内齿轮数控成形砂轮磨齿机在机测量系统研究

摘要

随着大型齿轮精度检测技术的发展，尤其是外齿轮在机测量技术的逐渐成熟，对于大型内齿轮精度测量技术的研究显得越来越紧迫。本论文结合西安理工大学和陕西秦川机床工具集团股份有限公司联合申请的国家重大专项课题，以陕西秦川机床工具集团股份有限公司生产的YK75200数控内齿轮成形砂轮磨齿机作为研究平台，进行了内齿轮数控成形砂轮磨齿机在机测量系统的研究与开发。主要研究内容如下:
　　(1)根据大型内齿轮的特点，结合YK75200数控内齿轮成形砂轮磨齿机的结构特点，研究了内齿轮在机测量的机理，建立了在机测量系统的模型并确定了内齿轮齿形、齿向、齿距的在机测量方案。
　　(2)依据在机测量方案，针对内齿轮齿形、齿向、齿距误差的定义，对齿形、齿向的测量点进行了理论计算，并对齿轮在机测量过程进行了仿真。针对NUM系统，在VisualBasic6.0软件开发平台上，进行了在机测量软件系统的开发，软件集成了符合GB/T10095-2001中齿轮误差定义数据处理模块。
　　(3)研究了内齿轮齿形、齿向、齿距误差在机测量的实验方法，针对渐开线直、斜齿轮进行了齿形、齿向、齿距测量的重复性与精度验证实验，修改与完善了软件系统中数据处理方法等问题。
　　(4)分析了影响在机测量系统测量结果的主要误差源，运用多体系统理论，建立了在机测量系统的误差模型，提出了在机测量误差补偿策略，并通过实验对补偿方法进行了验证。
　　与传统的测量方法比较，在机测量节省了工件卸载，装卡、安装时间，而且测量效率和精度达到了在机测量的要求。经实验验证，内齿轮在机测量的重复性较好，测量系统的检测精度可以稳定在5级精度内，能够满足YK75200数控内齿轮成形砂轮磨齿机的要求。

目录

声明

摘要

1．绪论

1．1．课题的研究背景与意义

1．2．齿轮测量技术的发展

1．3．大型齿轮测量技术的研究现状与发展

1．3．1．大型齿轮测量仪器的现状分析

1．3．2．大型齿轮在机测量的发展与现状

1．4．论文的主要研究工作

1．4．1．论文的主要研究内容

1．4．2．论文的章节安排

2．内齿轮的基本参数及检测项目

2．1 渐开线圆柱内齿轮的基本参数

2．1．1．渐开线上任意点的角和半径的关系

2．1．2．斜齿圆柱内齿轮基本参数

2．2．渐开线内齿轮的有关方程

2．2．1．渐开线的齿形方程

2．2．2．渐开线螺旋面的直角坐标参数方程：

2．3．渐开线圆柱内齿轮的精度参数

2．4．小结

3．内齿轮误差在机测量总体方案研究

3．1．渐开线内齿轮齿形误差的测量

3．1．1．齿形测量方案的选择

3．1．2．测量系统模型的建立

3．1．3．齿形测量原理

3．1．4．齿形误差测量中测量参数的确定

3．2．渐开线内齿轮齿向误差的测量

3．2．1．齿向测量方案

3．2．2．齿向测量原理

3．3．渐开线内齿轮齿距误差的测量

3．4．本章小结

4．在机测量系统软件简介及在机测量实验

4．1．软件整体框架与功能模块的实现

4．1．1．在机测量系统软件整体框架

4．1．2．功能模块与运行过程

4．1．3．测量误差分析及结果输出

4．1．4．报表调整功能的实现

4．2．在机测量实验与分析

4．2．1．齿形误差的评定与分析

4．2．2．齿向误差的评定与分析

4．2．3．测量重复性评定方法

4．2．4．在机测量实验

4．3．本章小结

5．在机测量系统误差模型的建立以及误差补偿

5．1．在机测量系统的主要误差源

5．1．1．测头系统误差分析

5．1．2．数控内齿轮成形磨齿机几何误差分析

5．2．基于多体系统理论的运动学模型

5．2．1．概述

5．2．2．多体系统运动学基本理论

5．2．3．相邻体间的坐标变换矩阵

5．2．4．理想运动的变换矩阵

5．2．5．实际运动的变换矩阵

5．3．基于多体系统理论的在机测量误差模型的建立

5．3．1．数控内齿轮成形砂轮磨齿机坐标系设置

5．3．2．在机测量系统的拓扑结构和低序体阵列

5．3．3．在机测量系统的特征矩阵

5．3．4．在机测量系统误差模型的建立

5．4． 数控成形砂轮磨齿机在机测量系统的误差补偿理论

5．4．1．在机测量系统误差补偿策略概述

5．4．2．软件误差补偿的数控指令修正算法

5．5．在机测量系统误差补偿实验

5．6．本章小结

6．全文总结与展望

6．1．总结

6．2．展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士期间发表的论文