齒輪加工與測(cè)試(2015-4-3)講述

1、基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)試?yán)碚撆c技術(shù)研究基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)試?yán)碚撆c技術(shù)研究大連理工大學(xué)高精度齒輪研究室 內(nèi)內(nèi) 容容 提提 要要基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x誤差源分析與測(cè)量不確定度評(píng)價(jià)基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x誤差源分析與測(cè)量不確定度評(píng)價(jià)基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量方法與測(cè)量?jī)x器研究基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量方法與測(cè)量?jī)x器研究緒緒 論論基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x部分關(guān)鍵技術(shù)研究基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x部分關(guān)鍵技術(shù)研究測(cè)量數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的研制測(cè)量數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的研制基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x誤差補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)與量值比對(duì)基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x誤差補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)與量值比對(duì)結(jié)結(jié) 論論 課題來源課題來源國(guó)家自然科學(xué)基金國(guó)家自然科學(xué)基金 “ “基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)試技術(shù)基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)試技術(shù)”基準(zhǔn)

2、級(jí)（基準(zhǔn)級(jí)（1 1級(jí)精度）漸開線齒廓的檢測(cè)儀器不成熟級(jí)精度）漸開線齒廓的檢測(cè)儀器不成熟齒輪測(cè)試技術(shù)是提高齒輪制造質(zhì)量的一個(gè)重要環(huán)節(jié)齒輪測(cè)試技術(shù)是提高齒輪制造質(zhì)量的一個(gè)重要環(huán)節(jié) 課題背景課題背景 緒緒 論論奠定高水準(zhǔn)的漸開線檢驗(yàn)基礎(chǔ)和傳遞基準(zhǔn)奠定高水準(zhǔn)的漸開線檢驗(yàn)基礎(chǔ)和傳遞基準(zhǔn)使?jié)u開線測(cè)量精度達(dá)到國(guó)際前列使?jié)u開線測(cè)量精度達(dá)到國(guó)際前列 課題研究意義課題研究意義漸開線圓柱齒輪的齒廓檢驗(yàn)是難度較大的測(cè)試技術(shù)問題漸開線圓柱齒輪的齒廓檢驗(yàn)是難度較大的測(cè)試技術(shù)問題齒輪是機(jī)械制造領(lǐng)域中重要的基礎(chǔ)件與傳動(dòng)件齒輪是機(jī)械制造領(lǐng)域中重要的基礎(chǔ)件與傳動(dòng)件測(cè)量原理：測(cè)量原理：比較測(cè)量比較測(cè)量嚙合運(yùn)動(dòng)測(cè)量嚙合運(yùn)動(dòng)測(cè)量模型化

3、測(cè)量模型化測(cè)量技術(shù)手段：技術(shù)手段：機(jī)械為主機(jī)械為主機(jī)電結(jié)合機(jī)電結(jié)合信息技術(shù)信息技術(shù) 1.1.1 1.1.1 齒輪測(cè)量技術(shù)的發(fā)展齒輪測(cè)量技術(shù)的發(fā)展1.1 齒輪測(cè)量技術(shù)與儀器的發(fā)展現(xiàn)狀齒輪測(cè)量技術(shù)與儀器的發(fā)展現(xiàn)狀1.1.2 1.1.2 齒輪測(cè)量技術(shù)與儀器分類齒輪測(cè)量技術(shù)與儀器分類齒輪單項(xiàng)幾何形狀誤差測(cè)量齒輪單項(xiàng)幾何形狀誤差測(cè)量齒距偏差測(cè)量齒距偏差測(cè)量齒向偏差測(cè)量齒向偏差測(cè)量齒廓偏差測(cè)量齒廓偏差測(cè)量齒輪綜合誤差測(cè)量齒輪綜合誤差測(cè)量齒輪單面嚙合測(cè)量齒輪單面嚙合測(cè)量 齒輪雙面嚙合測(cè)量齒輪雙面嚙合測(cè)量 齒輪整體誤差測(cè)量齒輪整體誤差測(cè)量1.2漸開線齒廓偏差測(cè)量技術(shù)與儀器漸開線齒廓偏差測(cè)量技術(shù)與儀器 齒廓總偏

4、差齒廓總偏差 - - 在齒形端截面上，計(jì)值范圍內(nèi)包容實(shí)際齒廓跡線的兩條設(shè)在齒形端截面上，計(jì)值范圍內(nèi)包容實(shí)際齒廓跡線的兩條設(shè)計(jì)齒廓跡線間的法向距離計(jì)齒廓跡線間的法向距離 齒廓形狀偏差齒廓形狀偏差 - - 在計(jì)值范圍內(nèi)，包容實(shí)際齒廓跡線的兩條與平均齒廓跡在計(jì)值范圍內(nèi)，包容實(shí)際齒廓跡線的兩條與平均齒廓跡線完全相同的曲線間的距離線完全相同的曲線間的距離 齒廓傾斜偏差齒廓傾斜偏差 - - 在計(jì)值范圍的兩端與平均齒廓跡線相交的兩條設(shè)計(jì)齒廓在計(jì)值范圍的兩端與平均齒廓跡線相交的兩條設(shè)計(jì)齒廓跡線間的距離跡線間的距離漸開線齒廓測(cè)量方法漸開線齒廓測(cè)量方法標(biāo)準(zhǔn)曲線法標(biāo)準(zhǔn)曲線法標(biāo)準(zhǔn)軌跡法標(biāo)準(zhǔn)軌跡法其它其它基于激光技術(shù)測(cè)

5、量法基于激光技術(shù)測(cè)量法 主要用于小模數(shù)齒輪的檢測(cè)，測(cè)量精度較低主要用于小模數(shù)齒輪的檢測(cè)，測(cè)量精度較低 將實(shí)際齒廓投影或攝像，與理論齒廓進(jìn)行比較將實(shí)際齒廓投影或攝像，與理論齒廓進(jìn)行比較1.2.1 1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線法標(biāo)準(zhǔn)曲線法1.2漸開線齒廓偏差測(cè)量技術(shù)與儀器漸開線齒廓偏差測(cè)量技術(shù)與儀器 投影比較法投影比較法 齒輪的寬度、齒輪表面質(zhì)量、放大齒輪的寬度、齒輪表面質(zhì)量、放大倍數(shù)選擇、標(biāo)準(zhǔn)齒廓圖變形等因素倍數(shù)選擇、標(biāo)準(zhǔn)齒廓圖變形等因素對(duì)測(cè)量影響較大對(duì)測(cè)量影響較大受受CCD誤差、光學(xué)系統(tǒng)誤差及齒輪安誤差、光學(xué)系統(tǒng)誤差及齒輪安裝定位誤差等因素的影響較大裝定位誤差等因素的影響較大 基于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的齒形

6、測(cè)量法基于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的齒形測(cè)量法 根據(jù)漸開線展成原理，將被測(cè)齒形與儀器復(fù)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)漸開線軌跡進(jìn)行根據(jù)漸開線展成原理，將被測(cè)齒形與儀器復(fù)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)漸開線軌跡進(jìn)行比較比較 機(jī)械展成法機(jī)械展成法 標(biāo)準(zhǔn)漸開線由精密機(jī)械機(jī)構(gòu)來獲得標(biāo)準(zhǔn)漸開線由精密機(jī)械機(jī)構(gòu)來獲得 單盤式單盤式圓盤杠桿式圓盤杠桿式 電子展成法電子展成法標(biāo)準(zhǔn)漸開線由電子展成機(jī)構(gòu)形成標(biāo)準(zhǔn)漸開線由電子展成機(jī)構(gòu)形成 齒輪測(cè)量中心齒輪測(cè)量中心坐標(biāo)測(cè)量機(jī)坐標(biāo)測(cè)量機(jī)1.2.2 1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)軌跡法標(biāo)準(zhǔn)軌跡法1.2漸開線齒廓偏差測(cè)量技術(shù)與儀器漸開線齒廓偏差測(cè)量技術(shù)與儀器 單盤式漸開線齒形測(cè)量?jī)x單盤式漸開線齒形測(cè)量?jī)x 完全符合漸開線展成原理完全符合漸開線展

