【正文】 星蝸輪 與 中心蝸桿和超環(huán)面內(nèi)齒圈 之間的 中心距 ， R為行星蝸輪的 計(jì) 算圓半徑 。k 239。j 239。 )w 1k 1 39。 aΔ aww 2j 1 ( 3 )j 1 39。239。039。1 , kkk 分別以 321 , ??? 的 角速度旋轉(zhuǎn) ，321 , ??? 分別為中心蝸桿齒面 )1(? 、行星蝸輪齒面 )2(? 和超環(huán)面內(nèi)齒圈齒面 )3(? 相對(duì)于靜坐標(biāo) 系 321 , SSS 的轉(zhuǎn)角。239。339。2 kjioS 為考慮加工誤差時(shí)行星蝸輪的 動(dòng)坐標(biāo)系 ； ),( 33333 kjioS 為不考慮加工誤差時(shí)超環(huán)面內(nèi)齒圈的 靜坐標(biāo)系 ， ),( 39。239。139。 表 21 加工誤差 因 素 誤差符號(hào) 誤差名稱(chēng) 產(chǎn)生原因 a? 中心距誤差 刀具和工件毛坯裝夾誤差、對(duì)刀誤差 ? 刀具回旋軸線(xiàn)誤差 刀具安裝誤差、編程誤差 w 工件軸向竄動(dòng)誤差 工件毛坯軸向定位誤差 r? 刀具半徑誤差 刀具磨損 R? 切削點(diǎn)位置誤差 刀具振動(dòng)、編程誤差 1? 軸交角誤差 安裝誤差、機(jī)床精度、對(duì)刀誤差 由于中心蝸桿和超環(huán)面內(nèi)齒圈采取 等徑加工 時(shí)刀具和工件的嚙合形式與超環(huán)面行星蝸桿傳動(dòng)運(yùn)行時(shí)的嚙合形式類(lèi)似，只是超環(huán)面行星蝸桿傳動(dòng)運(yùn)行時(shí)參與嚙合的是行星蝸輪而不是刀具，決定行星蝸輪與中心蝸桿和超環(huán)面內(nèi)齒圈位置關(guān)系的是箱體以及軸系零件而不是機(jī)床夾具，故本章建立的基于加工誤差的圓柱齒超環(huán)面行星蝸 桿傳動(dòng)嚙 合理論體系 從某種程度上來(lái)說(shuō)包含了零件的幾何誤差和整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的裝配誤差，因此具有實(shí)際的理論價(jià)值 。下面的章節(jié) 將在建立基于 誤差的 圓柱齒 超環(huán)面行星蝸桿傳動(dòng) 嚙合理論基礎(chǔ)上，根據(jù)湘潭大學(xué)碩士學(xué)位論文 10 含誤差的中心蝸桿和超環(huán)面內(nèi)齒圈齒面方程，通過(guò)具體計(jì)算實(shí)例來(lái)分析中心蝸桿和超環(huán)面內(nèi)齒圈加工時(shí)，各誤差因素對(duì)廓面誤差影響大小和變化規(guī)律，為超環(huán)面行星蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造提供理論依據(jù)。 實(shí)踐表明， 超環(huán)面內(nèi)齒圈和 中心蝸桿 廓面加工精度不僅取決于數(shù)控加工過(guò)程中編程時(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線(xiàn)的逼近程度，更與其加工工藝息息相關(guān)。對(duì)于超環(huán)面內(nèi)齒圈來(lái)講，由于制造難度大，因此加工誤差不容忽視。為了使這一問(wèn)題得到解決，只有在 認(rèn)識(shí) 加工、裝配過(guò)程中所產(chǎn)生各類(lèi)誤差對(duì)傳動(dòng)性能影響規(guī)律的基礎(chǔ)上，才能有針對(duì)性湘潭大學(xué)碩士學(xué)位論文 9 地抑制和消減誤差，并最終制定出合理可行的公差標(biāo)準(zhǔn)。誤差是絕對(duì)的不可避免的，而精度是相對(duì)的可以選擇的，因此在工程實(shí)踐當(dāng)中規(guī)定了公差，也就是允許出現(xiàn)的誤差。 （ 3）采用 范成法 在改裝過(guò)的滾齒機(jī)或其他機(jī)床改造后的專(zhuān)用機(jī) 床上來(lái)加工，該方法的缺點(diǎn)是受機(jī)床原有精度的影響，加工精度和加工效率低，加工能力有限。中心蝸桿和超環(huán)面內(nèi)齒圈廓面都屬于空間不可展變距螺旋面，加工比較困 難，以前主要使用燒結(jié)、電塑、精鑄和旋風(fēng)銑削等方法，但是這些方法加工精度低，成本比較高，制成的樣機(jī)試驗(yàn)時(shí)也無(wú)法正常運(yùn)行 。 超環(huán)面行星蝸桿傳動(dòng) 關(guān)鍵零件的 加工方法 介紹 超環(huán)面行星蝸桿傳動(dòng)嚙合理論方面的研究已經(jīng)較為成熟，但是由于該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵零件的表面特征相當(dāng)復(fù)雜，加上國(guó)外對(duì)于超環(huán)面行星蝸桿傳動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)的保密性，且國(guó)內(nèi)對(duì)該機(jī)構(gòu)的研究起步比較晚等因素的影響，導(dǎo)致目前其某些關(guān)鍵技術(shù)的理論與試驗(yàn)尚需要進(jìn)行進(jìn)一步地研究和探討，尤其是在超環(huán)面行星蝸桿傳動(dòng)關(guān)鍵零部件的加工方法、工藝路線(xiàn)和加工精度方面的研究成效甚微。 （ 4） 工作平穩(wěn) 、 噪聲?。?超環(huán)面行星蝸桿傳動(dòng)從本質(zhì)上講屬于一種滾動(dòng)副環(huán)面蝸桿傳動(dòng) [3]，中心蝸桿齒面為連續(xù)的螺旋齒面，同一時(shí)間參與嚙合的齒數(shù)比較多，當(dāng)行星蝸輪和中心蝸桿嚙合時(shí) ，行星蝸輪輪齒是逐漸進(jìn)入嚙合并逐漸退出嚙合的，因而該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作時(shí)運(yùn)行平穩(wěn)且噪聲比較小。