本發(fā)明涉及機械測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種齒輪傳動誤差的測量方法。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對齒輪傳動裝置提出了更高的性能要求，如高速、重載、低振動和低噪聲等。傳動誤差定義為從動輪實際嚙合位置偏離無誤差、無變形的理想齒輪副理論嚙合位置的位移大小。傳動誤差主要由制造誤差、裝配誤差、齒廓缺陷和齒廓修形等輪齒幾何誤差，以及載荷作用下的輪齒彈性變形組成，是齒輪系統(tǒng)產(chǎn)生振動和噪聲的重要激勵源之一。因此，如何準(zhǔn)確有效的計算、測量和控制齒輪的傳動誤差對于齒輪系統(tǒng)減震降噪至關(guān)重要。

傳統(tǒng)的齒輪傳動誤差的測量方法主要通過安裝兩個角度編碼器進行(如公開號為202382939u的專利)。由于齒輪的傳動誤差級小(0～70μm)，并且該測量值對測量條件極其敏感，兩個編碼器也很難完全實現(xiàn)同步采樣，從而會影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了精確測量齒輪的傳動誤差，本發(fā)明提供一種齒輪傳動誤差的測量方法。

技術(shù)方案：一種齒輪傳動誤差的測量方法，包括以下步驟：

(1)提供主動輪和從動輪的齒數(shù)、模數(shù)和壓力角，設(shè)主動輪的基圓半徑為rbp，設(shè)從動輪的基圓半徑為rbg，根據(jù)主動輪和從動輪的齒數(shù)、模數(shù)和壓力角分別計算rbp、rbg；在主動輪端面安裝第一加速度傳感器，設(shè)第一加速度傳感器安裝位置的旋轉(zhuǎn)半徑為rp；在從動輪端面安裝第二加速度傳感器，設(shè)第二加速度傳感器安裝位置的旋轉(zhuǎn)半徑為rg；分別測量rp和rg的值；

(2)分別通過第一加速度傳感器和第二加速度傳感器采集主動輪的切向振動加速度信號和從動輪的切向振動加速度信號，將所述主動輪和從動輪的切向振動加速度信號分別進行高通濾波，得到主動輪的高頻振動加速度信號數(shù)據(jù)和從動輪的高頻振動加速度信號數(shù)據(jù)，令主動輪的高頻振動加速度信號數(shù)據(jù)為αp，令從動輪的高頻振動加速度信號數(shù)據(jù)為αg；

(3)根據(jù)所述rp和αp計算主動輪的角加速度信號數(shù)據(jù)根據(jù)所述rg和αg計算從動輪的角加速度信號數(shù)據(jù)

(4)設(shè)主動輪的角位移信號數(shù)據(jù)為θp，設(shè)從動輪的角位移信號數(shù)據(jù)為θg，根據(jù)所述和計算θp和θg：

(5)設(shè)齒輪傳動誤差為dte，根據(jù)rbp、rbg、θp、θg計算dte：

dte＝rbpθp-rbgθg。

進一步的，步驟(2)所述的主動輪和從動輪的切向振動加速度信號包括低頻正弦信號和高頻振動加速度信號。

進一步的，步驟(2)中高通濾波采用零相位數(shù)字濾波器。

進一步的，步驟(2)包括：

(21)采集到的主動輪和從動輪的切向振動加速度信號均為離散數(shù)字信號，設(shè)采樣點數(shù)為i，設(shè)第一加速度傳感器采集到的離散數(shù)字信號用數(shù)組spτ表示，設(shè)第二加速度傳感器采集到的離散數(shù)字信號用數(shù)組sgτ表示，spτ、sgτ表示為：

spτ＝[spτ(0)spτ(1)spτ(2)...spτ(i)]^t

sgτ＝[sgτ(0)sgτ(1)sgτ(2)...sgτ(i)]^t

(22)利用零相位數(shù)字濾波器對步驟(21)的離散數(shù)字信號進行高通濾波，濾波器抽頭權(quán)系數(shù)用數(shù)組hx表示，濾波器階數(shù)為n：

hx＝[hx(0)hx(1)hx(2)...hx(n)]^t

根據(jù)步驟(21)中的離散數(shù)字信號spτ、sgτ分別與步驟(22)中的濾波器抽頭權(quán)數(shù)組hx卷積計算得到主動輪的高頻振動加速度信號數(shù)據(jù)αp和從動輪的高頻振動加速度信號數(shù)據(jù)αg：