7、成原理 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量尺寸鏈短結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量尺寸鏈短 易達(dá)到較高測(cè)量精度易達(dá)到較高測(cè)量精度哈量哈量3202G3202G單盤式漸開線測(cè)試儀單盤式漸開線測(cè)試儀 機(jī)械展成法機(jī)械展成法1.2漸開線齒廓偏差測(cè)量技術(shù)與儀器漸開線齒廓偏差測(cè)量技術(shù)與儀器 圓盤杠桿式漸開線齒形測(cè)量?jī)x圓盤杠桿式漸開線齒形測(cè)量?jī)x 杠桿調(diào)節(jié)不同的基圓直徑杠桿調(diào)節(jié)不同的基圓直徑, ,不需更換基圓盤不需更換基圓盤 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，測(cè)量受溫度變化影響較大結(jié)構(gòu)復(fù)雜，測(cè)量受溫度變化影響較大 測(cè)量精度不高測(cè)量精度不高哈量萬(wàn)能漸開線檢查儀哈量萬(wàn)能漸開線檢查儀32011.2.2 1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)軌跡法標(biāo)準(zhǔn)軌跡法長(zhǎng)春光機(jī)所長(zhǎng)春光機(jī)所精化精化 Maag FP

8、60測(cè)量測(cè)量m=2, Z=60齒輪齒輪U99=0.72m 多采用電子展成法測(cè)量漸開線齒廓多采用電子展成法測(cè)量漸開線齒廓 測(cè)量精度由測(cè)頭、光柵及導(dǎo)向機(jī)構(gòu)決定測(cè)量精度由測(cè)頭、光柵及導(dǎo)向機(jī)構(gòu)決定 采用坐標(biāo)修正，實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量采用坐標(biāo)修正，實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量 具有多功能性具有多功能性l CNC齒輪測(cè)量中心齒輪測(cè)量中心 電子展成法電子展成法1.2漸開線齒廓偏差測(cè)量技術(shù)與儀器漸開線齒廓偏差測(cè)量技術(shù)與儀器Gleason GMX 275齒輪測(cè)量中心齒輪測(cè)量中心 模擬量測(cè)量頭，可選擇掃描或單點(diǎn)采模擬量測(cè)量頭，可選擇掃描或單點(diǎn)采樣方式，可以按樣方式，可以按0.1間距轉(zhuǎn)動(dòng)間距轉(zhuǎn)動(dòng) 儀器等級(jí)達(dá)到儀器等級(jí)達(dá)到VDI/VDE

9、規(guī)定的規(guī)定的1級(jí)級(jí) 空間測(cè)量不確定度為空間測(cè)量不確定度為(2.3+L/200)m 1.2.2 1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)軌跡法標(biāo)準(zhǔn)軌跡法哈量哈量3903A齒輪測(cè)量中心齒輪測(cè)量中心 建立動(dòng)態(tài)補(bǔ)償模型，拓展建立動(dòng)態(tài)補(bǔ)償模型，拓展電感測(cè)頭的動(dòng)態(tài)響應(yīng)范圍電感測(cè)頭的動(dòng)態(tài)響應(yīng)范圍 新式方型布局新式方型布局 徑向傳動(dòng)采用密珠短導(dǎo)軌徑向傳動(dòng)采用密珠短導(dǎo)軌加測(cè)桿移動(dòng)鎖緊結(jié)構(gòu)加測(cè)桿移動(dòng)鎖緊結(jié)構(gòu) l 坐標(biāo)測(cè)量機(jī)坐標(biāo)測(cè)量機(jī) 專用齒輪測(cè)量軟件專用齒輪測(cè)量軟件 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)與測(cè)量機(jī)同步運(yùn)動(dòng)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)與測(cè)量機(jī)同步運(yùn)動(dòng) 實(shí)現(xiàn)展成法測(cè)量漸開線齒形實(shí)現(xiàn)展成法測(cè)量漸開線齒形ZEISS UPMC 850坐標(biāo)測(cè)量機(jī)坐標(biāo)測(cè)量機(jī) 國(guó)產(chǎn)國(guó)產(chǎn)CNCCNC

10、齒輪測(cè)量中心的差距齒輪測(cè)量中心的差距 高端齒輪測(cè)量能力高端齒輪測(cè)量能力 測(cè)量穩(wěn)定性測(cè)量穩(wěn)定性 測(cè)量軟件測(cè)量軟件 測(cè)頭不垂直于齒面測(cè)頭不垂直于齒面 測(cè)量時(shí)需要多根探針探測(cè)，或采用測(cè)頭測(cè)量時(shí)需要多根探針探測(cè)，或采用測(cè)頭回轉(zhuǎn)體使測(cè)頭轉(zhuǎn)過所需角度回轉(zhuǎn)體使測(cè)頭轉(zhuǎn)過所需角度 控制軟件與數(shù)據(jù)處理軟件均比較復(fù)雜控制軟件與數(shù)據(jù)處理軟件均比較復(fù)雜()coscosfyyy 坐標(biāo)測(cè)量機(jī)坐標(biāo)測(cè)量機(jī) 1.2漸開線齒廓偏差測(cè)量技術(shù)與儀器漸開線齒廓偏差測(cè)量技術(shù)與儀器1.2.3 1.2.3 坐標(biāo)法坐標(biāo)法 極坐標(biāo)齒輪測(cè)量中心極坐標(biāo)齒輪測(cè)量中心HOFLER ZP系列系列成都工具研究所成都工具研究所CEN450 Klingelnbe

11、rg PEC33產(chǎn)品：產(chǎn)品： 不需要切向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)不需要切向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)處理復(fù)雜，兩軸位移非線性數(shù)據(jù)處理復(fù)雜，兩軸位移非線性 對(duì)徑向及測(cè)頭相對(duì)于齒輪軸線的位置精度要求較高對(duì)徑向及測(cè)頭相對(duì)于齒輪軸線的位置精度要求較高 適合中等精度齒形測(cè)量適合中等精度齒形測(cè)量齒形上點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)與理論坐標(biāo)進(jìn)行比較齒形上點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)與理論坐標(biāo)進(jìn)行比較 用于基準(zhǔn)傳遞、漸開線樣板檢測(cè)用于基準(zhǔn)傳遞、漸開線樣板檢測(cè) 采用高精度氣浮主軸、導(dǎo)軌、長(zhǎng)光柵與圓編碼器采用高精度氣浮主軸、導(dǎo)軌、長(zhǎng)光柵與圓編碼器 采用激光測(cè)長(zhǎng)系統(tǒng)進(jìn)行齒面精度檢測(cè)采用激光測(cè)長(zhǎng)系統(tǒng)進(jìn)行齒面精度檢測(cè) 測(cè)量重復(fù)精度為測(cè)量重復(fù)精度為