該機(jī)構(gòu)工作時(shí)（一般做減速器使用），運(yùn)動(dòng)由中心蝸桿軸輸入并帶動(dòng)行星蝸輪旋轉(zhuǎn)，當(dāng)超環(huán)面內(nèi)齒圈不動(dòng)時(shí)，行星蝸輪作環(huán)狀的螺旋運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)與輸出軸固聯(lián)的行星架實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)輸出 [3]。 湘潭大學(xué)碩士學(xué)位論文 6 第 2 章 基于加工誤差的 超環(huán)面行星蝸桿傳動(dòng) 嚙合理論 雖然前人建立了超環(huán)面行星蝸桿傳動(dòng)的理想嚙合理論體系，但由于該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在加工和裝配過(guò)程中不可避免地存在一些誤差，因此實(shí)際的嚙合過(guò)程總是存在一定的偏差，這些偏差的存在勢(shì)必 會(huì) 對(duì)傳動(dòng)的嚙合性能、齒間載荷分配以及接觸線(xiàn)上載荷分配產(chǎn)生影響。 本文具體研究?jī)?nèi)容如下： 1. 對(duì)超環(huán)面行星蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)關(guān)鍵零件 — 超環(huán)面內(nèi)齒圈和中心蝸桿常用的加工方法進(jìn)行了深入系統(tǒng)的分析和研究， 并 以此為基礎(chǔ)，分析了超環(huán)面內(nèi)齒圈和中心蝸桿的各原始加工誤差，建立了基于常見(jiàn)加工誤差的圓柱齒超環(huán)面行星蝸桿傳動(dòng)嚙合理論 。各種計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)以及實(shí)驗(yàn)技術(shù)為傳動(dòng)部件的研究提供了基礎(chǔ)，傳動(dòng)部件動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)精度的研究被提 上了議程。 第三個(gè)階段是動(dòng)力學(xué)精度評(píng)價(jià)階段，在該階段不僅把嚙合傳動(dòng)部件當(dāng)成傳遞運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件而且將其作為傳遞動(dòng)力的部件考慮其傳動(dòng)動(dòng)力的平穩(wěn)性和載荷的平均性。其采用的測(cè)量方法主要是對(duì) 齒輪 各幾何參數(shù)采用專(zhuān)用儀器進(jìn)行測(cè)量，在這個(gè)階段主要把齒輪當(dāng)作一個(gè)幾何構(gòu)件而不考慮其傳動(dòng)功能 ， 所以這個(gè)階段對(duì)于齒輪精度的研究是粗淺的。另一個(gè)要求是防止傳動(dòng)部件之間在傳動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生干涉而影響傳動(dòng)性能。第二個(gè)方面的要求是運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性，運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性是指實(shí)際加工出來(lái)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在工作時(shí)其被動(dòng)件實(shí)際的位置與理論位置的差別。因?yàn)閷?duì)于一個(gè)機(jī)械構(gòu)件而言其關(guān)鍵部位的精度是其存在和實(shí)現(xiàn)功能的生命線(xiàn)。 機(jī)械傳動(dòng)精度研究現(xiàn)狀 對(duì)于 機(jī)械傳動(dòng)部件 精度的研究一般都致力于解決兩個(gè)問(wèn)題：第一個(gè)是對(duì)于機(jī)構(gòu)的精度評(píng)價(jià)問(wèn)題；第二個(gè)是對(duì)于精度的控制問(wèn)題。 在嚙合誤差理論和幾何精度檢測(cè)方面，魏國(guó)武 [3]等建立了基于誤差的球形齒超環(huán)面行星蝸桿傳動(dòng)嚙合理論體系，并分析 了誤差對(duì)中心蝸輪和超環(huán)面內(nèi)齒圈在行星蝸輪齒面上的接觸線(xiàn)、行星蝸輪與中心蝸輪和超環(huán)面內(nèi)齒圈嚙合時(shí)齒面誘導(dǎo)法曲率以及中心蝸桿和超環(huán)面內(nèi)齒圈計(jì)算圓上的螺旋升角的影響。對(duì)于中心蝸桿的加工方法，張春麗等在分析中心蝸桿齒面形成的幾何原理并進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)化計(jì)算的基礎(chǔ)上，最終在數(shù)控銑床上加工出了中心蝸桿 [35]；姚立綱等參考齒輪范成法利用改裝了的 Y3280滾齒機(jī)完成了中心蝸桿的加工 [36]；蔡英杰等基于行星蝸輪與中心蝸桿嚙合的原理，使用鏡面球頭銑刀模擬行星輪輪齒與中心蝸桿的嚙合過(guò)程，提出了中心蝸桿的數(shù)控加工方法，并完成了中心蝸桿的實(shí)際加工 [37]。