面为正弦曲面且沿齿高方向设置，其上任意一条理论曲线具有如下表达式：

13、

14、式中，β表示齿轮的螺旋角，y表示沿齿高方向的自变量，z表示沿齿宽方向的因变量；x表示沿槽宽方向的因变量；

15、a2表示振幅，ω2表示角频率，表示初相位，计算公式分别如下：

16、

17、

18、

19、式中，t2、k2均为按需设置的正整数；l2表示齿高。

20、本发明还提供一种仪器校准方法，采用本发明所述的具有周期性的螺旋齿轮标准样板进行校准，对所述具有周期性的螺旋齿轮标准样板上的螺旋齿槽侧壁面进行采样，根据采样数据得到呈周期性起伏的拟合曲线，比较所述拟合曲线与理论曲线，根据拟合曲线与理论曲线的振幅偏差确定测量误差。

21、进一步的，根据最大振幅偏差确定测量误差。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

23、1、本发明齿槽的侧壁面设置周期性起伏曲面，既保留了螺旋齿槽的上侧壁面的螺旋特征又呈现了正弦周期性变化规律，使得采样路径在往一个方向偏离后，能够反向偏离回来，周期性重复消除采样路径的偏离，削弱了装夹误差对测量误差的影响，能够提高量值传递精度。

24、2、本发明通过振幅偏差来表达误差，克服了因采样路径偏离带来的误差，能够更加准确的表达误差。

25、3、仪器在对本发明的具有周期性的螺旋齿轮标准样板进行测试时，不仅通过周期性特征自动规划采样路径，同时能够通过周期性特征消除样板姿态与仪器坐标系误差随着齿面特征变大而增大的问题，样板所适用的仪器测量范围更大。

技术特征：

1.一种具有周期性的螺旋齿轮标准样板，其特征在于，包括本体，所述本体表面加工有螺旋齿槽，所述螺旋齿槽具有两个侧壁面，至少其中一个侧壁面的表面为根据齿轮参数设计的周期性起伏曲面。

2.根据权利要求1所述的具有周期性的螺旋齿轮标准样板，其特征在于：所述周期性起伏曲面沿齿宽方向设置，和\或沿齿高方向设置。

3.根据权利要求1所述的具有周期性的螺旋齿轮标准样板，其特征在于：所述周期性起伏曲面为正弦曲面或余弦曲面。

4.根据权利要求1所述的具有周期性的螺旋齿轮标准样板，其特征在于：所述周期性起伏曲面为正弦曲面且沿齿宽方向设置，其上任意一条理论曲线具有如下表达式：

5.根据权利要求1所述的具有周期性的螺旋齿轮标准样板，其特征在于：所述述周期性起伏曲面为正弦曲面且沿齿高方向设置，其上任意一条理论曲线具有如下表达式：

6.一种仪器校准方法，其特征在于：采用如权利要求1～5任一所述的具有周期性的螺旋齿轮标准样板进行校准，对所述具有周期性的螺旋齿轮标准样板上的螺旋齿槽侧壁面进行采样，根据采样数据得到呈周期性起伏的拟合曲线，比较所述拟合曲线与理论曲线，根据拟合曲线与理论曲线的振幅偏差确定测量误差。

7.根据权利要求6所述的仪器校准方法，其特征在于：根据最大振幅偏差确定测量误差。

技术总结
本发明属于齿轮标准样板技术领域，具体涉及一种具有周期性的螺旋齿轮标准样板与仪器校准方法，包括本体，所述本体表面加工有螺旋齿槽，所述螺旋齿槽具有两个侧壁面，至少其中一个侧壁面的表面为根据齿轮参数设计的周期性起伏曲面。对所述具有周期性的螺旋齿轮标准样板上的螺旋齿槽侧壁面进行采样，根据采样数据得到呈周期性起伏的拟合曲线，比较所述拟合曲线与理论曲线，根据拟合曲线与理论曲线的振幅偏差确定测量误差。本发明通过设置周期性起伏曲面使得采样路径在往一个方向偏离后，能够反向偏离回来，周期性重复消除采样路径的偏离，能够提高量值传递精度。本发明通过振幅偏差来表达误差，克服了因采样路径偏离带来的误差，能够更加准确的表达误差。

技术研发人员：周森,陶磊,冉小鸿,霍春林,周进
受保护的技术使用者：重庆市计量质量检测研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5