12、0.3m 大阪精機(jī)大阪精機(jī)CNCCNC高精度齒輪測(cè)量?jī)x高精度齒輪測(cè)量?jī)x 德國(guó)德國(guó)PTB齒輪測(cè)試儀齒輪測(cè)試儀 坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、精密轉(zhuǎn)臺(tái)、激光干涉儀坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、精密轉(zhuǎn)臺(tái)、激光干涉儀1.2.4 1.2.4 基于激光技術(shù)測(cè)量法基于激光技術(shù)測(cè)量法 日本京都大學(xué)漸開線測(cè)量?jī)x日本京都大學(xué)漸開線測(cè)量?jī)x 雙基圓盤測(cè)量原理、雙基圓盤測(cè)量原理、 激光干涉儀測(cè)量激光干涉儀測(cè)量齒面、齒面、 測(cè)量重復(fù)精度為測(cè)量重復(fù)精度為0.1m1.2漸開線齒廓偏差測(cè)量技術(shù)與儀器漸開線齒廓偏差測(cè)量技術(shù)與儀器KAPP數(shù)控磨齒機(jī)在機(jī)測(cè)量數(shù)控磨齒機(jī)在機(jī)測(cè)量 直接將齒輪測(cè)量裝置集成于齒輪加工機(jī)床直接將齒輪測(cè)量裝置集成于齒輪加工機(jī)床 齒輪加工后不用拆卸

13、，在機(jī)床上進(jìn)行測(cè)量齒輪加工后不用拆卸，在機(jī)床上進(jìn)行測(cè)量 根據(jù)測(cè)量結(jié)果對(duì)機(jī)床參數(shù)及時(shí)調(diào)整修正根據(jù)測(cè)量結(jié)果對(duì)機(jī)床參數(shù)及時(shí)調(diào)整修正 機(jī)床本身的原始誤差、附加裝置的誤差影響較大機(jī)床本身的原始誤差、附加裝置的誤差影響較大1.2.5 1.2.5 齒輪在機(jī)測(cè)量齒輪在機(jī)測(cè)量1.2漸開線齒廓偏差測(cè)量技術(shù)與儀器漸開線齒廓偏差測(cè)量技術(shù)與儀器1.2.6 1.2.6 單面嚙合整體測(cè)量單面嚙合整體測(cè)量 采用跳牙蝸桿與被測(cè)齒輪嚙合采用跳牙蝸桿與被測(cè)齒輪嚙合 對(duì)齒輪齒面進(jìn)行滾動(dòng)點(diǎn)掃描測(cè)量對(duì)齒輪齒面進(jìn)行滾動(dòng)點(diǎn)掃描測(cè)量 德國(guó)德國(guó)FRENCO URM齒輪誤差滾動(dòng)掃描測(cè)量?jī)x齒輪誤差滾動(dòng)掃描測(cè)量?jī)x 原理完全符合齒輪整體誤差測(cè)量技術(shù)原理

14、完全符合齒輪整體誤差測(cè)量技術(shù) 平行軸齒輪式齒輪整體誤差測(cè)量?jī)x平行軸齒輪式齒輪整體誤差測(cè)量?jī)x 成都工具研究所成都工具研究所CNC蝸桿式齒輪整體誤差測(cè)量?jī)x蝸桿式齒輪整體誤差測(cè)量?jī)x 內(nèi)內(nèi) 容容 提提 要要基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x誤差源分析與測(cè)量不確定度評(píng)價(jià)基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x誤差源分析與測(cè)量不確定度評(píng)價(jià)基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量方法與測(cè)量?jī)x器研究基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量方法與測(cè)量?jī)x器研究緒緒 論論基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x部分關(guān)鍵技術(shù)研究基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x部分關(guān)鍵技術(shù)研究測(cè)量數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的研制測(cè)量數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的研制基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x誤差補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)與量值比對(duì)基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x誤差補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)與量值比對(duì)結(jié)結(jié) 論論2.1各種超精密漸

15、開線齒形量?jī)x測(cè)量原理分析各種超精密漸開線齒形量?jī)x測(cè)量原理分析 芯軸由于受彈簧力作用會(huì)發(fā)生變形芯軸由于受彈簧力作用會(huì)發(fā)生變形 基圓盤存在制造誤差基圓盤存在制造誤差 儀器的導(dǎo)軌與導(dǎo)尺存在著平行度誤差儀器的導(dǎo)軌與導(dǎo)尺存在著平行度誤差 測(cè)頭位置調(diào)整困難，且測(cè)量過程中存在阿貝誤差的影響測(cè)頭位置調(diào)整困難，且測(cè)量過程中存在阿貝誤差的影響 單盤式漸開線量?jī)x單盤式漸開線量?jī)x 傳遞環(huán)節(jié)比較復(fù)雜，誤差源相對(duì)較多傳遞環(huán)節(jié)比較復(fù)雜，誤差源相對(duì)較多 儀器產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)漸開線軌跡是斷續(xù)的儀器產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)漸開線軌跡是斷續(xù)的 直線導(dǎo)軌與旋轉(zhuǎn)主軸的制造與調(diào)整精度對(duì)測(cè)量結(jié)果影響較大直線導(dǎo)軌與旋轉(zhuǎn)主軸的制造與調(diào)整精度對(duì)測(cè)量結(jié)果影響較大 存

16、在著阿貝誤差的影響存在著阿貝誤差的影響 電子展成式量?jī)x電子展成式量?jī)x 單盤式和電子展成式漸開線測(cè)量?jī)x測(cè)量精度相差不大單盤式和電子展成式漸開線測(cè)量?jī)x測(cè)量精度相差不大 單盤式只是在測(cè)量自動(dòng)化和多功能性等方面不如電子展成式單盤式只是在測(cè)量自動(dòng)化和多功能性等方面不如電子展成式 單盤式漸開線測(cè)量?jī)x制造成本遠(yuǎn)低于電子展成式量?jī)x單盤式漸開線測(cè)量?jī)x制造成本遠(yuǎn)低于電子展成式量?jī)x2.2 基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x結(jié)構(gòu)與測(cè)量原理基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x結(jié)構(gòu)與測(cè)量原理由基座、測(cè)量架、基圓盤與齒輪組件、基準(zhǔn)板及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等部件組成由基座、測(cè)量架、基圓盤與齒輪組件、基準(zhǔn)板及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等部件組成測(cè)量?jī)x基座采用花崗巖制作，具有良好的吸震性與熱

17、穩(wěn)定性測(cè)量?jī)x基座采用花崗巖制作，具有良好的吸震性與熱穩(wěn)定性基準(zhǔn)導(dǎo)尺采用基準(zhǔn)導(dǎo)尺采用GCr15軸承鋼制作，經(jīng)過精密研磨，平面度誤差小于軸承鋼制作，經(jīng)過精密研磨，平面度誤差小于1m 與單盤式漸開線測(cè)試儀相比與單盤式漸開線測(cè)試儀相比 導(dǎo)尺與導(dǎo)軌同一化導(dǎo)尺與導(dǎo)軌同一化 芯軸處于自由狀態(tài)芯軸處于自由狀態(tài) 主軸與芯軸變成一根主軸與芯軸變成一根 避免了阿貝誤差避免了阿貝誤差 與電子展成式漸開線測(cè)試儀相比與電子展成式漸開線測(cè)試儀相比 標(biāo)準(zhǔn)漸開線軌跡連續(xù)標(biāo)準(zhǔn)漸開線軌跡連續(xù) 結(jié)構(gòu)上環(huán)節(jié)少結(jié)構(gòu)上環(huán)節(jié)少 基圓盤可與齒輪相同材料基圓盤可與齒輪相同材料 無阿貝誤差無阿貝誤差2.3 漸開線齒形最佳測(cè)量原理的分析漸開線齒形最

