基于齿面偏差评定的成组曲面同侧曲面偏差评定方法研究

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成组曲面通常是单一曲面绕轴线周向分布的一组型面的总称。成组曲面类零件如:齿轮,叶轮等在汽车制造,航天,航空,船舶,仪器制造等重点工业领域已被广泛应用。随着加工技术的不断进步,对此类零件的误差评定技术也提出了更加严格的要求。渐开线齿轮属于成组曲面类零件中的一种,作为机械领域中最常见的传动零件,如何对其进行更高效,更准确,更通用的曲面加工质量检测评定,已成为当下质量检测和质量控制的重要研究内容。本文以渐开线齿轮的齿面误差评定技术为基础,研究成组曲面类零件的同侧曲面偏差评定方法。本文主要对以渐开线齿轮为代表的成组曲面类零件的数学建模,测量点到被测曲面最短距离求解,以及同侧曲面偏差的评定算法进行了研究。本文提出的评定方法可以判断成组曲面类零件曲面单元的实际加工曲面与理论设计曲面之间的偏差,并通过给出的评价指标综合地反映被测零件的几何质量。首先提出了一种用于描述带键槽斜齿轮理论模型的数学表示方法,与以往的方法比,本方法具有唯一性,建模仅由齿轮本身几何特征确定,方便和利于在不同检测环境下进行误差评定,从而进行加工质量控制。并以此为基础,研究了成组曲面类零件的数学建模方法。其次,基于新的数学表示方法,利用测量点与对应理论点的几何关系建立了新的数学模型,基于推导出的解析求解算法和数值求解算法求解最小偏差距离。本文算法具有一定的通用性,且可用于在不带转台的情况下的三坐标测量。然后,通过最小二乘法对测量点进行了配准处理,基于ISO 1328,对渐开线齿轮提出相应的评定算法。以此为基础,针对成组曲面类零件提出了两项评价指标,并给出了相应的数学模型。最后,对本文所提出的数学建模方法,求解测量点到被测理论曲面之间最短距离以及同侧曲面偏差评定算法进行了仿真,实验对比结果可证明本文所提出算法的有效性,准确性与高鲁棒性。并基于现有的实验测量平台对上述模型和评定算法做出了实验验证。
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