【正文】 學(xué)校代號 10530 學(xué) 號 201007011467 分 類 號 TH132 密 級 碩 士 學(xué) 位 論 文超環(huán)面行星蝸桿傳動精度理論及精度檢測研究學(xué) 位 申 請 人 劉詩奇 指 導(dǎo) 教 師 楊世平 副教授 學(xué) 院 名 稱 機(jī)械工程學(xué)院 學(xué) 科 專 業(yè) 機(jī)械工程 研 究 方 向 數(shù)字化設(shè)計與制造 二〇一三年六月十三日The Research on Transimission Precision Theory and Accuracy Test of Torodial DriveCandidate Liu Shiqi Supervisor Associate Prof. Yang Shiping College School of Mechanical Engineering Program Mechanical Engineering Specialization Digital design and manufacture Degree Master of Engineering University Xiangtan University Date June 13, 2013 湘潭大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)湘潭大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日湘潭大學(xué)碩士學(xué)位論文摘 要超環(huán)面行星蝸桿傳動機(jī)構(gòu)由于具有傳動效率高、傳動比大、結(jié)構(gòu)緊湊、承載能力高等優(yōu)點，成為了近年來國內(nèi)外專家學(xué)者研究和探索的熱點。但是由于其關(guān)鍵零件—中心蝸桿和超環(huán)面內(nèi)齒圈的廓面形狀復(fù)雜，對其精度理論與精度檢測的研究不足，這顯然不利于產(chǎn)品的應(yīng)用推廣。為了解決這一問題，只有在對加工、裝配過程中產(chǎn)生的誤差，以及這些誤差對傳動性能的影響取得規(guī)律性認(rèn)識的基礎(chǔ)上，才能有針對性地抑制誤差，達(dá)到提高產(chǎn)品精度的目的。本文從超環(huán)面行星蝸桿傳動機(jī)構(gòu)關(guān)鍵零件的加工工藝入手，對其精度理論、精度檢測和評定進(jìn)行了深入的研究，主要完成了以下工作。本文在分析超環(huán)面行星蝸桿傳動機(jī)構(gòu)關(guān)鍵零件的加工工藝的基礎(chǔ)上，歸納出了中心蝸桿和超環(huán)面內(nèi)齒圈的廓面加工誤差因素，并建立了基于各加工誤差因素的超環(huán)面行星蝸桿傳動嚙合理論，得到了含加工誤差的超環(huán)面內(nèi)齒圈齒面方程。根據(jù)含加工誤差的超環(huán)面內(nèi)齒圈齒面方程，采用微分法研究了各加工誤差因素對超環(huán)面內(nèi)齒圈廓面誤差的影響，為根據(jù)超環(huán)面內(nèi)齒圈的廓面誤差分析加工工藝原因提供了理論指導(dǎo)。以行星架角位移偏差作為衡量超環(huán)面行星蝸桿傳動精度的指標(biāo)，利用含誤差的超環(huán)面行星蝸桿傳動模型進(jìn)行ADAMS運動仿真，通過正交試驗進(jìn)行研究，分析了各誤差因素對行星架角位移偏差的影響規(guī)律，從而為有針對性地控制誤差因素提高傳動精度提供理論指導(dǎo)。 采用三坐標(biāo)測量機(jī)對超環(huán)面內(nèi)齒圈廓面進(jìn)行了測量，并通過數(shù)據(jù)處理得到了超環(huán)面內(nèi)齒圈的螺旋線誤差，此外，對超環(huán)面行星蝸桿傳動關(guān)鍵零件—中心蝸桿和超環(huán)面內(nèi)齒圈的誤差測量項目進(jìn)行了定義，為超環(huán)面行星蝸桿傳動機(jī)構(gòu)關(guān)鍵零件的檢測驗收提供了參考。關(guān)鍵詞：超環(huán)面行星蝸桿傳動；廓面誤差；傳動精度；測量AbstractWith high transmission efficiency, transmission ratio, pact structure and high carrying capacity, toroidal drive has bee a research focus by scholars both at home and abroad in recent years. However, because its key parts — center worm and the stationary internal toroidal gear profile surface structure is plex, its error theory is quite inadequate, which is obviously not conducive to improve the accuracy of the product. To solve this problem, only on this basis that we have an understanding about the laws of those errors generated in the manufacturing and assembly process, and influence they have on the transmission performance, can we target to inhibit those errors, to achieve the purpose of improving product accuracy. Therefore, it is necessary to establish the toroidal planet worm drive errorbased meshing theory to provide a theoretical basis for the analysis of how various error factors effect meshing performance, as well as the relationship between the processing error and the center worm and the stationary internal toroidal gear profile error. Specific Works to be finished by this paper are as follows: On the