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专利号: 202510048051X
申请人: 合肥工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于波纹度信息的斜齿轮检测方法,其特征在于,其包括以下步骤:提取斜齿轮的全齿波纹度信息;

对全齿波纹度信息进行处理,得到频谱图;

计算斜齿轮任一个单齿上波纹度的角度α;

依据单齿上波纹度的角度α、频谱图判断齿轮是否满足噪声要求;

其中,计算单齿上波纹度的角度α的方法包括以下步骤:S301、获取某一个轮齿上的I个齿廓形状数据C11;

S302、将I个C11进行傅里叶变换,以提取出长度域上的I个齿廓波纹度曲线B11;

其中,B11表征单齿齿廓方向上的波纹度信息;

S303、通过拟合模型对I个B11进行拟合,得到I个拟合后的齿廓波纹度曲线B12;

其中,每个拟合后的B12都包括K个频率分量;

S304、根据I个B12计算α,其计算公式为:式中,xi为第i个齿向方向的坐标;i∈[1,I],φk(xi)为第k个频率分量在坐标xi的相位,k∈[1,K],Ak(xi)为第k个频率分量在坐标xi的振幅;

其中,依据单齿上α、频谱图判断齿轮是否满足噪声要求的方法包括:若在频谱图上识别出鬼阶,且α大于阈值,则认为齿轮不满足噪声要求。

2.根据权利要求1所述的基于波纹度信息的斜齿轮检测方法,其特征在于,提取全齿波纹度信息的方法包括以下步骤:S101、获取斜齿轮上所有N个轮齿的几何形状数据;

其中,第n个轮齿的几何形状数据包括:第n个轮齿沿齿面上齿廓方向的齿廓形状数据C1n、第n个轮齿沿齿向方向的齿向形状数据C2n;n∈[1,N];

S102、先计算C1n和C1n+1之间的齿廓重叠率ep,再基于ep将C11~C1N的末端进行重叠拼接得到拼接后的齿廓形状数据H1,接着对H1进行拟合得到齿廓形状曲线C1’;

先计算C2n和C2n+1之间的齿向重叠率ef,再基于ef将C21~C2N的末端进行重叠拼接得到拼接后的齿向形状数据H2,接着对H2进行拟合得到齿向形状曲线C2’;

S103、将C1’进行傅里叶变换,以提取出长度域上的齿廓波纹度曲线B1;

将C2’进行傅里叶变换,以提取出长度域上的齿向波纹度曲线B2;

其中,B1表征全齿齿廓方向上的波纹度信息,B2表征全齿齿向方向的波纹度信息。

3.根据权利要求2所述的基于波纹度信息的斜齿轮检测方法,其特征在于,对全齿波纹度信息进行处理得到频谱图的方法包括以下步骤:S201、通过拟合模型分别对B1、B2进行拟合,以生成对应的正弦曲线Q1、Q2;

S202、对Q1、Q2进行阶次分析,分别生成对应的频谱图pic1、pic2;其中,pic1、pic2的横坐标为阶次、纵坐标为幅值。

4.根据权利要求2所述的基于波纹度信息的斜齿轮检测方法,其特征在于,S101中,C1n的检测点位置以齿轮转动的角度均分取点,并将检测点位置的角度值转化为对应的渐开线长度;

C2n的检测点位置以轮齿的齿向方向均分取点;

其中,将检测点位置的角度值转化为对应的渐开线长度的转化公式为:式中,λ为检测点对应的角度值;θ为检测点对应的渐开线长度,Rb为齿轮的基圆半径。

5.根据权利要求2所述的基于波纹度信息的斜齿轮检测方法,其特征在于,对C11、几何形状数据进行预处理以去除齿轮的修形量,得到对应的残差数据Y1、残差数据Y2;

Y1替换C11作为后续步骤的数据来源;

Y2替换几何形状数据作为后续步骤的数据来源;

其中,预处理的方法包括以下步骤:

使用二阶多项式拟合齿轮的修形量;

将C11减去拟合后的修形量,得到Y1;

将几何形状数据减去拟合后的修形量,得到Y2。

6.根据权利要求5所述的基于波纹度信息的斜齿轮检测方法,其特征在于,去除C11、几何形状数据的前5%和后5%,取中间90%的C11、几何形状数据作为有效数据进行使用。

7.根据权利要求2所述的基于波纹度信息的斜齿轮检测方法,其特征在于,S102中,齿廓重叠率ep的计算公式为:式中,L是齿轮的基圆周长,da是齿轮的齿顶圆直径,df是齿轮的齿根圆直径,z是齿轮的齿数;

齿向重叠率ef的计算公式为:

式中,β为齿轮的分度圆螺旋角,b为齿宽,m为齿轮的模数。

8.根据权利要求1或3所述的基于波纹度信息的斜齿轮检测方法,其特征在于,利用网格搜索法对拟合模型中的参数进行优化;

其中,拟合模型为:

y=p0+p1sin(2πf*x+p2)式中,参数p0、p1、p2、f分别为直流分量、幅值、初相位、频率;y和x分别为两个变量。

9.一种基于波纹度信息的齿轮检测系统,其特征在于,其使用如权利要求1至8中任意一项所述的基于波纹度信息的斜齿轮检测方法;基于波纹度信息的齿轮检测系统包括:多齿信息提取模块,其用于提取全齿波纹度信息;

频谱生成模块,其用于对全齿波纹度信息进行处理,得到频谱图;

单齿信息提取模块,其用于计算单齿上波纹度的角度α;

判断模块,其用于依据单齿上波纹度的角度α、频谱图判断齿轮是否满足噪声要求。

10.一种软件程序产品,其特征在于,该软件程序产品包括程序指令,当其在电子设备上运行时,使得电子设备执行如权利要求1至8中任意一项所述的基于波纹度信息的斜齿轮检测方法的步骤。