平面二次包络环面蜗杆副加工误差高效分析及测量方法的研究

【摘要】：平面二次包络环面蜗杆副具有承载能力强、传动效率高、使用寿命长等优良传动特点，在机械传动领域应用极其广泛。目前国产平面二次包络环面蜗杆副主要采用传统的范成法加工，导致了我国平面二次包络环面蜗杆副相关产品的制造工艺与世界先进同类产品差距较大，主要表现在制造工艺水平落后，产品精度难以满足更高的传动场合。究其原因主要是平面二次包络环面蜗杆副齿面加工工艺设备落后，需要配备精密专用机床和专用加工刀具，并且各种机床误差在加工制造过程中对蜗杆副加工均会产生显著影响。如何系统研究平面二次包络环面蜗杆副机床加工误差以及加工误差的测量方法是目前提升我国平面二次包络环面蜗杆副制造水平的一项重要课题。因此，迫切需要深入研究平面二次包络环面蜗杆副机床加工误差以及加工误差测量方法。本文综合利用平面二次包络环面蜗杆副空间啮合原理、数控加工技术、虚拟测量原理、多体系统理论及VC++、UG/grip编程语言等理论与手段，分析平面二次包络环面蜗杆副空间啮合机理，揭示平面二次包络环面蜗杆副空间机床误差影响规律，探索基于平面二次包络环面蜗杆副数控加工编程仿真的虚拟测量方法。具体研究工作如下： (1)综述平面二次包络环面蜗杆副的数控加工方法，分析多体系统理论在数控加工误差分析中的应用及其误差模型的建立方法，介绍虚拟测量原理、方法、步骤，为后续研究打下理论基础。 (2)依据平面二次包络环面蜗杆副数控加工机床具体几何结构，通过分析机床空间各项原始几何运动误差，建立机床的空间几何误差传递模型。 (3)在上述的基础上，通过推导平面二次包络环面蜗杆副廓面方程，利用多体系统理论建立平面二次包络环面蜗杆副的加工误差综合模型，利用Matlab工具对平面二次包络环面蜗杆副机床原始误差进行计算仿真，揭示机床各项原始误差对平面二次包络环面蜗杆副廓面加工误差的综合影响规律。 (4)基于虚拟测量原理建立平面二次包络环面蜗杆副加工误差虚拟测量方法，利用UG、VC++开发其加工误差虚拟测量平台，实现基于蜗杆和蜗轮数控加工仿真的加工误差高效虚拟测量与预报。 综上，本文的研究为平面二次包络环面蜗杆副数控加工误差高效分析与测量提供了有效解决方案，为提升我国平面二次包络环面蜗杆副制造工艺水平奠定了理论基础。