18、佳測(cè)量原理的分析 基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x優(yōu)點(diǎn)基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x優(yōu)點(diǎn)單盤式單盤式雙盤式雙盤式電子展成式電子展成式基于激光技術(shù)測(cè)量法基于激光技術(shù)測(cè)量法測(cè)量精度測(cè)量精度自動(dòng)化性能自動(dòng)化性能制造經(jīng)濟(jì)性制造經(jīng)濟(jì)性表中：低表中：低 高高 更高更高 最高最高2.4 測(cè)量支架機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與精度分析測(cè)量支架機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與精度分析測(cè)量支架機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)測(cè)量支架機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 采用精密斜塊調(diào)整測(cè)頭位置的高度，斜塊采用精密斜塊調(diào)整測(cè)頭位置的高度，斜塊傾斜比例為傾斜比例為1:20，高度調(diào)整范圍為，高度調(diào)整范圍為1mm采用雙彈簧片式鉸鏈結(jié)構(gòu)微位移傳遞杠桿采用雙彈簧片式鉸鏈結(jié)構(gòu)微位移傳遞杠桿微位移傳遞杠桿位移傳遞精度分析微位移傳遞杠桿位移傳遞精度

19、分析 22111111()()()nbk nbObkmkmO的移動(dòng)距離的移動(dòng)距離11yk xb4115.07 106FkEI ymxn22(cossin )cossinkmk2222cossinsincoscossinbh kk khknk B處撓曲線切線方程處撓曲線切線方程E處撓曲線切線方程處撓曲線切線方程 內(nèi)內(nèi) 容容 提提 要要基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x誤差源分析與測(cè)量不確定度評(píng)價(jià)基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x誤差源分析與測(cè)量不確定度評(píng)價(jià)基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量方法與測(cè)量?jī)x器研究基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量方法與測(cè)量?jī)x器研究緒緒 論論基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x部分關(guān)鍵技術(shù)研究基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x部分關(guān)鍵技術(shù)研究測(cè)量數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的研制

20、測(cè)量數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的研制基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x誤差補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)與量值比對(duì)基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x誤差補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)與量值比對(duì)結(jié)結(jié) 論論3.1 基圓盤、齒輪及芯軸的精確配位與安裝基圓盤、齒輪及芯軸的精確配位與安裝 在部件的裝配過程中，充分分析各個(gè)零部件誤差大小、方向及對(duì)測(cè)量結(jié)果在部件的裝配過程中，充分分析各個(gè)零部件誤差大小、方向及對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，設(shè)法使各個(gè)誤差量在裝配后相互抵消與補(bǔ)償，即可提高組件裝配后的影響，設(shè)法使各個(gè)誤差量在裝配后相互抵消與補(bǔ)償，即可提高組件裝配后的整體精度的整體精度231 ()ab eaeeb231 ()ab eaeeeb231 ()ab eaeeb231 ()ab eaeeeb若若 殘

21、余偏心殘余偏心 若若 殘余偏心殘余偏心 機(jī)械補(bǔ)償法機(jī)械補(bǔ)償法 基圓盤與芯軸超精密配位與裝配實(shí)驗(yàn)基圓盤與芯軸超精密配位與裝配實(shí)驗(yàn) 基圓盤基圓盤1 e=0.26m =90基圓盤基圓盤2 e=0.16m =45基圓盤基圓盤1軸段軸段 e=0.42m =0基圓盤基圓盤2軸段軸段 e=0.46m =-15齒輪處軸段齒輪處軸段 e=0.1m =-158基圓盤基圓盤1(裝配后裝配后) e=0.17m =0基圓盤基圓盤2(裝配后裝配后) e=0.39m =31 被測(cè)齒輪處產(chǎn)生的作用偏心量為被測(cè)齒輪處產(chǎn)生的作用偏心量為0.2m，偏心角在圖中坐標(biāo)系為，偏心角在圖中坐標(biāo)系為0 測(cè)量測(cè)量m=4，z=30，=20漸開線

22、圓柱齒漸開線圓柱齒輪齒廓時(shí)，測(cè)量誤差為輪齒廓時(shí)，測(cè)量誤差為0.1m基圓盤基圓盤1旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)180基圓盤基圓盤2逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)1203.1 基圓盤、齒輪及芯軸的精確配位與安裝基圓盤、齒輪及芯軸的精確配位與安裝基圓基圓直徑直徑(mm)高于導(dǎo)軌高于導(dǎo)軌距離距離(mm)測(cè)量測(cè)量誤差誤差(m)低于導(dǎo)低于導(dǎo)軌距離軌距離(mm)測(cè)量測(cè)量誤差誤差(m)500.010.0930.010.1910.020.2600.020.5350.050.9930.052.077800.010.0740.010.1510.020.2070.020.4240.050.7930.051.6511000.010.0670.010

23、.1350.020.1850.020.3800.050.7130.051.4801500.010.0510.010.1140.020.1440.020.3260.050.6010.051.2312000.010.0400.010.1090.020.1310.020.2700.050.4920.051.1223.2測(cè)頭位置調(diào)整方式的研究測(cè)頭位置調(diào)整方式的研究測(cè)頭位置偏差引起的測(cè)量誤差測(cè)頭位置偏差引起的測(cè)量誤差 FKHKMNCrckc 測(cè)點(diǎn)高于導(dǎo)尺平面測(cè)點(diǎn)高于導(dǎo)尺平面 arccos( /)tankkkkr Rarccos ()/sinccccrbr()KCKbFKHKMrtanKKKcosarcc

24、os()arccos()bKbKbrrOKrbtanbKKKbrbrkKKHCtanHHH 測(cè)點(diǎn)低于導(dǎo)尺平面測(cè)點(diǎn)低于導(dǎo)尺平面 測(cè)點(diǎn)位置偏差對(duì)基圓直徑較大漸測(cè)點(diǎn)位置偏差對(duì)基圓直徑較大漸開線齒形的測(cè)量影響較小開線齒形的測(cè)量影響較小 測(cè)點(diǎn)低于導(dǎo)尺平面時(shí)產(chǎn)生的測(cè)量測(cè)點(diǎn)低于導(dǎo)尺平面時(shí)產(chǎn)生的測(cè)量誤差遠(yuǎn)大于測(cè)點(diǎn)高于導(dǎo)尺平面時(shí)的誤差遠(yuǎn)大于測(cè)點(diǎn)高于導(dǎo)尺平面時(shí)的測(cè)量誤差測(cè)量誤差 應(yīng)盡量避免測(cè)點(diǎn)低于導(dǎo)尺平面應(yīng)盡量避免測(cè)點(diǎn)低于導(dǎo)尺平面3.2測(cè)頭位置調(diào)整方式的研究測(cè)頭位置調(diào)整方式的研究顯微鏡調(diào)整法顯微鏡調(diào)整法 通過讀數(shù)顯微鏡觀測(cè)，調(diào)整倒錐測(cè)頭的測(cè)通過讀數(shù)顯微鏡觀測(cè)，調(diào)整倒錐測(cè)頭的測(cè)量點(diǎn)與直角尺下邊緣處于同一水平面上量點(diǎn)

25、與直角尺下邊緣處于同一水平面上 調(diào)整方法直觀簡(jiǎn)便調(diào)整方法直觀簡(jiǎn)便 顯微鏡的示值誤差、直角尺邊緣的直線度顯微鏡的示值誤差、直角尺邊緣的直線度誤差及其端面與測(cè)點(diǎn)難以調(diào)整到同一焦平誤差及其端面與測(cè)點(diǎn)難以調(diào)整到同一焦平面等因素均會(huì)對(duì)調(diào)整精度產(chǎn)生影響面等因素均會(huì)對(duì)調(diào)整精度產(chǎn)生影響 測(cè)頭位置調(diào)整的極限誤差約為測(cè)頭位置調(diào)整的極限誤差約為0.030mm 測(cè)頭位置調(diào)整方式測(cè)頭位置調(diào)整方式 顯微鏡調(diào)整法顯微鏡調(diào)整法 齒形角比較法齒形角比較法 測(cè)點(diǎn)偏差試值比較法測(cè)點(diǎn)偏差試值比較法序號(hào)序號(hào)總偏差總偏差傾斜傾斜偏差偏差序號(hào)序號(hào)總偏差總偏差傾斜傾斜偏差偏差10.4890.32760.4600.29220.4850.309

