齿轮测量中心误差补偿技术的建模研究

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1、齿轮测量中心误差补偿技术的建模研究TheModelingStudyonErrorCompensationTechniqueofTheGearMeasurementEquipment学科专业：仪器科学与技术研究生：李斌指导教师：郭敬滨副教授天津大学精密仪器与光电子工程学院二零一二年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并

2、表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要误差补偿技术是有效改善仪器测量精度的一项重要的应用技术。本论文在前人的研究基础上，研究采用非实时误差补偿技术对JA100型齿轮测量中心进行误差补偿的误差模型建立与实际应用。

3、本文主要的研究内容如下：概括分析并理解JA100型齿轮测量中心的机构系统误差项构成。在该型测量中心结构中建立各运动刚体的空间直角坐标系，基于刚体运动规律原理，利用坐标系的平移和旋转等数学方法，建立涵盖各机构系统误差项的空间误差模型。1.在深入理解该型测量中心测量渐开线圆柱齿轮的方法原理之后，通过分析测头在X、Y、Z轴方向的偏差∆x、∆y、∆z分别对齿廓偏差测量、齿向偏差测量及齿距偏差测量的影响，确定机构系统误差项中影响测量精度的主要误差项。据此对空间误差模型进行有针对性地简化，得到满足提高单项测量精度的误差模型。2.通过双频激光干涉仪及其它测量仪器对机构系统误差进行测量，并将

4、测量得到的误差数据作相应处理，作为最终误差补偿时的原始数据。为了计算得到任意位置下的空间误差，需对各机构系统误差的原始数据进行三次样条插值，建立系统误差与对应坐标值的函数关系。3.通过特定实验验证空间误差模型对误差补偿的正确性和有效性，验证实验包括单轴定位补偿效果验证，平面内直线定位补偿效果验证以及空间内直线定位补偿效果验证。通过对标准渐开线样板各项误差测量数据的补偿，验证简化模型在误差补偿中的可行性和有效性。本文最终得出的结论：1.基于刚体运动规律建立得到的误差补偿模型，对JA100型齿轮测量中心的测量结果进行非实时补偿是可行的、有效的。经误差补偿后，空间定位精度得到了显著

5、地改善。2.通过简化后的单项误差模型对标准渐开线样板的测量结果进行补偿是可行的、有效的。渐开线样板的齿廓总偏差Fα由2.90µm改善至2.68µm，齿向总偏差Fβ由4.4µm改善至1.5µm。关键词：渐开线齿轮测量误差补偿模型误差测量机构系统误差ABSTRACTErrorcompensationtechniqueisanimportantapplicationtechnology,whichiseffectivetoimprovethemeasurementaccuracyoftheinstrument.Basedonpreviousstudies,thisdissertat

6、ionmainlystudiedtheerrormodelingandtheactualapplicationfortheJA100GearMeasurementCenter,byusingnon-real-timeerrorcompensationtechnique.Themaincontentofthisdissertationisasfollows:GenerallyanalyzeandunderstandthecompositionofJA100GearMeasuringCenter'smechanismsystemerrorterms.Firstlyestablis

7、hthespaceCartesiancoordinatesystemofeachmovingrigid-bodyinthestructureofthistypeofmeasurementcenter,thenestablishthevolumetricerrormodelinvolvedmechanismsystemerrors,basedonthetheoryofrigid-bodymotion,byusingmathematicalmethodsoftranslationandrotationoft