進一步的，所述第一加速度傳感器和/或第二加速度傳感器為微型加速度傳感器。

進一步的，步驟(1)中主動輪和從動輪的基圓半徑為：

基圓半徑＝齒數(shù)×模數(shù)×cos(a)/2

式中，a為壓力角。

有益效果：相比較現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的一種齒輪傳動誤差的測量方法，采用兩個加速度傳感器采集主動輪和從動輪的振動數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)處理，從而有效的計算出齒輪傳動誤差，克服了現(xiàn)有技術(shù)中使用兩個角度編碼器對主動輪和從動輪進行數(shù)據(jù)采樣時由于時間不同步所帶來的誤差；采用微型加速度傳感器，占用空間小，測量精確；該測量方法不僅節(jié)省測量成本，而且能獲得較高的傳動誤差精度，為控制齒輪傳動誤差提供條件，且有利于對齒輪傳動系統(tǒng)進行減振降噪。

附圖說明

圖1是本發(fā)明微型加速度傳感器的安裝示意圖；

圖2是本發(fā)明齒輪傳動誤差測量方法的流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。

齒輪傳動誤差的測量方法包括以下步驟：

(1)提供主動輪和從動輪的齒數(shù)、模數(shù)和壓力角，設(shè)主動輪的基圓半徑為rbp，設(shè)從動輪的基圓半徑為rbg，根據(jù)主動輪和從動輪的齒數(shù)、模數(shù)和壓力角分別計算rbp、rbg；在主動輪端面安裝第一加速度傳感器，設(shè)第一加速度傳感器安裝位置的旋轉(zhuǎn)半徑為rp；在從動輪端面安裝第二加速度傳感器，設(shè)第二加速度傳感器安裝位置的旋轉(zhuǎn)半徑為rg；分別測量rp和rg的值；

基圓半徑的計算公式為：

基圓半徑＝齒數(shù)×模數(shù)×cos(a)/2

上式中，a為壓力角。

(2)分別通過第一加速度傳感器11和第二加速度傳感器21采集主動輪1的切向振動加速度信號和從動輪2的切向振動加速度信號，主動輪1的切向方向為圖1中的m方向，從動輪2的切向方向為圖1中的n方向；將所述主動輪1和從動輪2的切向振動加速度信號分別進行高通濾波，得到主動輪1的高頻振動加速度信號數(shù)據(jù)和從動輪2的高頻振動加速度信號數(shù)據(jù)，令主動輪1的高頻振動加速度信號數(shù)據(jù)為αp，令從動輪2的高頻振動加速度信號數(shù)據(jù)為αg；

由于重力沿加速度傳感器測量方向上的分力隨齒輪轉(zhuǎn)動發(fā)生變化，故加速度傳感器獲得的信號包含低頻正弦信號和高頻振動加速度信號。通過對加速度傳感器獲得的信號進行高通濾波即可分離出高頻振動加速度信號，本實施例中的高通濾波器采用零相位數(shù)字濾波器，具體操作如下：

(21)采集到的主動輪和從動輪的切向振動加速度信號均為離散數(shù)字信號，設(shè)采樣點數(shù)為i，設(shè)第一加速度傳感器采集到的離散數(shù)字信號用數(shù)組spτ表示，設(shè)第二加速度傳感器采集到的離散數(shù)字信號用數(shù)組sgτ表示，spτ、sgτ表示為：

spτ＝[spτ(0)spτ(1)spτ(2)...spτ(i)]^t

sgτ＝[sgτ(0)sgτ(1)sgτ(2)...sgτ(i)]^t

(22)利用零相位數(shù)字濾波器對步驟(21)的離散數(shù)字信號進行高通濾波，濾波器抽頭權(quán)系數(shù)用數(shù)組hx表示，濾波器階數(shù)為n：

hx＝[hx(0)hx(1)hx(2)...hx(n)]^t

根據(jù)步驟(21)中的離散數(shù)字信號spτ、sgτ分別與步驟(22)中的濾波器抽頭權(quán)數(shù)組hx卷積計算得到主動輪的高頻振動加速度信號數(shù)據(jù)αp和從動輪的高頻振動加速度信號數(shù)據(jù)αg：

(3)根據(jù)所述rp和αp計算主動輪1的角加速度信號數(shù)據(jù)根據(jù)所述rg和αg計算從動輪2的角加速度信號數(shù)據(jù)

(4)設(shè)主動輪1的角位移信號數(shù)據(jù)為θp，設(shè)從動輪2的角位移信號數(shù)據(jù)為θg，根據(jù)所述和計算θp和θg：

(5)設(shè)齒輪傳動誤差為dte，根據(jù)rbp、rbg、θp、θg計算dte：

dte＝rbpθp-rbgθg。

為了減小裝置的占用空間，同時也提高采集信號的準(zhǔn)確度，本實施例中的第一加速度傳感器11和第二加速度傳感器21均為微型加速度傳感器。

最后說明的是，以上實施例僅公布了本發(fā)明了的較佳實施方式，但并不限于上述實施方式，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。