(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210693859.X (22)申请日 2022.06.19 (71)申请人 北京工业大 学 地址 100124 北京市朝阳区平乐园10 0号 (72)发明人 石照耀　吕浩　孙衍强　 (74)专利代理 机构 北京思海天达知识产权代理 有限公司 1 1203 专利代理师 王兆波 (51)Int.Cl. G01B 21/20(2006.01) G06F 17/18(2006.01) G06F 30/17(2020.01) (54)发明名称 基于齿轮特征线统一模型的齿轮接触线测 量与评价方法 (57)摘要 本发明公开了基于齿轮特征线统一模型的 齿轮接触线测量与评价方法， 包括： 建立齿轮特 征线统一模 型； 建立基于齿轮特征线统一模型下 的齿轮接触线模 型； 基于齿轮特征线统一模型下 测量齿轮接触线； 定义齿轮接触线评价指标； 齿 轮接触线误差计算； 齿轮接触线误差质量评价。 该方法在传统渐开线测量的基础上增加沿齿轮 轴向的运动， 或者是在传统螺旋线测量的基础上 增加沿齿轮径向的运动。 该方法定义齿轮接触线 的评价指标和符号： 接触线总偏差、 接触线形状 偏差、 接触线倾斜偏差， 为后续的齿面质量评价 提供基础。 该方法基于测得的齿轮接触线， 根据 计算得到的偏差值和接触线本身的公差值来计 算左右齿面的质量 等级， 进而评定齿面质量。 权利要求书3页 说明书5页 附图4页 CN 115164808 A 2022.10.11 CN 115164808 A 1.基于齿轮特征线统一模型的齿轮接触线测量与评价方法， 其特征在于： 具体步骤如 下： 步骤1： 建立齿轮特 征线统一模型； 齿轮特征线统一模型的表示见公式(1) 其中， Yn， Zn为齿轮啮合坐标系下坐标轴； Yn沿齿轮齿廓的展开方 向； Zn沿齿轮的轴线方 向； L为展长； b为齿宽； βb为齿轮基圆螺旋角； δnorm为齿轮的齿面误差， 代表渐开线、 螺旋线、 法向啮合齿形和接触线四种不同的特征线误差； F()为齿面误差的函数表达； A、 B、 C为统一 模型的增益 参数； k为齿轮特 征线类型指示 参数； 步骤2： 建立基于齿轮特 征线统一模型 下的齿轮接触线模型； 根据步骤1建立的齿轮特征线方程， Yn是沿齿廓展开方向， 其中， rb为齿轮基 圆半径， 为齿轮的展角差； 当k ＝4时， 齿轮特 征线统一模型表示的齿面接触线方程 为： 步骤3： 基于齿轮特 征线统一模型 下测量齿轮接触线； 齿轮接触线测量通过齿轮测量中心测量设备， 控制测头沿公式(2)的齿轮接触线模型 在空间中运动； 将被测齿轮安装在齿轮测量测 量中心回转主轴 上， 齿轮与主轴之间无相对 滑动； 移动测头接触齿面， 规划测量中心测头的运动路径按照公式(2)的模型运动； 齿轮测 量中心的X轴 、 Z轴和回转轴联动， 测头在空间齿面上测量的轨 迹便是齿轮接触线； 步骤4： 定义齿轮接触线评价指标； 对步骤3测量得到的齿轮的接触线， 并对齿轮接触线误差进行定义： 包括接触线总偏差 FCL、 接触线形状偏差ffCL、 接触线倾 斜偏差fHCL； 步骤5： 齿轮接触线误差计算； 根据步骤3测量得到的齿轮接触线数据和步骤4对齿轮接触线误差的评定指标， 计算得 到齿面上接触线误差的各项偏差值； 步骤6： 齿轮接触线误差质量评价； 对于齿轮接触线总偏差， 齿面质量 等级由公式(3)计算得到； 其中， 为齿轮接触线总偏差公差等级的代号， Sf为齿轮接触线形状偏差的径向增益权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115164808 A 2系数， Tf为齿轮接触线形状偏差的轴向增益系数， SH为齿轮接触线倾斜偏差的径向增益系 数， TH为齿轮接触线倾斜偏 差的轴向增益系数， mn为齿轮的模 数， rm为齿轮的测量圆半径； 根 据公差等级的计算公式， 左齿面接触线总偏差的公差等级表示为 右齿面接触线总偏 差的公差等级表示 为 对于齿轮接触线形状偏差， 齿面质量 等级可由公式(4)计算得到： 其中， AfCL为齿轮接触线形状偏差公差等级的代号； Sf为齿轮接触线形状偏差的径向增 益系数， Tf为齿轮接触线形状偏差的轴向增益系数， mn为齿轮的模数， rm为齿轮的测量圆半 径； 根据公差等级的计算 公式， 左齿面接触线 形状偏差的公差等级表 示为 右齿面接触 线形状偏差的公差等级表示 为 对于齿轮接触线倾 斜偏差， 齿面质量 等级由公式(5)计算得到； 其中， 为齿轮接触线倾斜偏差公差等级的代号， SH为齿轮接触线倾斜偏差的径向增 益系数， TH为齿轮接触线倾斜偏差的轴向增益系数， mn为齿轮的模数， rm为齿轮的测量圆半 径； 根据公差等级的计算公式， 左齿 面接触线 倾斜偏差的公差等级表示为 右齿面接触 线倾斜偏差的公差等级表示 为 齿轮整体的齿面质量 等级由左右齿面评价 等级最高的一项确定， 表示 为： i为轮齿的个数； 一个齿轮的齿面质量评定至少选择均布的4个轮齿进行评价， 轮齿个 数取i＝4,5,6…。 2.根据权利要求1所述的基于齿轮特征线统一模型的齿轮接触线测量与评价方法， 其 特征在于： 在齿轮测量中心运动过程中， Yn轴的运动方式是沿齿轮齿廓的展长方向， 也就是 齿轮测量设备的X轴方向； Zn轴的运动方式是沿齿轮的齿宽方向， 也就是齿轮测量设备的Z 轴方向。 3.根据权利要求1所述的基于齿轮特征线统一模型的齿轮接触线测量与评价方法， 其 特征在于： 步骤4的齿轮接触线误差包括， 接触线总偏差FCL： 在接触线 评价范围内， 两条理论 齿轮接触线包络实测齿轮接触线， 两条理论接触线之间的距离就是齿轮接触线总偏差； 齿轮接触线形状偏差ffCL： 在齿轮接触线评价范围内， 两条平均齿轮接触线包络测量齿 轮接触线， 两条平均齿轮接触线之间的距离就是接触线形状偏差； 平均齿轮接触线是根据 评价范围内的实际测量接触线最小二乘计算得到的； 齿轮接触线倾斜偏差fHCL： 在齿轮接触线展长范围内， 平均齿轮接触线延长线相交于接权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115164808 A 3