【正文】 UG的特征建模同樣不能建立超環(huán)面行星蝸桿傳動的嚙合曲面，本文采取編程和特征建模相結(jié)合，按照“點”→“線”→“面”→“體”的方法來建立超環(huán)面行星蝸桿傳動的零件模型。第三章中探討了各原始加工誤差因素與超環(huán)面內(nèi)齒圈廓面坐標(biāo)誤差之間的關(guān)系，但是沒有進一步研究零件的幾何誤差對超環(huán)面行星蝸桿傳動機構(gòu)傳動精度的影響，在此，本文考慮以一定時間內(nèi)超環(huán)面行星蝸桿傳動機構(gòu)輸出件——行星架的角位移偏差來衡量誤差在某種程度上對傳動精度的影響。 （a）切削點半徑對kxkykz5的影響 (b) 刀具半徑對kxkykz5的影響 (c) 中心距對kxkykz5的影響 (d) 圓柱滾子高度對kxkykz5的影響圖35 各因素與kxkykz5最大值之間的關(guān)系由上表分析可得，對于kx5的最大值而言，切削點半徑和中心距對其影響相對較大，刀具半徑次之，圓柱滾子高度對其影響很小；對于ky5的最大值而言,圓柱滾子高度對其影響最大，且其隨著圓柱滾子高度的增大而增大，切削點半徑次之，同樣地其隨著切削點半徑的增大而增大，刀具半徑和中心距對其影響不是很明顯；對于kz5的最大值而言圓柱滾子高度對其影響最大，且其隨著圓柱滾子高度的增大而增大，切削點半徑次之，同樣地其隨著切削點半徑的增大而增大，刀具半徑和中心距對其影響不是很明顯。 刀具回旋軸線誤差對廓面誤差的影響系數(shù)分析與前節(jié)類似，分別把表32 、334中各因素在同水平下的軸交角誤差對超環(huán)面內(nèi)齒圈廓面誤差分量影響系數(shù)kxkykz4的最大值求和作誤差影響圖如下所示。 刀具半徑廓面誤差影響系數(shù)分析與前節(jié)類似，分別把表32 、334中各因素在同水平下的刀具半徑誤差對超環(huán)面內(nèi)齒圈廓面誤差分量影響系數(shù)kxkykz2的最大值求和作誤差影響圖如下所示。表33 向各廓面誤差影響系數(shù)最大值方案因素A因素B因素C因素Dky1ky2ky3Ky4ky5111112122231333414445212362214續(xù)表33 向各廓面誤差影響系數(shù)最大值723418243293134103243113312123421134142144231154324164413從上表分析可知，向廓面誤差影響系數(shù)屬ky2受超環(huán)面行星蝸桿傳動各結(jié)構(gòu)因素的水平變化影響較小，其余各廓面誤差系數(shù)都隨受超環(huán)面行星蝸桿傳動各結(jié)構(gòu)因素的水平變化影響較大，這說明在隨著超環(huán)面行星蝸桿傳動各結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化廓面誤差系數(shù)也會隨之變化。從求得的各影響系數(shù)表達式可知行星輪半徑，圓柱滾子半徑，中心距和圓柱滾子高度都會影響影響系數(shù)的大小，由于各因數(shù)相互之間獨立，故可以采取正交試驗法研究各因素對各廓面誤差影響系數(shù)的影響。正交試驗設(shè)計的基本特點是：用部分實驗來代替全面實驗，通過對部分實驗結(jié)果的分析，了解全面試驗的情況。根據(jù)齒面方程(233)和式(32）有： （318)由式（32）及（33）有： (319)將式（318）代入式（319）得：(320) 工件軸向竄動誤差對廓面誤差的影響在超環(huán)面內(nèi)齒圈實際加工過程中由于工件安裝時存在軸向定位誤差或者對刀時存在軸向誤差都可以看做是工件的軸向竄動誤差，該誤差將會影響超環(huán)面內(nèi)齒圈的加工精度。因此分析刀具半徑誤差對廓面誤差的影響有助于在加工過程中設(shè)定合理的刀具補償，提高超環(huán)面內(nèi)齒圈的加工精度。 (31)對式（31）取全微分整理得：(32)由式（32）可得超環(huán)面內(nèi)齒圈齒面方程的全微分分量表達式，將各變量的微分用無窮小量代替，得到如下表達式： (33) (34) (35)以上三式中各系數(shù)分別表示各加工誤差對廓面誤差分量的影響系數(shù)，表征各加工誤差對廓面誤差的影響程度?；诟鞣N誤差，推導(dǎo)了超環(huán)面行星蝸桿傳動的嚙合方程、曲面方程、接觸線方程、螺旋線方程、軸向截面廓線方程、界限方程、誘導(dǎo)法曲率方程。由此可見，誘導(dǎo)法曲率的重要性，因此有必要求出含誤差的超環(huán)面行星蝸桿傳動誘導(dǎo)法曲率方程，以便進一步分析各誤差因素對其影響規(guī)律。而嚙合界限曲線，也即二界曲線就是嚙合區(qū)與非嚙合區(qū)的分界線。由嚙合理論知，一界函數(shù)為： (240)已知的表達式，根據(jù)分別對其求參數(shù)的偏導(dǎo)數(shù)有： (241) (242) (243)根據(jù)行星蝸輪與中心蝸桿的嚙合方程分別求參數(shù)的偏導(dǎo)數(shù)有： (244)(245) (246)根據(jù)嚙合理論，式(240)其他符號代表的表達式結(jié)果下如式（247）所示： (247) (248) (249)聯(lián)立式（240），（241），（242），（243)，（244），（245），（246），（247），（248），（249）求解便可得到行星蝸輪與中心蝸桿嚙合時的一界函數(shù)表達式。 含誤差的中心蝸桿及超環(huán)面內(nèi)齒圈的螺旋線方程1. 中心蝸桿的螺旋線方程根據(jù)嚙合理論可知，中心蝸桿齒面與繞中心蝸桿軸線回旋的旋轉(zhuǎn)曲面的交線即為螺旋線[3]，則中心蝸桿在計算圓上的螺旋線方程為：(234)2. 超環(huán)面內(nèi)齒圈的螺旋線方程同理可得超環(huán)面內(nèi)齒圈的螺旋線方程如下：（235） 中心蝸桿及超環(huán)面內(nèi)齒圈軸截面上的軸向截面廓線方程軸向截面廓線定義為過中心蝸桿軸線（超環(huán)面內(nèi)齒圈軸線）平面與中心蝸桿廓面（超環(huán)面內(nèi)齒圈廓面）的交線[41]。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)圖26 基于加工誤差的行星蝸輪輪齒坐標(biāo)系在圖25和圖26中，表示行星蝸輪與中心蝸桿和超環(huán)面內(nèi)齒圈之間的中心距，為行星蝸輪的計算圓半徑。 