26、70.4850.32130.4690.30680.4670.31640.4630.30090.4540.30350.4410.303100.4660.317齒形角比較法齒形角比較法 測(cè)頭位置測(cè)頭位置平均齒廓傾斜偏差平均齒廓傾斜偏差10.68320.50230.40640.44250.521 對(duì)對(duì)m=4，z=30，=20漸開線圓柱齒輪齒廓漸開線圓柱齒輪齒廓進(jìn)行測(cè)量，對(duì)齒根處展長(zhǎng)為進(jìn)行測(cè)量，對(duì)齒根處展長(zhǎng)為5.2mm的齒廓的齒廓傾斜偏差進(jìn)行比較傾斜偏差進(jìn)行比較 多次測(cè)量齒形傾斜偏差平均值的極限誤多次測(cè)量齒形傾斜偏差平均值的極限誤差為差為0.011m 測(cè)頭高度調(diào)整間隔測(cè)頭高度調(diào)整間隔0.010mmu

27、調(diào)整測(cè)頭位置精度偏差為調(diào)整測(cè)頭位置精度偏差為0.010mm 單位單位:m3.2測(cè)頭位置調(diào)整方式的研究測(cè)頭位置調(diào)整方式的研究 測(cè)點(diǎn)偏離導(dǎo)尺平面時(shí)，會(huì)使齒廓測(cè)量曲線中測(cè)點(diǎn)偏離導(dǎo)尺平面時(shí)，會(huì)使齒廓測(cè)量曲線中的齒形角變小，特別對(duì)齒根附近影響明顯的齒形角變小，特別對(duì)齒根附近影響明顯 單位單位:m測(cè)點(diǎn)偏差試值比較法測(cè)點(diǎn)偏差試值比較法 3.2測(cè)頭位置調(diào)整方式的研究測(cè)頭位置調(diào)整方式的研究 測(cè)量測(cè)量m=2、z=60、=20漸開線圓柱齒輪齒形漸開線圓柱齒輪齒形 (a) 測(cè)頭位于初始點(diǎn)測(cè)頭位于初始點(diǎn)(設(shè)距導(dǎo)尺面設(shè)距導(dǎo)尺面x) (b) 調(diào)高測(cè)頭調(diào)高測(cè)頭=0.1mm (c) (d) x=0.06mm時(shí)，對(duì)曲線時(shí)，對(duì)曲線

28、(a)與與(b)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)恼`差進(jìn)行補(bǔ)償?shù)恼`差曲線曲線 （x由反復(fù)試值得到）由反復(fù)試值得到） (e) 將將(c)曲線與曲線與(d)曲線重合放置曲線重合放置u 誤差補(bǔ)償調(diào)整法調(diào)整測(cè)點(diǎn)位置的極限偏差約為誤差補(bǔ)償調(diào)整法調(diào)整測(cè)點(diǎn)位置的極限偏差約為0.015mm3.3 基圓盤與基準(zhǔn)導(dǎo)尺間彈性蠕滑問題研究基圓盤與基準(zhǔn)導(dǎo)尺間彈性蠕滑問題研究彈性蠕滑彈性蠕滑 基圓盤與導(dǎo)尺之間存在彈性變形，在接觸面的部分區(qū)域內(nèi)會(huì)發(fā)生微觀的滑移基圓盤與導(dǎo)尺之間存在彈性變形，在接觸面的部分區(qū)域內(nèi)會(huì)發(fā)生微觀的滑移21/21/21/21/212122(1)2 ()()1 (1)RRNQfR RBEfN彈性蠕滑率彈性蠕滑率 兩個(gè)圓柱滾輪的

29、材料相同時(shí)的彈性蠕滑率兩個(gè)圓柱滾輪的材料相同時(shí)的彈性蠕滑率基圓盤與花崗巖導(dǎo)尺間的彈性蠕滑基圓盤與花崗巖導(dǎo)尺間的彈性蠕滑1111222200uPRKKuPR輪軌間受壓變形屬于典型的接觸問題輪軌間受壓變形屬于典型的接觸問題yu duSa接觸條件、約束條件與基本方程組成聯(lián)立方程，對(duì)接觸點(diǎn)狀態(tài)進(jìn)行求解接觸條件、約束條件與基本方程組成聯(lián)立方程，對(duì)接觸點(diǎn)狀態(tài)進(jìn)行求解彈性蠕滑率彈性蠕滑率 接觸區(qū)域由兩個(gè)滑移區(qū)與一個(gè)粘結(jié)區(qū)組成，彈性蠕滑率為接觸區(qū)域由兩個(gè)滑移區(qū)與一個(gè)粘結(jié)區(qū)組成，彈性蠕滑率為64.95 10有切向力作用時(shí)輪滾過的距離與純滾動(dòng)時(shí)滾過距離之差的變化率有切向力作用時(shí)輪滾過的距離與純滾動(dòng)時(shí)滾過距離之差的

30、變化率基圓盤與鋼導(dǎo)尺彈性蠕滑率為基圓盤與鋼導(dǎo)尺彈性蠕滑率為62.97 10 內(nèi)內(nèi) 容容 提提 要要基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x誤差源分析與測(cè)量不確定度評(píng)價(jià)基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x誤差源分析與測(cè)量不確定度評(píng)價(jià)基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量方法與測(cè)量?jī)x器研究基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量方法與測(cè)量?jī)x器研究緒緒 論論基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x部分關(guān)鍵技術(shù)研究基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x部分關(guān)鍵技術(shù)研究基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x誤差補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)與量值比對(duì)基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x誤差補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)與量值比對(duì)結(jié)結(jié) 論論測(cè)量數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的研制測(cè)量數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的研制4.1 測(cè)量誤差源分析測(cè)量誤差源分析 影響理論漸開線精度的誤差影響理論漸開線精度的誤差基圓直徑誤差基圓直徑誤差測(cè)頭位置

31、偏差測(cè)頭位置偏差“彈性蠕滑彈性蠕滑”誤差誤差齒輪安裝偏心齒輪安裝偏心齒輪安裝偏擺齒輪安裝偏擺芯軸撓度變形芯軸撓度變形電感測(cè)微儀示值誤差電感測(cè)微儀示值誤差基圓移動(dòng)方向誤差基圓移動(dòng)方向誤差測(cè)量重復(fù)性誤差測(cè)量重復(fù)性誤差測(cè)量誤差源分類測(cè)量誤差源分類基準(zhǔn)導(dǎo)尺平面度誤差基準(zhǔn)導(dǎo)尺平面度誤差兩導(dǎo)尺不等高誤差兩導(dǎo)尺不等高誤差基圓盤與芯軸綜合偏心基圓盤與芯軸綜合偏心基圓盤圓度誤差基圓盤圓度誤差基圓盤安裝偏擺誤差基圓盤安裝偏擺誤差影響被測(cè)齒形位置精度的誤差影響被測(cè)齒形位置精度的誤差其它誤差其它誤差影響生成理論漸開線軌跡的誤差因素影響生成理論漸開線軌跡的誤差因素 (1) 基準(zhǔn)導(dǎo)尺平面度誤差基準(zhǔn)導(dǎo)尺平面度誤差1(1 c

