測量齒輪嚙合時變剛度的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種機械測量技術領域，尤其是涉及一種測量齒輪嚙合時變剛度的方 法。
【背景技術】
[0002] 隨著科學技術及工業的迅速發展，齒輪傳動已經成為現代機械中應用最廣的一種 傳動形式。各方面都對齒輪傳動提出了非常高的要求，這些要求主要是在滿足高承載能力、 高可靠性的前提之下，要保證齒輪傳動的低振動和低噪聲。眾所周知，齒輪的嚙合剛度就 是齒輪系統振動和噪聲的重要激振源之一。同時，輪齒的失效也和齒輪的嚙合剛度有著密 切的關系。因此，如何確定齒輪的嚙合剛度是齒輪沖擊振動和噪聲研宄的重要方向之一。 傳統齒輪嚙合剛度的獲取方法中，基于經典的力學原理建立數學模型推導的方法，存在理 論模型和實際模型之間具有較大誤差的缺陷；直接測量的方法，存在埋入壓電傳感材料破 壞輪齒結構并使齒輪傳動與實際相比出現偏差的缺陷；為克服上述缺陷，有發明人提出了 名為"直齒圓柱齒輪動態嚙合剛度的測量方法"（申請號CN200810017779. 2)的公開技術， 該公開技術在齒輪不被破壞的條件下測量直齒圓柱齒輪動態嚙合剛度，實際測量時分別測 定出主動齒輪和被動齒輪各點的輸出角度和輸出端動態摩擦力矩，但并未明確測量點的位 置，也未系統化地給出快速確定測量點的方法，使實際測量時的工作量較大，不利于齒輪設 計的快速測量驗證，尤其是不適于企業批量生產制造中的快速測量。
【發明內容】
[0003] 本發明主要目的是提供一種快速測量齒輪嚙合時變剛度的方法。
[0004] 本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：一種測量齒輪嚙合 時變剛度的方法，其特征在于：以兩個齒輪處于單雙齒交替嚙合的臨界狀態之間的狀態作 為一個嚙合測量周期，在一個嚙合測量周期內以下式標記小齒輪轉角：
【主權項】
1. 一種測量齒輪嚙合時變剛度的方法，其特征在于：以兩個齒輪處于單雙齒交替嚙合 的臨界狀態之間的狀態作為一個嚙合測量周期，在一個嚙合測量周期內以下式標記小齒輪 轉角：
其中，ε為齒輪重合度；Zp為小齒輪齒數；Q = 1，2, 3··· 10); 標記的小齒輪轉角Θ i作為測量位置，連接小齒輪在各個測量位置的剛度K i，得到齒輪 在一個嚙合測量周期內的嚙合剛度。
2. 根據權利要求1所述的測量齒輪嚙合時變剛度的方法，其特征在于：當小齒輪在其 中一個測量位置，即小齒輪轉角θρ= Θ ^寸，扭矩激振器在輸入軸產生瞬時扭矩x(t)，兩 角度編碼器分別測量兩齒輪的瞬時角位移9p, g(t)，根據公式y(t) =&0￡)(〇+108(〇得 到齒輪組在該位置的傳動誤差y(t);再將瞬時扭矩x(t)和傳動誤差y(t)進行處理，得到 系統頻率ω，由下式計算該位置的嚙合剛度K i: K(t) = Ieqw2； 其中：
為等效轉矩慣量。
3. 根據權利要求2所述的測量齒輪嚙合時變剛度的方法，其特征在于：將X (T)和y (t) 分別作為系統的輸入信號和輸出信號，經下兩式頻率分析：
得到頻響函數Η(ω)和相干函數Γ2(ω);相干函數Γ2(ω)的取值范圍為〇 < Γ2(ω) < 1 ;當相干函數接近于1時，得到系統在該位置的頻率ω。
4. 根據權利要求1或2或3所述的測量齒輪嚙合時變剛度的方法，其特征在于：標記 小齒輪轉角Θ 1= 〇時為初始狀態，兩齒輪處于單雙齒交替嚙合的臨界狀態；若小齒輪逆時 針轉動，x(t) >0,齒輪進入單齒嚙合區域，測量小齒輪轉角θρ= θ 1對應的嚙合剛度K1; 若小齒輪順時針轉動，X (t) <0,齒輪進入雙齒嚙合區域，測量小齒輪轉角θρ= Θ i對應的 嚙合剛度1(1(|。
5. 根據權利要求4所述的測量齒輪嚙合時變剛度的方法，其特征在于：小齒輪逆時針 或順時針方向運行測量，或者逆時針和順時針兩方向運行均測量。
6. 根據權利要求4所述的測量齒輪嚙合時變剛度的方法，其特征在于：在一個測量周 期內，至少選取六個位置測量嚙合剛度，所排除的位置是在如下四對轉角中選擇其一：小齒 輪轉角G1與小齒輪轉角Θ 5、小齒輪轉角Θ2與小齒輪轉角Θ 4、小齒輪轉角96與小齒輪 轉角Θ1(|、小齒輪轉角θ7與小齒輪轉角Θ 9。
【專利摘要】本發明涉及一種測量齒輪嚙合時變剛度的方法，以兩個齒輪處于單雙齒交替嚙合的臨界狀態之間的狀態作為一個嚙合測量周期，在一個嚙合測量周期內以下式標記小齒輪轉角：其中，∈為齒輪重合度；zp為小齒輪齒數；(i＝1,2,3…10)；標記的小齒輪轉角θi作為測量位置，連接小齒輪在各個測量位置的剛度Ki，得到齒輪在一個嚙合測量周期內的嚙合剛度。本發明可快速測量齒輪嚙合時變剛度，通過設置嚙合測量周期、明確各個測量點的位置，可大幅提高實際測量時的效率，節省測試時間，為齒輪的設計應用提供快速有效的驗證測試，更重要的是為制造企業提供了高效、甚至接近生產節拍的測量方法，適于批量生產中應用。
【IPC分類】G01M13-02
【公開號】CN104535318
【申請號】CN201410837921
【發明人】劉富豪, 龔蘇陽, 張雁聰, 蔣漢軍, 張海濤, 朱龍英
【申請人】鹽城工學院
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月29日