【正文】 定的偏差，這些偏差的存在勢必 會 對傳動的嚙合性能、齒間載荷分配以及接觸線上載荷分配產(chǎn)生影響。 3. 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，通過正交試驗法，利用含誤差的超 環(huán)面行星蝸桿傳動模型進行 ADAMS 運動仿真從而實現(xiàn)正交試驗方案，得出不同誤差因素水平下的行星架角位移，分析了各誤差因素對行星架角位移偏差的影響規(guī)律。 本文具體研究內(nèi)容如下： 1. 對超環(huán)面行星蝸桿傳動機構(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，建立了基于常見加工誤差的圓柱齒超環(huán)面行星蝸桿傳動嚙合理論 。 而超環(huán)面行星蝸桿傳動機構(gòu) 作為一種對于 傳動 精度要求很高的傳動部件 ， 研究其加工誤差以及單項誤差對于傳動精度的影響 對于促進高精度超環(huán)面行星蝸桿傳動機構(gòu)的應(yīng)用推廣有重要意義 。各種計算機模擬技術(shù)以及實驗技術(shù)為傳動部件的研究提供了基礎(chǔ)，傳動部件動態(tài)運動精度的研究被提 上了議程。 第 四 個階段由于社會的發(fā)展在許多方面對機械 的要求越來越高，如工作在復(fù)雜應(yīng)力湘潭大學(xué)碩士學(xué)位論文 5 狀態(tài)或者復(fù)雜的環(huán)境狀態(tài)，工作載荷復(fù)雜等各種復(fù)雜的工作環(huán)境， 特別是對于高速重載條件下對傳動部件的要求越來越高， 為了適應(yīng)這些狀況下對傳動部件的要求，對于嚙合傳動部件進行動態(tài)嚙合精度研究 很有必要 。 第三個階段是動力學(xué)精度評價階段，在該階段不僅把嚙合傳動部件當(dāng)成傳遞運動的構(gòu)件而且將其作為傳遞動力的部件考慮其傳動動力的平穩(wěn)性和載荷的平均性。這一階段人們開始利用嚙合原理等理論手段來研究齒輪的幾何誤差對于傳遞運動精度的影響。其采用的測量方法主要是對 齒輪 各幾何參數(shù)采用專用儀器進行測量，在這個階段主要把齒輪當(dāng)作一個幾何構(gòu)件而不考慮其傳動功能 ， 所以這個階段對于齒輪精度的研究是粗淺的。 第一個階段 是 幾何學(xué)精度 研究 階段，主要將齒輪當(dāng)作幾何構(gòu)件， 對其中的參與嚙合的各幾何要素定義 其幾何精度， 采用生產(chǎn)實際中總結(jié)出的參數(shù)來合理的限制齒輪各個單獨的幾何參數(shù)的范圍，從而確立最早的齒輪精度評價體系。另一個要求是防止傳動部件之間在傳動過程中產(chǎn)生干涉而影響傳動性能。第 三 個方面的要求是傳動動力時其承載的均勻性。第二個方面的要求是運動的準確性，運動的準確性是指實際加工出來的傳動機構(gòu)在工作時其被動件實際的位置與理論位置的差別。對于傳動部件的精度檢測一方面是為了檢測傳動構(gòu)件的精度是否滿足傳動需要，另一方面的目的是為了 尋找 產(chǎn)生誤差的原因。因為對于一個機械構(gòu)件而言其關(guān)鍵部位的精度是其存在和實現(xiàn)功能的生命線。對于精度的控制問題主要是研究制造過程 各工藝因素 與機構(gòu) 零部件 幾何精度的之間的關(guān)系，根據(jù)幾何偏差尋找產(chǎn)生誤差的原因，并通過調(diào)整工藝參數(shù)或者機床補償 等方法提高加工精度從而達到精度控制的作用。 機械傳動精度研究現(xiàn)狀 對于 機械傳動部件 精度的研究一般都致力于解決兩個問題：第一個是對于機構(gòu)的精度評價問題；第二個是對于精度的控制問題。 超環(huán)面行星蝸桿傳動被認為是已知機械傳動的最佳形式之一，特別適于航空和航天等尖端技術(shù)領(lǐng)域以及坦克和潛艇等重要軍事領(lǐng)域。 在嚙合誤差理論和幾何精度檢測方面，魏國武 [3]等建立了基于誤差的球形齒超環(huán)面行星蝸桿傳動嚙合理論體系，并分析 了誤差對中心蝸輪和超環(huán)面內(nèi)齒圈在行星蝸輪齒面上的接觸線、行星蝸輪與中心蝸輪和超環(huán)面內(nèi)齒圈嚙合時齒面誘導(dǎo)法曲率以及中心蝸桿和超環(huán)面內(nèi)齒圈計算圓上的螺旋升角的影響。 針對傳統(tǒng)超環(huán)面?zhèn)鲃酉到y(tǒng)的摩擦損耗過大問題 [38]，許立忠教授提出了一種新型超環(huán)面?zhèn)鲃?— 機電集成超環(huán)面?zhèn)鲃?，機電集成超環(huán)面?zhèn)鲃邮且猿h(huán)面行星蝸桿傳動為基礎(chǔ) , 集機械傳動、電氣控制、電磁傳動于一體的新型傳動機構(gòu) ,該機構(gòu)克服了傳統(tǒng)機械機構(gòu)只是簡單的傳遞力或力矩的缺點 ,將動力機構(gòu)和機械變速機構(gòu)融為一體 ,能夠更方便有效地控制機構(gòu)的輸入和輸出 [39]。對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行有關(guān)數(shù)據(jù)的簡化計算的基礎(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際加工 [37]。