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。 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，所以必須對它們進行研究分析，為解決這些問題打下理論基礎(chǔ)。中心蝸桿數(shù)控加工原理示意圖如圖23所示，加工時，機床主軸帶動中心蝸桿毛坯以做勻速回轉(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。加工過程中，刀具誤差、機床誤差、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，達到提高加工精度的目的。一般來說，機械零部件的誤差來源于加工和裝配。機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。（4）采用專用數(shù)控機床加工超環(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。隨著數(shù)控機床技術(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)控機床技術(shù)其廓面的加工有以下幾種方法：（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。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。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。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。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行研究。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)面行星蝸桿傳動機構(gòu)各結(jié)構(gòu)參數(shù)對該影響的作用。超環(huán)面行星蝸桿傳動機構(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。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。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。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。對于單純傳遞動力的傳動部件而言對運動的精度要求不是很高，但是對于協(xié)調(diào)工作的傳動部件，例如凸輪構(gòu)件，連桿傳動等其運動精度對其功能的實現(xiàn)尤其重要。為了使設(shè)計的產(chǎn)品達到預(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。對于精度的評價問題一般是從設(shè)計要求出發(fā)建立幾何形狀與設(shè)計要求之間的關(guān)系，根據(jù)其關(guān)系建立合理的精度指標(biāo)并設(shè)計測量精度指標(biāo)的儀器確定精度測量的方法。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。機電集成超環(huán)面?zhèn)鲃拥难芯?。湘潭大學(xué)的譚援強，姜勝強等[30]參考范成法在五軸聯(lián)動數(shù)控加工中心加工出了超環(huán)面行星蝸桿傳動的關(guān)鍵零件，并制成了樣機。湘潭大學(xué)的譚援強、王亮等[1]建立了圓柱齒超環(huán)面行星蝸桿傳動接觸理論，給出了圓柱齒超環(huán)面行星蝸桿傳動接觸應(yīng)力的計算公式。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。在嚙合理論研究方面，主要完成了嚙合方程、齒面方程、接觸線方程、螺旋線方程和壓力角方程的推導(dǎo)，并在數(shù)值計算的基礎(chǔ)上從理論方面分析了各嚙合參數(shù)對超環(huán)面行星蝸桿傳動特性的影響。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，[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)計和制造進行了相對全面的研究，包括其結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、嚙合強度、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。 超環(huán)面行星蝸桿傳動研究現(xiàn)狀由于超環(huán)面行星蝸桿傳動（Toroidal Drive）具備承載能力高、空間體積小、傳動比大、傳動平穩(wěn)、傳動效率高等優(yōu)良的傳動特性[3]；自20世紀(jì)中期一經(jīng)問世后，便吸引了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。其中超環(huán)面行星蝸動由于結(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。 transimission precision。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行ADAMS運動仿真，通過正交試驗進行研究，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)。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，達到提高產(chǎn)品精度的目的。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。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的個人和集體，均已在文