弧齿锥齿轮的传动误差检测方法研究

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1、弧齿锥齿轮的传动误差检测方法研究（一）立项依据与研究内容（4000-8000字）：1.项目的立项依据（研究意义、国内外研究现状及发展动态分析，需结合科学研究发展趋势来论述科学意义；或结合国民经济和社会发展中迫切需要解决的关键科技问题来论述其应用前景。附主要参考文献目录）1.1项目的研究意义弧齿锥齿轮因其平稳可靠的传动，较高的承载能力等优点被广泛应用于航空航天、航海、汽车、拖拉机、机床等工业部门中。特别是航空传动系统中，弧齿锥齿轮是直升飞机的主减速器的关键部件，其啮合质量、寿命及可靠性是影响飞行器安全性能的重要因素。但由于弧齿锥齿轮齿面几何拓扑结构复杂，

2、设计、加工比较困难，在航空领域的应用中又存在诸如高速、重载、齿轮及其支撑因采用轻质结构而造成的变形问题等不利因素，对其啮合质量控制的研究非常困难，其动态性能与可靠性等问题始终难以得到全面解决，其动态设计问题也是工程设计中的难点。衡量弧齿锥齿轮副啮合质量的重要指标是传动误差和接触印痕。传动误差是齿轮振动的激励之源，已为前人的大量成果所证实。弧齿锥齿轮作为一种局部点接触的不完全共轭的齿轮副，必然存在传动误差，它包括了动态性能和强度性能等大量信息。但目前在设计或制造中都对传动误差缺乏必要的考虑和实用的方法，尤其在测试和检验环节方面，完全没有相应的方法、设备和

3、手段，更是缺乏对传动误差的明确指标要求，使得对其动态性能的改进无从着手。传统的设计方法是基于印痕控制的方法，加工设计、切齿、检测，到不断反复修正，实际上是以印痕为控制目标的逼近过程，在这一过程中，齿面印痕是最终的目标和要求。当前我国弧齿锥齿轮的设计和生产，均采用这一方法。齿轮的动态性能主要决定于齿轮副的传动误差。传动误差与齿面印痕既有着深刻的内在联系，又各自反映着齿轮性能的不同方面。齿轮接触传动对于载荷具有非线性的力学特性，尤其是点接触的弧齿锥齿轮传动的非线性更为突出。片面重视齿面印痕而忽视传动误差，是由于当时齿轮转速不高，强度是主要矛盾，振动问题还不

4、十分突出。随着齿轮在航空等高速领域的广泛应用，单纯基于齿面印痕控制而忽略传动误差的设计制造方法已不能满足航空高速齿轮传动的动态设计要求，齿轮传动的动态设计与动态质量控制已是工业设计中必须解决的问题。根据弧齿锥齿轮传动的功能需求来设计齿面的形状参数，即在动态性能目标下，确定实际工况下齿面的最佳啮合印痕（齿面接触轨迹、印痕位置、尺寸）和传动误差（形状、幅值），再设计出能够精确满足以上条件的齿面及相应加工方法，对齿轮传动技术的理论发展和实际应用都具有十分重要的意义。目前国内大多数企业的弧齿锥齿轮加工采用的是传统摇台机构的铣齿、磨齿机。基于现有的加工设备，开发

5、基于动态啮合性能控制的高性能的齿面，是当前齿轮制造业迫切需要解决的问题。齿轮的动态性能主要由工作时承载传动误差曲线波动幅值决定。波动幅值愈大，振动愈大。齿轮系统中动力和运动是通过轮齿齿面间连续的相互作用而传递的，载荷作用下轮齿的变形、齿轮运转过程中轮齿的交替啮合及齿间载荷分配使得轮齿啮合刚度具有时变性，时变刚度直接影响承载传动误差。此外承载传动误差的幅值也与非承载时的初始几何传动误差有关。当其设计幅值较大时，轻载传动误差波动大；重载时变形补偿作用使波动减小。反之，当设计幅值较小时，轻载振动小；重载时传动误差波动增大。因此，基于承载传动误差控制的设计问题

6、也是航空工程设计中的难点。弧齿锥齿轮的传动误差，单位值一般是10~20角秒，测量一直是一个比较困难的问题，要求测量的角位移精度在2~4角秒之内，才能正确对齿轮实际工作条件下的动态性能进行验证。上面提到的格里森公司有专门测量齿轮传动误差装置凤凰500数控齿轮检验机，测量精度在，价格非常昂贵，大约几百万元一套，并且该项设备由于国防上的应用背景，限制向我国进口；此外还有采用光电编码器等方式测量传动误差，测量精度较低，无法满足齿轮传动误差测量的要求，因此，研制精密、高效、稳定、使用方便的检测试仪器和系统有一定的实际意义。本申请项目“弧齿锥齿轮的传动误差检测方法

7、研究，以多年研究积累基础，提出了建立弧齿锥齿轮传动误差检测系统，根据检测系统编制检测软件进行数据采集，利用FFT和由小波变换的模极大值重建信号的方法编写软件对实验数据进行频谱分析，利用数字滤波器的差分方程对实验结果进行滤波处理，对滤波后的传动误差曲线作进一步分析。，并开发基于小波分析的齿轮传动误差检测软件。其研究结果可应用于军事国防、汽车传动、月球与深空探测因此，对上述问题进行系统的理论研究，并提出技术解决方案是十分重要和迫切的。1.2国内外研究现状与分析国外研究现状与分析传动质量的效果是在实际啮合传动过程中表现出来的。要获得高质量的传动，单靠研究单个

8、齿轮的加工及其加工误差是不够的，只有通过对整个实际啮合过程的传动误差进行精密的动态测试，对其做