【正文】 curacy. Therefore, it is necessary to establish the toroidal pla 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 pla 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。隨著現(xiàn)代 工業(yè)技術(shù) 的發(fā)展，機(jī)器設(shè)備在高速、 高效 、 重載 、 智能 、輕質(zhì)和精密等方面的 要求越來越高 ，為了滿足 機(jī)器設(shè)備 發(fā)展的要 求 ，機(jī)械傳動裝置就必須向著高效率、 大功率 、 大傳動比 、 大扭矩 、小體積和低成本的方向發(fā)展 。因此急需要建立 基于誤差 的超環(huán)面行星蝸桿傳動 嚙合理論 ，用以研究各 誤差因素 對超環(huán)面行星蝸桿傳動嚙合性能的 影響規(guī)律 ，從而在超環(huán)面行星蝸桿傳動機(jī)構(gòu)零件實際加工時選擇合適的加工工藝路線和工藝設(shè)備提高加工精度。自 20 世紀(jì) 80 年代中期伊始，我國的研究人員也陸續(xù)開始了對超環(huán)面行星蝸桿傳動的研究。 Toote[9]對圓柱 齒 超環(huán)面行星蝸桿傳動的偏載問題進(jìn)行了 相關(guān)探索 ， 并 提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。燕山大學(xué)的許立忠等 [11]分別推導(dǎo)出了球齒、圓柱齒和圓錐齒中心蝸桿 和超環(huán)面內(nèi)齒圈 螺旋面的齒廓曲面方程、行星蝸輪與超環(huán)面內(nèi)齒圈及中心蝸桿 嚙合 的接觸線方程，給 出了界限曲線方程、 誘導(dǎo)法曲率計算公式 、接觸線切線與相對速度夾角的計算公式，分析了接觸線形狀和嚙合區(qū) 位置，并引入 傳動參數(shù) ， 得出了傳動參數(shù) 對嚙合特性的影響規(guī)律。姚立綱 [1824]等人對超環(huán)面行星蝸桿傳動理論進(jìn)行了深入的研究。在國內(nèi)，武漢 理工大學(xué)的 陳定方 [2628]教授率先對這種傳動零件的 加 工 制 造 進(jìn)行了研究，并利用改裝的滾齒機(jī)于 1996 年前后制成國內(nèi)首臺滾珠齒超環(huán)面行星蝸桿傳動試驗樣機(jī) ； 但由于加工精度不高，導(dǎo)致樣機(jī)試驗 時 摩擦嚴(yán)重，無法正常運轉(zhuǎn)，因此最終未能實現(xiàn)樣機(jī)試驗。切削成形法主要有數(shù)控 中心加工法、專用機(jī)床加工法和普通機(jī)床改裝加工法等 [3234]。機(jī)電 集成超環(huán)面 的提出為 傳統(tǒng) 超環(huán)面?zhèn)鲃拥陌l(fā)展提供了一種新的契機(jī)和可能，必將成為超環(huán)面?zhèn)鲃友芯啃碌臒狳c。這些場合都對傳動精度要求非?？量?，而我國對超環(huán)面行星 蝸桿傳動精度這方面的研究相當(dāng)匱乏，故有必要大力開展對誤差控制和精度評定方面的研究。 對于機(jī)械傳動部件的精度研究是一個永恒的課題，自從應(yīng)用最普遍的傳動部件齒輪湘潭大學(xué)碩士學(xué)位論文 4 出現(xiàn)后，人們就開始了對其精度的研究。作為傳動部件其主要功能是實現(xiàn)運動 和動力的傳遞，對于一般傳動部件一般有 四 個方面的要求，第一是運動平穩(wěn)性，傳遞運動的平穩(wěn)性很大程度上決定了傳動部件產(chǎn)生的振動等級，同時傳遞運動的平穩(wěn)性能使傳動部件在工作使減少沖擊力，延長傳動部件的壽命，同時也使與之配合工作的軸系類零件處于比較優(yōu)越的工作環(huán)境，對減少產(chǎn)品故障具有重要作用。