basis of thorough analysis about the processing methods and procedures of the key parts of toroidal drive, this paper summarizes the processing error ponent of the center worm and stationary internal toroidal gear profile surface and establishes the theoretical basis of the toroidal planet worm gearing, which laid a theoretical foundation for the analysis of the influence law that various error factors have on meshing performance, as well as the relationship between the processing error and the center worm and the stationary internal toroidal gear profile error. According to the stationary internal toroidal gear surface equation containing processing errors, to use differential to study the impact that various processing error factors have on stationary internal toroidal gear profile error provides a theoretical guidance for processing reasons which based on the toroidal ring gear profile error analysis.The relationship between error factors of toroidal drive and its transimission precision is analysed. This paper uses CMM to measure the profile surface of the stationary internal toroidal gear and gains the stationary internal toroidal gear helix error by data processing. In addition, this paper also defines the error measure program about the key parts of the toroidal drive— the center worm and the stationary internal toroidal gear. Thus it provides an idea of the check and acceptance inspection for the key parts of toroidal drive. Key Words: toroidal drive。 profile error。 transimission precision。 test目 錄摘 要 IAbstract II第1章 緒 論 1 引言 1 超環(huán)面行星蝸桿傳動研究現(xiàn)狀 1 機(jī)械傳動精度研究現(xiàn)狀 3 本文主要研究內(nèi)容 5第2章 基于加工誤差的超環(huán)面行星蝸桿傳動嚙合理論 6 超環(huán)面行星蝸桿傳動簡介 6 超環(huán)面行星蝸桿傳動關(guān)鍵零件的加工方法介紹 7 中心蝸桿和超環(huán)面內(nèi)齒圈廓面誤差分析 8 基于誤差的圓柱齒超環(huán)面行星蝸桿傳動嚙合理論 10 誤差分析 10 基于誤差的坐標(biāo)系建立 10 坐標(biāo)變換 12 嚙合方程 14 本章小結(jié) 24第3章 超環(huán)面行星蝸桿傳動機(jī)構(gòu)關(guān)鍵零件的廓面誤差分析 25 超環(huán)面內(nèi)齒圈加工誤差對其廓面誤差的影響分析 25 刀具切削點位置誤差對廓面誤差的影響 26 刀具半徑誤差對廓面誤差的影響 27 中心距誤差對廓面誤差的影響 27 刀具回旋軸線誤差對廓面誤差的影響 28 軸交角誤差對廓面誤差的影響 29 工件軸向竄動誤差對廓面誤差的影響 30 超環(huán)面內(nèi)齒圈廓面誤差各影響系數(shù)的因素分析 31 正交試驗法 31 各廓面誤差影響系數(shù)因素研究 31 32 刀具半徑廓面誤差影響系數(shù)分析 36 中心距廓面誤差影響系數(shù)分析 37 刀具回旋軸線誤差對廓面誤差的影響系數(shù)分析 38 軸交角誤差對廓面誤差的影響系數(shù)分析 39 本章小結(jié) 40第4章 誤差對超環(huán)面行星蝸桿傳動精度影響分析 41 超環(huán)面行星蝸桿傳動三維建模及裝配 41 44 導(dǎo)入模型 45 添加約束 45 仿真分析與結(jié)果后處理 46 各誤差因素對行星架角位移偏差的影響分析 49 本章小結(jié) 51第5章 超環(huán)面行星蝸桿傳動機(jī)構(gòu)關(guān)鍵零件的幾何精度測量 52 三坐標(biāo)測量儀的簡介 52 基于三維CAD模型的超環(huán)面內(nèi)齒圈的CMM測量 54 超環(huán)面內(nèi)齒圈的三維建模 54 測針的選配組合 55 三坐標(biāo)測量儀回零以及數(shù)控系統(tǒng)清零 56 測頭校準(zhǔn) 57 測量坐標(biāo)系的建立 57 測量程序和測量 59 誤差評定 60 廓面誤差 61 螺旋線偏差 61 軸向截面廓線偏差 62 本章小結(jié) 62總結(jié)與展望 63參考文獻(xiàn) 64致 謝 67攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及研究成果 68物理量名稱及符號表中心距傳動比行星輪與中心蝸桿的傳動比行星輪與超環(huán)面內(nèi)齒圈的傳動比行星輪半徑圓柱滾子半徑圓柱滾子高中心蝸桿轉(zhuǎn)角行星輪轉(zhuǎn)角超環(huán)面內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)角中心蝸桿角速度行星輪角速度超環(huán)面內(nèi)齒圈角速度相對速度中心距誤差