32、os)l 211.26()abk 呈正弦曲線呈正弦曲線呈線性呈線性4.1 測(cè)量誤差源分析測(cè)量誤差源分析(2) 兩基準(zhǔn)導(dǎo)尺不等高誤差兩基準(zhǔn)導(dǎo)尺不等高誤差arcsin()bha tg 芯軸軸線傾角為芯軸軸線傾角為相當(dāng)于測(cè)點(diǎn)偏離導(dǎo)尺平面產(chǎn)生的測(cè)量誤差相當(dāng)于測(cè)點(diǎn)偏離導(dǎo)尺平面產(chǎn)生的測(cè)量誤差 (3) 基圓盤直徑誤差基圓盤直徑誤差123()1/2bab daddb 影響生成理論漸開線軌跡的誤差因素影響生成理論漸開線軌跡的誤差因素 4.1 測(cè)量誤差源分析測(cè)量誤差源分析 (5) 基圓盤、芯軸綜合偏心基圓盤、芯軸綜合偏心1112225() sin()sinsin()sinab eaeb (6) 基圓盤安裝偏擺誤差

33、基圓盤安裝偏擺誤差基圓盤的滾動(dòng)距離與理論值之差基圓盤的滾動(dòng)距離與理論值之差101cos2BLd126()abLa Lb 測(cè)量誤差為測(cè)量誤差為(7) 測(cè)點(diǎn)位置誤差測(cè)點(diǎn)位置誤差(8) 彈性蠕滑誤差彈性蠕滑誤差基圓盤的圓度誤差一般以橢圓形狀居多基圓盤的圓度誤差一般以橢圓形狀居多 111 2122222212cossinrrrrLdrr124()abLa Lb 測(cè)量誤差為測(cè)量誤差為(4) 基圓盤圓度誤差基圓盤圓度誤差影響被測(cè)漸開線齒形在測(cè)量?jī)x中位置精度的誤差因素影響被測(cè)漸開線齒形在測(cè)量?jī)x中位置精度的誤差因素(1) 齒輪安裝偏擺誤差齒輪安裝偏擺誤差2122921d()22bbrr (2) 芯軸撓度變形芯

34、軸撓度變形332233216AFaFaFa lPl aaEIEIEIEI 芯軸撓度變形對(duì)漸開線齒形測(cè)量的影響可等效芯軸撓度變形對(duì)漸開線齒形測(cè)量的影響可等效為測(cè)點(diǎn)高于基準(zhǔn)導(dǎo)尺平面為測(cè)點(diǎn)高于基準(zhǔn)導(dǎo)尺平面 (3) 齒輪、芯軸裝配偏心齒輪、芯軸裝配偏心113333sin()sinee 4.1 測(cè)量誤差源分析測(cè)量誤差源分析其它誤差其它誤差 (1) 基圓盤移動(dòng)方向與導(dǎo)尺不平行度誤差基圓盤移動(dòng)方向與導(dǎo)尺不平行度誤差被測(cè)齒形誤差為被測(cè)齒形誤差為2m時(shí)，引起的測(cè)量極限誤差為時(shí)，引起的測(cè)量極限誤差為310-5m(2) 電感測(cè)微儀示值誤差電感測(cè)微儀示值誤差電感測(cè)微儀讀數(shù)引起的測(cè)量誤差為電感測(cè)微儀讀數(shù)引起的測(cè)量誤差為

35、0.07m (3) 測(cè)量重復(fù)性誤差測(cè)量重復(fù)性誤差No.12345678910F1.331.271.271.281.311.321.291.291.241.32重復(fù)測(cè)量的極限誤差為重復(fù)測(cè)量的極限誤差為0.084m(4) 環(huán)境溫度對(duì)測(cè)量精度的影響環(huán)境溫度對(duì)測(cè)量精度的影響4.1 測(cè)量誤差源分析測(cè)量誤差源分析0(1)trrt 由于溫度變化引起的基圓盤半徑與被測(cè)齒輪基圓半徑差值的極值為由于溫度變化引起的基圓盤半徑與被測(cè)齒輪基圓半徑差值的極值為310-6r0當(dāng)基圓盤與齒輪的制造材料相同時(shí)，溫度變化引起的測(cè)量誤差可以忽略當(dāng)基圓盤與齒輪的制造材料相同時(shí)，溫度變化引起的測(cè)量誤差可以忽略基圓半徑基圓半徑基準(zhǔn)級(jí)漸開

36、線測(cè)量?jī)x測(cè)量基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x測(cè)量m=4，z=30，=20漸開線圓柱齒輪齒形時(shí)的測(cè)量不確漸開線圓柱齒輪齒形時(shí)的測(cè)量不確定度為定度為U95=0.50m4.2 基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x測(cè)量不確定度評(píng)定基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x測(cè)量不確定度評(píng)定基于基于測(cè)量不確定度表示指南測(cè)量不確定度表示指南評(píng)定測(cè)量?jī)x的測(cè)量不確定度評(píng)定測(cè)量?jī)x的測(cè)量不確定度 誤誤 差差 源源原始誤差原始誤差(m)作用極限誤作用極限誤(m)誤差分布誤差分布置信系數(shù)置信系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)不確定標(biāo)準(zhǔn)不確定(m)自由度自由度導(dǎo)尺平面度誤差導(dǎo)尺平面度誤差1.0110-5正態(tài)正態(tài)2.58310-650導(dǎo)尺不等高誤差導(dǎo)尺不等高誤差1.00.810-6正態(tài)正態(tài)2.58310

37、-750基圓盤直徑誤差基圓盤直徑誤差1.00.208正態(tài)正態(tài)2.580.13550基圓盤、齒輪與芯軸偏心誤差基圓盤、齒輪與芯軸偏心誤差0.200均勻均勻1.730.1158基圓盤圓度誤差基圓盤圓度誤差0.50.200正態(tài)正態(tài)2.580.0788基圓盤安裝偏擺誤差基圓盤安裝偏擺誤差0.146正態(tài)正態(tài)2.580.05750測(cè)頭安裝誤差測(cè)頭安裝誤差10.00.132正態(tài)正態(tài)2.580.05050“彈性蠕滑彈性蠕滑”誤差誤差0.089均勻均勻1.730.05150齒輪安裝偏擺誤差齒輪安裝偏擺誤差810-8正態(tài)正態(tài)2.583.110-850芯軸撓度變形芯軸撓度變形0.031.810-4均勻均勻1.731

38、10-48基圓軸移動(dòng)方向誤差基圓軸移動(dòng)方向誤差510-5正態(tài)正態(tài)2.581.210-650電感測(cè)微儀誤差電感測(cè)微儀誤差0.070.07均勻均勻1.730.040100測(cè)量重復(fù)性誤差測(cè)量重復(fù)性誤差0.0289 分度圓直徑分度圓直徑d/mm法向模數(shù)法向模數(shù)mn/mm1級(jí)精度齒廓總公差級(jí)精度齒廓總公差F/m測(cè)量?jī)x測(cè)量不確定度測(cè)量?jī)x測(cè)量不確定度U95/m50d800.5mn 21.50.572 mn 3.520.633.5 mn 62.40.6380 d 1250.5 mn 21.50.712 mn 3.520.773.5 mn 62.40.816 mn 102.90.81125 d 2000.5 m