對于動力傳遞構(gòu)件，特別是大功率傳動其承載的均勻性對于其傳動性能以及壽命有重要的影響 [40]。這種方式有利于對其進(jìn)行加工工藝分析，提高產(chǎn)品加工質(zhì)量，但是其中忽略了傳動構(gòu)件的其他許多特征，例如 加 載變形等。這個階段人們制訂了比較完備的齒輪精度體系和各種測量齒輪等傳動部件精度的方法，為傳動工業(yè)以及機(jī)械工業(yè)的發(fā)展提供了條件。 同時 隨著人們對于傳動 機(jī)構(gòu) 經(jīng)驗的積累以及各種新的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)模擬計算能力的增強(qiáng)，人們開始把齒輪當(dāng)作一種傳 遞 運動和動力的幾何部件甚至開始考慮在運動過程中的熱變形等環(huán)境因素。 本文主要研究內(nèi)容 通過 對超環(huán)面行星蝸桿傳動 國內(nèi)外 研究現(xiàn)狀的回顧與分析 ，不難發(fā)現(xiàn)國內(nèi)外專家學(xué)者對超環(huán)面行星蝸桿傳動的嚙合誤差理論與精度檢測方面的研究還十分不足， 本文力圖在已有的研究基礎(chǔ)上為解決這些 問題作出一點貢獻(xiàn)。 4. 對超環(huán)面行星蝸桿傳動機(jī)構(gòu)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)行了的定義 ,并使用三坐標(biāo)測量機(jī)測量了超環(huán)面內(nèi)齒圈廓面上點的坐標(biāo)誤差，通過數(shù)值處理得到超環(huán)面內(nèi)齒圈的 螺旋線 誤差，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 。 超環(huán)面行星蝸桿傳動簡介 超環(huán)面行星蝸桿傳動是由美國 Coulter 公司的 于 1966 年首先提出的發(fā)明專利，它主 要由中心蝸桿、行星蝸輪、超環(huán)面內(nèi)齒圈、滾動體（主要有球形滾動體、圓柱形滾動體、圓錐形滾動體和鼓形滾動體等）以及行星架等組成 [2]，如圖 21 所示。 湘潭大學(xué)碩士學(xué)位論文 7 （ 3） 結(jié)構(gòu)緊湊，空間體積??； 與其他常用機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)（ 普 通 齒 輪 傳 動 、 蝸 桿 傳 動 、擺針傳動、行星傳動）相比，超環(huán)面行星蝸桿傳動由于采取了與內(nèi)齒輪類似的嚙合方式—— 超環(huán)面內(nèi)齒圈的內(nèi)超環(huán)面作為內(nèi)齒圈齒面進(jìn)行嚙合，因而其空間機(jī)構(gòu)緊湊，相 對 質(zhì)量（傳遞單位功率減速器的質(zhì)量）低，故其在航空、航天等對空間要求比較高的機(jī)械設(shè)備中具有一定的應(yīng)用前景。為早日實現(xiàn)超環(huán)面行星蝸桿傳動的應(yīng)用，需要解決的問題很多，譬如說提高其關(guān)鍵零件的加工精度和加工效率 、 開發(fā)實用的 CAD/CAM 系統(tǒng)、研究切實可行的檢測技術(shù)、 制定合理準(zhǔn)確的裝配工藝路線等。國內(nèi)學(xué)者對這些方面都已做了許多探索，但用這些方法加工出的超環(huán)面行星蝸桿傳動樣機(jī)試驗時在高速運轉(zhuǎn)的情況下振動大、噪聲大、效率低，且不能進(jìn)行批量生產(chǎn)。 中心蝸桿廓面 銑刀 圖 22 點位式加工示意圖 （ 2） 在五軸聯(lián)動數(shù)控加工中心 等 通用機(jī)床 上按廓面形成的 包絡(luò)原理 對廓面進(jìn)行加工，缺點是 機(jī)床調(diào)整比較復(fù)雜 ，加工成本比較高，只能應(yīng)用于單件、 小批量加工的 場合。