超環(huán)面內(nèi)齒圈的加工方法主要分為非切削加工成形方法和切削加工成形方法，其中非切削加工成形方法主要有精密鑄造法、粉末冶金法、精密模鍛法和電化學(xué)成型法 [31]； 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 時候且行星蝸輪輪輪齒為滾珠才適用。許立忠 教授對該種傳動零件的加工方法與加工工藝進行了深入的研究，而且在 1999 年制成了國內(nèi)首臺滾錐齒超環(huán)面行星蝸桿傳動樣機，并進行了樣機試驗 [29]。 在超環(huán)面行星蝸桿傳動零件的加工制造方面，國內(nèi)外學(xué)者參考其他復(fù)雜曲面零件的加工方法，試驗了各種加工方法實現(xiàn)關(guān)鍵零件超環(huán)面內(nèi)齒圈和中心蝸桿加工的可能性并初步取得了一定的成果。楊傳民 [25]提出了螺環(huán)傳動效率的簡易分析方法，并得出螺環(huán)傳動副的效率是變效率，適當(dāng)選擇結(jié)構(gòu)參數(shù)及采用滾動行星輪輪齒 (特別是選用圓柱體輪齒 ),可以使螺環(huán)傳動副的效率大大提高的結(jié)論。在超環(huán)面行星蝸桿傳動摩擦理論的研究方面，許立忠 [17]分別從摩擦、 磨損與潤滑 三個方面系統(tǒng)全面地給出了超環(huán)面行星蝸桿傳動效率 隨行星輪轉(zhuǎn)角的變化 規(guī)律和計算公式、齒面磨損量分布規(guī)律以及彈性油膜厚度分布規(guī)律和計算公式。湘潭大學(xué)的譚援強、王亮等 [12]推導(dǎo)出了圓柱齒超環(huán)面行星蝸桿傳動壓力角的計算公式。福州大學(xué)姚立綱、魏國武等在建立了基于 轉(zhuǎn)化機構(gòu) 的球形齒超環(huán)面行星蝸桿傳動的嚙合坐標系，并在此基礎(chǔ)上建立了球形齒超環(huán)面行星蝸桿傳動的嚙合理論體系 [3]，此外還探討了不同形狀滾子對超環(huán)面行星蝸桿傳動 嚙合特性 的影響 [10]。 由于預(yù)見到了超環(huán)面行星蝸桿傳動這一新型傳動機構(gòu)開發(fā)應(yīng)用的潛力與前景，國內(nèi)學(xué)者根據(jù)國外十分有限的研究資料陸續(xù)對該傳動的嚙合理論、承載能力、加工方法和加工工藝、載荷分布、傳動效率以及樣機試驗等方面進行了大量深入系統(tǒng)的研究并取得一系列極具理論價值的重要成果。 [78]對超環(huán)面行星蝸桿傳動的 行星蝸輪輪齒的運動阻力 問題進行了研究并進行了 優(yōu)化設(shè)計 。目前對于其嚙合 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 誤差分析和檢測方面的研究更是基本處于空白階段。國外方面，德國最先開始這方面的研究，緊隨其后，美國、日本的研究人員也開始了這方面的研究。同時，為了使超環(huán)面行星蝸桿傳動滿足高速和高精度應(yīng)用場合的要求，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定和檢測方法就成了一個亟需解決的問題。 雖然目前超環(huán)面行星蝸桿傳動 機構(gòu)還沒有實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，但是國內(nèi)外學(xué)者都曾制造樣機進行試驗，遺憾的是由于沒有考慮誤差對 傳動 性能的影響以及加工精度等問題，導(dǎo)致樣機試驗時，在高速運轉(zhuǎn)的情況下時間一長就會出現(xiàn)噪聲和振動較大 、嚙合齒面磨損、傳動效率達不到預(yù)期值等問題。為 此，國內(nèi)外研究人員研發(fā)出了各種新型傳動機構(gòu)，比如說超環(huán)面行星蝸桿傳動、弧面凸輪機構(gòu)、環(huán)面蝸桿傳動等 [1]。 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 基于誤差的坐標系建立 ........................................................................................ 10 坐標變換 ................................................................................................................ 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 R? 對廓面誤差的影響 ...................................................... 26 刀具半徑誤差 r? 對廓面誤差的影響 ................................................................... 27 中心距誤差 a? 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 1? 對廓面誤差的影響 ........................................................................ 29 工件軸向竄動誤差 w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 .........................