(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211190343.X (22)申请日 2022.09.28 (71)申请人 北京工业大 学 地址 100124 北京市朝阳区平乐园10 0号 (72)发明人 汤洁　王嘉伟　石照耀　 (74)专利代理 机构 北京思海天达知识产权代理 有限公司 1 1203 专利代理师 刘萍 (51)Int.Cl. G06F 17/11(2006.01) G06F 17/16(2006.01) (54)发明名称 安装误差影 响下的ZC1蜗杆螺旋线偏 差评定 方法 (57)摘要 本发明公开了一种可应用 于齿轮测量中心 的安装误差影 响下的ZC1蜗杆螺旋线偏差评定新 方法， 属于精密测试技术与仪器领域。 包括步骤： (1)建立机器坐标系 O‑XYZ， 工件坐标系O' ‑X'Y' Z'， 在机器坐标系下对ZC1蜗杆上下两个轴截面 和螺旋线进行测量； (2)根据蜗杆上下两个轴截 面的测量数据， 得到截面的圆心坐标， 通过圆心 坐标确定蜗杆的偏摆角度和偏心坐标。 (3)将机 器坐标系O ‑XYZ变换到工件 坐标系O' ‑X'Y'Z'， 得 到工件坐标系O' ‑X'Y'Z'下的螺旋线测量数据； (4)计算螺旋线测量点在实际转角下的Z轴方向 理论高度值； ( 5)在工件坐标系O' ‑X'Y'Z'下对 ZC1蜗杆螺旋线偏差进行评定， 得到螺旋线偏差 数值， 可修正安装误差对ZC1蜗杆螺旋线偏差评 定的影响。 权利要求书3页 说明书8页 附图8页 CN 115510375 A 2022.12.23 CN 115510375 A 1.安装误差影响下的ZC1蜗杆螺 旋线偏差 评定方法， 其特 征在于： 1)对带有安装误差的ZC1蜗杆进行测量， 得到安装误差影响下的螺旋线测量数据和蜗 杆上下两个轴截面测量数据； 2)将安装误差分为安装偏心误差和安装偏摆误差： 1)安装偏心误差是指蜗杆的几何中 心与测量仪器的回转中心不重合而产生的位置偏差； 2)安装偏摆误差是指蜗杆的几何中心 轴与测量仪器的回转轴产生 倾斜而造成的角度偏差； 3)对ZC1蜗杆上下两个轴截面进行最小二乘圆拟合， 得到两个截面的圆心坐标， 通过两 个圆心坐标确定蜗杆轴线的两个偏摆角度和工件的偏心坐标； 4)利用坐标变换， 将机器坐标系下的螺旋线测量数据变换到工件坐标系下， 得到工件 坐标系下的螺 旋线测量数据； 5)根据螺旋线偏差定义对ZC1蜗杆螺旋线偏差进行评定， 修正安装误差下的ZC1蜗杆螺 旋线偏差数值及评 定等级； 6)评定时在工件坐标系下计算每个螺旋线测量点的实际转角， 根据每个螺旋线测量点 与前一个测量点的实际转角差， 计算求得各个测量点的理论Z轴坐标值， 进而得到螺旋线偏 差数值。 2.根据权利要求1所述的安装误差影响下的ZC1蜗杆螺旋线偏差评定方法， 其特征在 于： 建立机器坐标系O ‑XYZ， 坐标点记为(X,Y,Z)； 工件坐标系O' ‑X'Y'Z'， 坐标点记为(X ′, Y′,Z′)； 在机器坐标系下对ZC1蜗杆进行测量， 首先测量ZC1蜗杆上下两个轴截面， 得到轴截 面坐标点， 计算两个轴截面圆心坐标从而确定安装误差参数； 再用齿轮测量中心在存在安 装误差条件下测量蜗杆螺 旋线； 对两组蜗杆轴截面测量点分别进行最小二乘圆拟合， 拟合圆心坐标分别记为(xb,yb, zb)、 (xc,yc,zc)， 得到蜗杆几何中心轴的直线方程 为： 由此得到偏摆倾 斜角 θ1、 θ2； 安装偏摆误差 将每个螺旋线测量点的Z轴坐标代入到式(1)中， 得到每个螺旋线测量点的偏心坐标e (xei， yei)： 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115510375 A 2把机器坐标系向上平移到ZC1蜗杆的每个螺旋线测量点的Z轴高度上， 平移后的坐标系 记为O1‑X1Y1Z1， 变换关系如下： 其中： A为坐标系O ‑XYZ变换到坐标系O1‑X1Y1Z1的平移矩阵； Zi—机器坐标系下的蜗杆测 量点高度值 将O1‑X1Y1Z1绕轴X1顺时针旋转θ1(rad)， 旋转后的坐标系记为O2‑X2Y2Z2， X2与Z′共面； 变 换关系如下： 其中： Mx为坐标系O1‑X1Y1Z1变换到坐标系O2‑X2Y2Z2的旋转矩阵； 再将坐标系O2‑X2Y2Z2绕Y2顺时针θ2旋转， 旋转后的坐标系记为O3‑X3Y3Z3， 此时O3‑X3Y3Z3 的Z3轴与工件坐标系O' ‑X'Y'Z'的Z'轴平行， 变换关系如下： 其中， My为坐标系O2‑X2Y2Z2变换到坐标系O3‑X3Y3Z3的旋转矩阵； 通过公式(8)、 (9)旋转变换， 修正了蜗杆因倾斜造成的偏摆误差； 再将坐标系O3‑X3Y3Z3 按照偏心坐标 e(xei， yei)平移到工件坐标系O' ‑X'Y'Z'下， 变换关系如下： 其中， B为 坐标系O3‑X3Y3Z3变换到工件坐标系O' ‑X'Y'Z'的平 移矩阵； 通过以上坐标变换， 得到安装误差的修正模型， 此时， 得到工件坐标系下的螺旋线测量 数据点(X ′,Y′,Z′) 权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115510375 A 3