摆线包络行星精密传动啮合副数控加工编程技术分析

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1、重庆大学硕士学位论文1绪论1．1课题来源以及研究的意义课题来源于国家科技支撑计划项目“齿轮设计检测关键技术研究’’(课题编号：2006BAF01801．03)及重庆市科技攻关重点项目(CSTC，2006AA30lO．6)。摆线包络行星传动啮合副制造关键技术的研究是该新型传动必须突破的关键问题和实现其工程应用的前提，相关研究是该基金项目的重要组成部分。精密传动是以高精度地传递运动为主要目的的一类机械传动形式，是国防工业和各种制造装备业中极其重要的基础性零部件。国家“863"计划、国家自然科学基金申请指南中均指

2、出，21世纪机械工程科学发展的总的趋势之一是精密化；高性能精密传动部件及系统的研究是机械工程学科的关键科学技术之一。精密传动作为一种通用的传动形式，近年来在国防工业和国民经济建设各个领域的应用越来越广泛，各种精密传动的需要量逐年大幅增长。摆线类行星传动是精密传动的一种重要形式，具有传动比大、刚性好、结构紧凑、承载能力高等特性，近年来引起广泛关注。摆线类行星传动的啮合副一般由内齿轮和摆线轮构成，新近提出的由摆线轮和二次包络内齿轮构成啮合副是该领域的重要创新和发展。该传动的啮合副由摆线轮和包络齿廓内齿轮组成，其

3、加工的精度对传动性能有直接的影响。解决啮合副共轭齿面的精密加工问题是该新型传动的关键技术之一。本文在介绍摆线二次包络行星传动基本理论的基础上，与先进的数控加工技术相结合进行一些制造关键技术基础性研究，解决复杂共轭齿面离散数据的处理问题，以突破该类传动多齿数摆线轮和包络齿廓内齿轮精密数控加工的关键技术，为摆线包络行星精密传动的推广应用奠定重要基础。1．2精密传动研究现状目前，应用最广泛的两种精密传动形式是谐波传动和摆线类行星传动。谐波传动是20世纪50年代中期随着空间科学技术的发展，在薄壳弹性变形的理论基础上

4、发展起来的一种新型传动技术，它利用控制柔性齿轮的弹性变形来实现传递运动和动力。该传动的基本原理由美国学者C．W．Musser于1955年提出，并于1959年获得专利，1960年在纽约展出实物，成功地用于火箭、卫星等多种传动系统中。使用证实，这种传动较一般的齿轮传动具有运动精度高、回差小、传动比大、重量轻、体积小、承载能力大、并能在密闭空间和介质辐射的工况下正常工作等优点。由于谐波传动的突出优点，美、俄、日等技术先进国家，对这方面的研究工作一直都很重视。近几十年来，谐波传动在传动领域里发展较快，已由空间技术领

5、域被迅速推广到能源、通讯、机床、仪器仪表、机器人、汽车、造重庆大学硕士学位论文1绪论船、常规武器、纺织、冶金、印刷机构以及医疗器械等领域。从1961年至今，我国已有大量单位、学者从事这方面的研究工作ll~5。，并先后研制成功多种类型的谐波齿轮传动装置。如传动误差小于9"、回差小于4"的高精度谐波齿轮传动装置、噪声小于45dB的高灵敏度小型谐波齿轮传动装置、用于水下激光探测仪的谐波传动装置以及用于导弹发射架、雷达传动系统中的动力传动装置等。除谐波传动外，另一种被广泛应用的精密传动形式是摆线类行星传动。20世纪

6、20年代，德国人劳伦兹．布朗发明，德国赛古乐公司制造的摆线针轮行星传动减速器起始由于摆线轮工艺复杂，其内齿轮齿面难以实现硬化后的精加工，阻碍了摆线轮承载能力和传动精度的提高，而摆线针齿啮合的内齿轮由针销、针套组装成之后，摆线针轮行星传动有了长足的发展。先后出现血ti．FrictionDrives，Sm．cycl01000Seriesreducers等行星传动机构【6。。摆线针轮行星传动机构是性能比较突出的固定齿刚性少齿差行星传动机构，它的主要特性是：同时参加啮合的齿数多，重合度大，承载能力强，传动比大；由于

7、摆线轮齿形与针齿的平均啮合角小及针齿销和针齿套的传动，其传动效率较高；但齿形加工困难、针齿销均布要求高及转臂轴承寿命低。许多研究人员【．7~13】对摆线针轮行星传动进行了理论研究。随着加工技术的进步，摆线齿形的三大(传动比大、承载能力大、刚度大)、二高(运动精度高、传动效率高)、一小(回差小)以及与渐开线小齿差行星传动相比，无齿顶相碰和齿廓重叠干涉等优势开始显露出来。近年来，还出现了数种基于摆线针轮行星传动的新型传动形式，如RV传动、钢球摆线传动、三片摆线轮减速器、TWINSPIN轴承式摆线减速器、Dejo

8、n摆线减速器、锥形摆线减速器等，使其能够适应高精度的运动传递与控制。RV减速器是日本帝人公司推出的一种新型减速器，它是由第一级普通渐开线直齿轮(斜齿轮)减速部分和第二级摆线针轮减速部分组成的2K．V行星传动机构，其主要特点是结构紧凑、速比大而且刚度大，因此正在越来越广泛地应用于以机器人为代表的机电一体化领域中。双摆线钢球传动是以两条相互共轭的摆线为齿廓曲线，两摆线轮改为摆线沟槽，将针齿改为钢球，钢球与沟槽两边都接