許立忠 教授對(duì)該種傳動(dòng)零件的加工方法與加工工藝進(jìn)行了深入的研究，而且在 1999 年制成了國(guó)內(nèi)首臺(tái)滾錐齒超環(huán)面行星蝸桿傳動(dòng)樣機(jī)，并進(jìn)行了樣機(jī)試驗(yàn) [29]。楊傳民 [25]提出了螺環(huán)傳動(dòng)效率的簡(jiǎn)易分析方法，并得出螺環(huán)傳動(dòng)副的效率是變效率，適當(dāng)選擇結(jié)構(gòu)參數(shù)及采用滾動(dòng)行星輪輪齒 (特別是選用圓柱體輪齒 ),可以使螺環(huán)傳動(dòng)副的效率大大提高的結(jié)論。湘潭大學(xué)的譚援強(qiáng)、王亮等 [12]推導(dǎo)出了圓柱齒超環(huán)面行星蝸桿傳動(dòng)壓力角的計(jì)算公式。 由于預(yù)見(jiàn)到了超環(huán)面行星蝸桿傳動(dòng)這一新型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的潛力與前景，國(guó)內(nèi)學(xué)者根據(jù)國(guó)外十分有限的研究資料陸續(xù)對(duì)該傳動(dòng)的嚙合理論、承載能力、加工方法和加工工藝、載荷分布、傳動(dòng)效率以及樣機(jī)試驗(yàn)等方面進(jìn)行了大量深入系統(tǒng)的研究并取得一系列極具理論價(jià)值的重要成果。目前對(duì)于其嚙合 理論方面的研究已經(jīng)趨向成熟，但在承載能力、關(guān)鍵零件的加工方法和加工工藝以及傳動(dòng)效率方面的研究還處于探索階段，還很不成熟， 在其 誤差分析和檢測(cè)方面的研究更是基本處于空白階段。同時(shí)，為了使超環(huán)面行星蝸桿傳動(dòng)滿(mǎn)足高速和高精度應(yīng)用場(chǎng)合的要求，其關(guān)鍵零件中心蝸桿和超環(huán)面 內(nèi)齒圈的幾何精度必須得到有效控制，因此，提出有效的幾何精度評(píng)定和檢測(cè)方法就成了一個(gè)亟需解決的問(wèn)題。為 此，國(guó)內(nèi)外研究人員研發(fā)出了各種新型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，比如說(shuō)超環(huán)面行星蝸桿傳動(dòng)、弧面凸輪機(jī)構(gòu)、環(huán)面蝸桿傳動(dòng)等 [1]。 profile error。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(duì)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)。 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(duì)其精度理論 與精度檢測(cè)的研究不足，這顯然不利于產(chǎn)品的應(yīng)用推廣。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 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(guó)家有關(guān)部門(mén)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。 學(xué)校代號(hào) 10530 學(xué) 號(hào) 202007011467 分 類(lèi) 號(hào) TH132 密 級(jí) 碩 士 學(xué) 位 論 文 超環(huán)面行星蝸桿傳動(dòng)精度理論及精度檢測(cè)研究 學(xué) 位 申 請(qǐng) 人 劉詩(shī)奇 指 導(dǎo) 教 師 楊世平 副教授 學(xué) 院 名 稱(chēng) 機(jī)械工程 學(xué)院 學(xué) 科 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械工程 研 究 方 向 數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造 二 〇 一 三 年 六 月 十三日 The Research on Transimission Precision Theory and Accuracy Test of Torodial Drive Candidate 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, 2020 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(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 摘 要 超環(huán)面行星蝸桿傳動(dòng) 機(jī)構(gòu) 由于具有傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)比大、結(jié)構(gòu)緊湊、承載能力高等優(yōu)點(diǎn)，成為了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者研究和探索的熱點(diǎn)。 本文在分析超環(huán)面行星蝸桿傳動(dòng)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(dòng)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。 關(guān)鍵詞： 超環(huán)面行星蝸桿傳動(dòng)；廓面誤差；傳動(dòng)精度；測(cè)量 湘潭大學(xué)碩士學(xué)位論文 II Abstract With 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 ac