實際加工完成的零件表面（ “實際要素 ”）與理論零件表面（ “理想要素 ”）在尺寸、位置以及微觀形貌上的差異稱為誤差，而兩者之間的符合程度稱為精度。對于超環(huán)面內(nèi)齒圈和中心蝸桿來講 ，就有不同于齒輪、蝸輪蝸桿、軸等零件的誤差規(guī)律，由于超環(huán)面內(nèi)齒圈和中心蝸桿廓面結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，對其誤差理論的研究基本處于空白，這顯然不利于提高超環(huán)面行星蝸桿傳動關(guān)鍵零件的加工精度。因此，從多方面分析，中心蝸桿 的加工 誤差必須嚴(yán)格控制。它的 加工原理 是基于超環(huán)面?zhèn)鲃訖C(jī)構(gòu)中 行星蝸輪與超環(huán)面內(nèi)齒圈 和中心蝸桿 的 嚙合關(guān)系 。 p? ?a ?? 圖 23 中心蝸桿數(shù)控加工原理示意圖 圖 24 超環(huán)面內(nèi)齒圈加工示意圖 按照這種 加工原理 ，影響中心蝸桿和超環(huán)面內(nèi)齒圈廓面 誤差的 因素很多， 如 中心距誤差、 刀具回旋軸線誤差 、工件軸向竄動誤差、刀具半徑尺寸誤差、切削點半徑誤差、軸交角誤差 等等，這些誤差稱之為 單項誤差 ，這些單項誤差能夠幫助分析工件廓面誤差產(chǎn)生的工藝原因并能控制零部件精度，再者這些單項誤差與中心蝸桿和超環(huán)面內(nèi)齒 圈廓面誤差存在一定的關(guān)系，研究它們之間的關(guān)系可以找出影響廓面誤差的主要原因，以便于在實際加工時有針對性選擇加工設(shè)備和工藝路線，所以說各單項誤差的分析十分重要。通過對超環(huán)面關(guān)鍵零件的加工工藝過程的深入分析，本文從等徑加工方法入手，主要考慮 了以下一些加工誤差 因素 ，如表 21 所示。139。1 kjioS 為考慮加工誤差時中心蝸桿的 動坐標(biāo)系 ； ),( 22222 kjioS 為不考慮湘潭大學(xué)碩士學(xué)位論文 11 加工誤差時行星蝸輪的 靜坐標(biāo) 系， ),( 39。239。339。339。239。039。239。2 kjioS 與圖 24 一致同如上所述。 (339。o 0o 239。k 039。j 0oR+ΔRδ 1δ 1j 039。0S 到 0S 的坐標(biāo)變換矩陣 ???????????????????10000100s i n)(0c o ss i ns i n)(0s i nc o s111111139。0S 到 39。039。2S 到 2S 的坐標(biāo)變換矩陣 ????????????????10000c o ss i ns i nc o ss i n00c o ss i ns i nc o ss i nc o sc o s22222239。2212139。3S 的坐標(biāo)變換矩陣 ???????????????100010000c o ss in00s inc o s3333339。2S 到 39。239。039。2M 轉(zhuǎn)換得到行星蝸輪輪齒 在坐 標(biāo)系 39。239。239。239。239。2 39。2S 下的相對速度矢量 (21)239。r o o? ? ?? ? ? ? (218) 式中行星蝸輪齒面 )2(? 嚙合點在坐標(biāo)系 39。2 kik ???? (219) 中心蝸桿齒面 )1(? 嚙合點在坐標(biāo)系 39。 2 2 39。 2 2 39。( 21 )2 39。0 c os0 si nc os si n 0ixr i yz???????? ? ? ?? ? ? ??? ? ? ? ?? ? ? ??? ? ? ? (222) 1 39。 1 1()o o o o o o