【正文】 第二個階段是運動學(xué)精度 研究 階段，把齒輪當(dāng)作是一種能夠傳遞運動的幾何體，不僅把齒輪的幾何規(guī)范保留下來同時把齒輪當(dāng)作一種傳遞運動的幾何體， 故而提出了各種綜合運動精度表征量，如切向綜合運動精度等。 超環(huán)面行星蝸桿傳動機(jī)構(gòu) 相對齒輪來講 還是很不成熟 的產(chǎn)品，雖然人們對于其設(shè)計和研究已經(jīng)積累了 不少 經(jīng)驗 ， 但是對于其 傳動 精度的研究還很少。因此，有必要對考慮誤差的超環(huán)面行星蝸桿傳動的嚙合理論進(jìn)行研究。此外，由于行星蝸輪與中心蝸桿和超環(huán)面內(nèi)齒圈的嚙合是通過滾動體（滾動體可以自由轉(zhuǎn)動）實現(xiàn)的，因此該傳動實現(xiàn)了普通蝸桿從滑動副到滾動副的轉(zhuǎn)變，克服了蝸桿傳動摩擦磨損嚴(yán)重潤滑 困難 的缺點。 隨著數(shù)控機(jī)床技術(shù)的發(fā)展 ，使得復(fù)雜曲面零件的高精度數(shù)控加工有了實現(xiàn)的可能， 使用數(shù)控機(jī)床加工超環(huán)面內(nèi)齒圈和中心蝸桿 不僅 提高了加工精度同時也改善了加工的靈活性，從理論上講，使用數(shù)控機(jī)床技術(shù)其廓面的加工有以下幾種方法： 湘潭大學(xué)碩士學(xué)位論文 8 （ 1） 以中心蝸桿為例，把中心蝸桿廓面當(dāng)作自由曲面來處理，使用端面銑刀或球頭銑刀進(jìn)行點位式加工，可以實現(xiàn)廓面的單側(cè)面非等徑加工，如圖 22 所示。 機(jī)器零件的誤差是一種消極因素，特別是對于 裝配接觸面以 及 傳動部件嚙合面 的誤差更是影響傳動部件 傳動準(zhǔn)確定 、 平穩(wěn)性以及傳 動壽命的一個重要因素，因此在實際生產(chǎn)中要盡量采取各種有效的加工手段盡可能的抑制和消減誤差。加工過程中， 刀具誤差 、機(jī)床誤差、 安裝誤差等都將以一定的比例傳遞到超環(huán)面內(nèi)齒圈和中心蝸桿上去，因此把握它們之間的傳遞關(guān)系，有利于有針對性地抑制加工誤差，達(dá)到提高加工精度的目的。 基于誤差的圓柱齒超環(huán)面行星蝸桿傳動嚙合理論 誤差分析 一般來說，機(jī)械零部件的誤 差來源于加工和裝配，對于以圓柱體作為滾動體的超環(huán)面行星蝸桿傳動機(jī)構(gòu)而言，當(dāng)然同樣也存在著加工誤差和裝配誤差，這些誤差均對該傳動的 嚙合性能、齒間載荷分配、接觸線上載荷分配、裝配干涉 、傳動精度等有影響，所以必須對它們進(jìn)行研究分析，為解決這些問題打下理論基礎(chǔ)。139。339。1 , SSS 分別 與 中心蝸桿、行星蝸輪和超環(huán)面內(nèi)齒圈固定連接并隨著它們 繞軸 39。039。 (339。 j0j 2k wi 2i 0i 1 ( 3 )i 2i wδ? ?? ? 圖 25 基于加工誤差的 行星蝸輪 與中心蝸桿 （超環(huán)面內(nèi)齒圈 ）嚙合坐標(biāo)i 0 i 239。 坐標(biāo)變換 根據(jù)上節(jié)建立的基于加工誤差的空間坐標(biāo)系 ， 可以求得各個坐標(biāo)系之間的變換矩陣。00039。2S 到 39。2S 到 2S 的坐標(biāo)變換矩陣 湘潭大學(xué)碩士學(xué)位論文 14 ????????????????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。0S 中 的參數(shù)方程 為： ? ???????????????????s in)(c os)(, 39。239。239。239。 1 39。 1 39。 2 1 2 39。 1 39。 21 2 2 39。 2 39。22139。239。239。 嚙合方程 根據(jù)齒輪嚙合原理 [40]，兩共軛齒面 )2(? ， )1(? 的嚙合方程和嚙合函數(shù)分別為： (21) 0n ??? (214) (21)n ??? ? (215) 式中： 湘潭大學(xué)碩士學(xué)位論文 15 合點的相對速度矢量行星蝸輪和中心蝸桿嚙 合點的公法么矢行星蝸輪和中心蝸桿嚙?? )12(vn 在坐標(biāo)系 39。0rrrruzyxr T (212) 將式（ 212） 經(jīng)坐標(biāo)變換矩陣 39。2232339。239。1S 的坐標(biāo)變換矩陣 ???????????????100010000c o ss in00s inc o s1111139。2S 的坐標(biāo)變換矩陣 ???????????? ???100001000010001039。o 239。 (339。239。 如圖 26 所示 ),( 00000 kjioS 為不考慮加工誤差時行星蝸輪輪齒的 靜坐標(biāo) 系，),( 39。3 kjioS 為考慮加工誤差時超環(huán)面內(nèi)齒圈的 動坐標(biāo)系 。239。 基于誤差的坐標(biāo)系建立 基于上節(jié)所考慮的各單項誤差，建立如圖 25 所示基于誤差的坐標(biāo)系，由于行星蝸輪與中心蝸桿和超環(huán)面 內(nèi)齒圈 之間的嚙合坐標(biāo)系一致，因此將它們綜合表示在圖 25 中。 中心蝸桿數(shù)控加工原理示意圖如圖 23 所示，加工時，機(jī)床主軸帶動中心蝸桿毛坯以 1? 做勻速回轉(zhuǎn)運動，刀具根據(jù)計算的從動件運動規(guī)律實現(xiàn)進(jìn)給，并在動力刀頭的驅(qū)動下實現(xiàn)切削，精加工時銑刀的半徑和行星蝸輪輪齒的半徑相同，這樣銑刀包絡(luò)出的中心蝸桿廓面即為中心蝸桿的理論工作廓面。 一般來說，機(jī)械零部件的誤差來源于加工和裝配。 （ 4）采用專用數(shù)控機(jī)床加工超環(huán)面內(nèi)齒圈和中心蝸桿是提高加工效率和加工精度最有效的手段，必將是未來加工超環(huán)面內(nèi)齒圈和中心蝸桿的主流方法。 對中心蝸桿廓面和超環(huán)面內(nèi)齒 圈廓面的加工，亞琛工業(yè)大學(xué)（ Achen）采用的非切削加工成形方法主要有精密鑄造法、精密模鍛法、粉末冶金法和電化學(xué)成形法，而這四種成型方法只有當(dāng)超環(huán)面內(nèi)齒圈尺寸比較小 的 時候且行星蝸 輪 輪齒為滾珠才適用。 圖 21 超環(huán)面行星蝸桿傳動 與其他傳動系統(tǒng)相比，超環(huán)面行星蝸桿傳動由于 融合 了行星傳動和蝸桿傳動的結(jié)構(gòu)特點，因而其在嚙合特性方面也同時具備了行星傳動與蝸桿傳動的雙重優(yōu)點： （ 1） 承載能力高； 類似于行 星傳動，超環(huán)面?zhèn)鲃佑卸鄠€行星輪同時分擔(dān)載荷從而實現(xiàn)功率分流，多對行星輪輪齒參與嚙合，從而大幅度的提高了超環(huán)面行星蝸桿傳動的承載能力。 2. 采用全微分法研究了超環(huán)面內(nèi)齒圈在實際加工過程中各原始加工誤差對其廓面誤差的影響，并通過正交試驗法研究了圓柱齒超環(huán)面行星蝸桿傳動機(jī)構(gòu)各結(jié)構(gòu)參數(shù)對該影響的作用。例如在齒輪精度評價體系里加入了各種關(guān)于嚙合動力傳動方面的因素，嚙合斑點等。 為了使設(shè)計出的傳動部件滿足以上 四 個要求從而實現(xiàn)其預(yù)期的功能，國內(nèi)外大量專家學(xué)者都開展了大量的關(guān)于精度體系的研究，以最常見的傳動構(gòu)件齒輪 為例 ，對于齒輪的精度研究主要經(jīng)歷了三個階段 發(fā)展到了第四個階段。為了使設(shè)計的產(chǎn)品達(dá)到預(yù)定的功能設(shè)計人員必須合理的規(guī)范其設(shè)計公差來控制零部件的精度，而加工人員則應(yīng)想方設(shè)法采用各種工藝方法使加工出來的零件滿足設(shè)計要求。但是該嚙合誤差理論還很不全面，首先沒有分析產(chǎn)生各誤差的具體原因，其次也沒有對加工誤差與超環(huán)面關(guān)鍵零件幾何誤差之間的關(guān)系進(jìn)行探討，此外也沒有提出超環(huán)面關(guān)鍵零件的幾何精度評定與檢測方法。湘潭大學(xué)的譚援強(qiáng)，姜勝強(qiáng)等 [30]參考范成法在五軸聯(lián)動數(shù)控加工湘潭大學(xué)碩士學(xué)位論文 3 中心加工出了超環(huán)面行星蝸桿傳動的關(guān)鍵零件，并制成了樣機(jī)。 在承載能力方面 ，許立忠 [1316]推導(dǎo)出了超環(huán)面行星蝸桿傳動接觸應(yīng)力的計算公式，給出了三種不同齒形的載荷分布計算公式，分析了傳動參數(shù)對載荷分布的影響規(guī)律，并給出了三種不同齒形超環(huán)面行星蝸桿傳動載荷分布的統(tǒng)一計算公式。 由于各國對其技術(shù)研究的保密性等原因，具有參考價值的研究成果一般很少公開發(fā)表，目前所知的國外學(xué)者的研究主要有： 20 世紀(jì) 80 年代，前西德亞琛工業(yè)大學(xué)的[46]教授領(lǐng)導(dǎo)的 課題組 對超環(huán)面行星蝸桿傳動的 設(shè)計和制造 進(jìn)行了 相對 全面的湘潭大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 研究，包括其結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、 嚙合強(qiáng)度 、 加工工藝 、裝配關(guān)系和承載能力等，并推導(dǎo)出了其 載荷計算公式 ，制造出了超 環(huán)面行星蝸桿傳動減速器的樣機(jī)。其中超環(huán)面行星蝸 桿 傳 動由于結(jié)合了 行星傳動 和 蝸桿傳動 的結(jié)構(gòu)，因此具備了高傳動效率， 大承載能力 ， 大傳動比 ，小空間體積和傳動平穩(wěn)等優(yōu)點，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。 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)。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。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。 test 湘潭大學(xué)碩士學(xué)位論文 III 目 錄 摘 要 ......................................................................................................................................... I Abstract .................................................................................................................................... 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) ....................................................................................................................... 2