39、n 21.70.612 mn 3.52.20.933.5 mn 62.61.056 mn 103.21.11200 d 2800.5 mn 21.70.722 mn 3.52.20.873.5 mn 62.61.226 mn 103.21.35280 d 3200.5 mn 22.10.722 mn 3.52.60.813.5 mn 631.126 mn 103.51.474.2 基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x測(cè)量不確定度評(píng)定基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x測(cè)量不確定度評(píng)定儀器的測(cè)量不確定度均小于儀器的測(cè)量不確定度均小于1級(jí)精度齒廓總公差的級(jí)精度齒廓總公差的1/2，滿足，滿足1級(jí)精度漸開線齒形的測(cè)量要求級(jí)精度漸開線齒形

40、的測(cè)量要求 4.3 基于蒙特卡羅方法評(píng)定儀器測(cè)量不確定度基于蒙特卡羅方法評(píng)定儀器測(cè)量不確定度蒙特卡羅方法評(píng)價(jià)儀器測(cè)量不確定度蒙特卡羅方法評(píng)價(jià)儀器測(cè)量不確定度測(cè)量不確定度評(píng)定與表示指南測(cè)量不確定度評(píng)定與表示指南(GUM)中提出的測(cè)量不確定度合成方中提出的測(cè)量不確定度合成方法受直接測(cè)量量相關(guān)性的限制，計(jì)算法受直接測(cè)量量相關(guān)性的限制，計(jì)算過程中存在著一些近似，給不確定度過程中存在著一些近似，給不確定度合成帶來了不便合成帶來了不便在基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x中，一些誤在基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x中，一些誤差源產(chǎn)生的測(cè)量誤差可以相互補(bǔ)償，差源產(chǎn)生的測(cè)量誤差可以相互補(bǔ)償，但采用但采用GUM評(píng)定儀器的測(cè)量不確定度評(píng)定儀器的

41、測(cè)量不確定度時(shí)，這種補(bǔ)償卻不能體現(xiàn)時(shí)，這種補(bǔ)償卻不能體現(xiàn)GUM法與蒙特卡羅法法與蒙特卡羅法運(yùn)用蒙特卡羅統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)方法求解測(cè)運(yùn)用蒙特卡羅統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)方法求解測(cè)量不確定度，能體現(xiàn)出儀器中各個(gè)誤量不確定度，能體現(xiàn)出儀器中各個(gè)誤差源間相互補(bǔ)償與抵消的關(guān)系，使測(cè)差源間相互補(bǔ)償與抵消的關(guān)系，使測(cè)量不確定度更接近真實(shí)值量不確定度更接近真實(shí)值原始誤差源原始誤差源模擬參數(shù)模擬參數(shù)導(dǎo)尺平面度誤差導(dǎo)尺平面度誤差在在0,4.510-6rad內(nèi)均勻分布內(nèi)均勻分布導(dǎo)尺不等高誤差導(dǎo)尺不等高誤差不等高度在不等高度在0,+1m內(nèi)均勻分布內(nèi)均勻分布基圓盤直徑誤差基圓盤直徑誤差d1、d2與理論值與理論值db之差在之差在-1m,+1m內(nèi)正

42、態(tài)分布內(nèi)正態(tài)分布基圓盤圓度誤差基圓盤圓度誤差由于圓度誤差在由于圓度誤差在0.5m內(nèi)，橢圓長(zhǎng)短半軸與齒輪理論基圓半徑之差內(nèi)，橢圓長(zhǎng)短半軸與齒輪理論基圓半徑之差在在0,0.25m與與-0.25m,0內(nèi)均勻分布，內(nèi)均勻分布，1在在0,2內(nèi)均勻分布內(nèi)均勻分布基圓盤、齒輪與芯軸綜合偏心基圓盤、齒輪與芯軸綜合偏心采用機(jī)械補(bǔ)償法對(duì)基圓盤組件進(jìn)行裝配后，綜合偏心引起的測(cè)量采用機(jī)械補(bǔ)償法對(duì)基圓盤組件進(jìn)行裝配后，綜合偏心引起的測(cè)量誤差在誤差在-0.2m,0.2m內(nèi)均勻分布內(nèi)均勻分布基圓盤安裝偏擺誤差基圓盤安裝偏擺誤差在在0,1.710-5rad內(nèi)均勻分布，內(nèi)均勻分布，1在在0,2均勻分布均勻分布測(cè)點(diǎn)位置誤差測(cè)點(diǎn)位

43、置誤差測(cè)頭位置偏差在測(cè)頭位置偏差在-10m,10m內(nèi)均勻分布內(nèi)均勻分布彈性蠕滑誤差彈性蠕滑誤差f在在0.03,0.06內(nèi)均勻分布，內(nèi)均勻分布，N在在12N,18N內(nèi)均勻分布，內(nèi)均勻分布，Q在在0.5N,0.9N內(nèi)均勻分布內(nèi)均勻分布齒輪安裝偏擺誤差齒輪安裝偏擺誤差在在0, 3.310-5rad均勻分布均勻分布芯軸撓度變形芯軸撓度變形測(cè)量誤差在測(cè)量誤差在0, 1.810-4m正態(tài)分布正態(tài)分布基圓軸移動(dòng)方向與導(dǎo)尺不平行度誤差基圓軸移動(dòng)方向與導(dǎo)尺不平行度誤差測(cè)量誤差在測(cè)量誤差在0, 310-5m內(nèi)正態(tài)分布內(nèi)正態(tài)分布電感測(cè)微儀示值誤差電感測(cè)微儀示值誤差測(cè)量誤差在測(cè)量誤差在-0.07m m,0.07m m

44、均勻分布均勻分布測(cè)量重復(fù)性誤差測(cè)量重復(fù)性誤差測(cè)量誤差在測(cè)量誤差在-0.08m m,0.08m m正態(tài)分布正態(tài)分布儀器的原始誤差、作用誤差的分布儀器的原始誤差、作用誤差的分布 4.3 基于蒙特卡羅方法評(píng)定儀器測(cè)量不確定度基于蒙特卡羅方法評(píng)定儀器測(cè)量不確定度4.3 基于蒙特卡羅方法評(píng)定儀器測(cè)量不確定度基于蒙特卡羅方法評(píng)定儀器測(cè)量不確定度基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x的誤差源模擬基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x的誤差源模擬基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x測(cè)量基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x測(cè)量m=4，z=30，=20漸開線圓柱齒輪齒形時(shí)的測(cè)量不確漸開線圓柱齒輪齒形時(shí)的測(cè)量不確定度為定度為U95=0. 43m 內(nèi)內(nèi) 容容 提提 要要基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x誤差

45、源分析與測(cè)量不確定度評(píng)價(jià)基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x誤差源分析與測(cè)量不確定度評(píng)價(jià)基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量方法與測(cè)量?jī)x器研究基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量方法與測(cè)量?jī)x器研究緒緒 論論基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x部分關(guān)鍵技術(shù)研究基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x部分關(guān)鍵技術(shù)研究測(cè)量數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的研制測(cè)量數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的研制基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x誤差補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)與量值比對(duì)基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x誤差補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)與量值比對(duì)結(jié)結(jié) 論論5.1 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 電氣原理電氣原理5.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集與處理數(shù)據(jù)采集與處理5.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)齒廓偏差評(píng)定區(qū)間選擇齒廓偏差評(píng)定區(qū)間選擇21sin41sin22sinmzzzm 齒輪輪齒工作長(zhǎng)

46、度齒輪輪齒工作長(zhǎng)度實(shí)時(shí)顯示測(cè)量誤差曲線實(shí)時(shí)顯示測(cè)量誤差曲線旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出脈沖信號(hào)旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出脈沖信號(hào)觸發(fā)計(jì)算機(jī)采集數(shù)據(jù)觸發(fā)計(jì)算機(jī)采集數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)分析與處理數(shù)據(jù)分析與處理評(píng)定漸開線齒廓的誤差值評(píng)定漸開線齒廓的誤差值 實(shí)時(shí)判斷測(cè)量數(shù)據(jù)，是否存在連續(xù)一定實(shí)時(shí)判斷測(cè)量數(shù)據(jù)，是否存在連續(xù)一定數(shù)量數(shù)據(jù)均超出量程數(shù)量數(shù)據(jù)均超出量程 評(píng)定起點(diǎn)由終點(diǎn)值減去有效長(zhǎng)度求得評(píng)定起點(diǎn)由終點(diǎn)值減去有效長(zhǎng)度求得 測(cè)頭進(jìn)入齒頂?shù)菇遣糠郑姼袦y(cè)微儀測(cè)頭進(jìn)入齒頂?shù)菇遣糠?，電感測(cè)微儀示值會(huì)急劇變化直至跳出量程示值會(huì)急劇變化直至跳出量程 由齒根向齒頂測(cè)量由齒根向齒頂測(cè)量 齒頂作為評(píng)定基準(zhǔn)齒頂作為評(píng)定基準(zhǔn)5.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

47、 最小二乘估計(jì)和時(shí)間多項(xiàng)式外最小二乘估計(jì)和時(shí)間多項(xiàng)式外推前或后一時(shí)刻數(shù)據(jù)的估計(jì)值推前或后一時(shí)刻數(shù)據(jù)的估計(jì)值異常數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)異常數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)齒形偏差評(píng)定齒形偏差評(píng)定 采用最小二乘法擬合平均齒廓跡線采用最小二乘法擬合平均齒廓跡線 與該時(shí)刻的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)作差與該時(shí)刻的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)作差 識(shí)別差值是否超過給定的門限識(shí)別差值是否超過給定的門限采樣間隔確定采樣間隔確定2211()2nbnnSr0.2mmnS22cos4 sin44zxzz 計(jì)算包容實(shí)際齒廓跡線的兩條與平均齒計(jì)算包容實(shí)際齒廓跡線的兩條與平均齒廓跡線完全相同的曲線間的距離廓跡線完全相同的曲線間的距離 計(jì)算計(jì)值范圍的兩端與平均齒廓跡線相計(jì)算計(jì)值范圍的兩端與平

48、均齒廓跡線相交的兩條設(shè)計(jì)齒廓跡線間的距離交的兩條設(shè)計(jì)齒廓跡線間的距離0.05mmx 三次樣條函數(shù)擬合測(cè)量數(shù)據(jù)三次樣條函數(shù)擬合測(cè)量數(shù)據(jù) 內(nèi)內(nèi) 容容 提提 要要基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x誤差源分析與測(cè)量不確定度評(píng)價(jià)基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x誤差源分析與測(cè)量不確定度評(píng)價(jià)基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量方法與測(cè)量?jī)x器研究基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量方法與測(cè)量?jī)x器研究緒緒 論論基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x部分關(guān)鍵技術(shù)研究基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x部分關(guān)鍵技術(shù)研究基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x誤差補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)與量值比對(duì)基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x誤差補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)與量值比對(duì)結(jié)結(jié) 論論測(cè)量數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的研制測(cè)量數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的研制基圓盤直徑誤差補(bǔ)償模型驗(yàn)證基圓盤直徑誤差補(bǔ)償模型驗(yàn)證 111

49、22253333() sin()sinsin()sinsin()sinab eaebee123()1/2bab daddb 基圓盤、齒輪與芯軸綜合偏心誤差補(bǔ)償模型驗(yàn)證基圓盤、齒輪與芯軸綜合偏心誤差補(bǔ)償模型驗(yàn)證 6.1 儀器主要誤差源的誤差補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)儀器主要誤差源的誤差補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)基圓盤直徑存在偏差時(shí)，儀器測(cè)量漸開線齒形基圓盤直徑存在偏差時(shí)，儀器測(cè)量漸開線齒形 (m=4、z=30、=20)的誤差曲線的誤差曲線(a)為基圓盤為基圓盤1直徑增加直徑增加0.04mm時(shí)的測(cè)量結(jié)果時(shí)的測(cè)量結(jié)果(b)為通過上式對(duì)為通過上式對(duì)(a)曲線進(jìn)行補(bǔ)償后的結(jié)果曲線進(jìn)行補(bǔ)償后的結(jié)果(c)為漸開線齒形的實(shí)際誤差曲線為漸開線齒形

50、的實(shí)際誤差曲線齒輪存在安裝偏心時(shí)，測(cè)量漸開線齒形齒輪存在安裝偏心時(shí)，測(cè)量漸開線齒形(m=2, z=60, =20)進(jìn)行測(cè)量進(jìn)行測(cè)量 (a)為為e3=0.03mm，3=65時(shí)誤差曲線時(shí)誤差曲線 (b)為通過上式對(duì)為通過上式對(duì)(a)曲線進(jìn)行補(bǔ)償后的結(jié)果曲線進(jìn)行補(bǔ)償后的結(jié)果(c)為實(shí)際漸開線齒形誤差曲線為實(shí)際漸開線齒形誤差曲線 基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x與基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x與Klingelnberg P65齒輪測(cè)量中心的量值比對(duì)齒輪測(cè)量中心的量值比對(duì) 6.2 1級(jí)精度漸開線圓柱齒輪齒形誤差測(cè)量實(shí)驗(yàn)及儀器間量值比對(duì)級(jí)精度漸開線圓柱齒輪齒形誤差測(cè)量實(shí)驗(yàn)及儀器間量值比對(duì)兩臺(tái)儀器測(cè)量的齒廓總偏差相差不大兩臺(tái)儀器測(cè)量

51、的齒廓總偏差相差不大齒形表面的特征凸點(diǎn)在兩臺(tái)儀器測(cè)得的誤差曲線中均能夠體現(xiàn)，并且位置基齒形表面的特征凸點(diǎn)在兩臺(tái)儀器測(cè)得的誤差曲線中均能夠體現(xiàn)，并且位置基本相同，這說明兩種儀器均能確切反映齒面形狀誤差本相同，這說明兩種儀器均能確切反映齒面形狀誤差由于由于Klingelnberg P65齒輪測(cè)量中心中的系統(tǒng)誤差偏大，造成兩臺(tái)儀器測(cè)量曲齒輪測(cè)量中心中的系統(tǒng)誤差偏大，造成兩臺(tái)儀器測(cè)量曲線中齒廓傾斜偏差有所差異線中齒廓傾斜偏差有所差異基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x與其它漸開線量?jī)x測(cè)量精度的比較基準(zhǔn)級(jí)漸開線測(cè)量?jī)x與其它漸開線量?jī)x測(cè)量精度的比較 6.2 1級(jí)精度漸開線圓柱齒輪齒形誤差測(cè)量實(shí)驗(yàn)及儀器間的量值比對(duì)級(jí)精度漸開線圓柱齒輪齒形誤差測(cè)量實(shí)驗(yàn)及儀器間的量值比對(duì)l 對(duì)對(duì)m=8、z=25漸開線齒形分別在德國(guó)漸開線齒形分別在德國(guó)PTB，美國(guó)，美國(guó)NIST和英國(guó)和英國(guó)NGML進(jìn)行測(cè)量，進(jìn)行測(cè)量，以其測(cè)量均值為基準(zhǔn)，分別求出參與比對(duì)的量?jī)x不確定度以其測(cè)量均值為基準(zhǔn)，分別求出參與比對(duì)的量?jī)x不確定度(U95) Zeiss UPMC 850 坐標(biāo)測(cè)量機(jī)為坐標(biāo)測(cè)量機(jī)為1.0m Leitz PMM 坐標(biāo)測(cè)量機(jī)為坐標(biāo)測(cè)量機(jī)