1、 机 械 学 院 毕业论文 作 者： 学 号： 专 业： 数控技术 班 级： 题 目： 提高传动链精度的方法 指导者： 一级实习指导教师 2016 年 06 月 摘 要 本论文主要讲述影响机床传动链精度的方 法，对其因素中传动链产生的传动误差进行了具体的计算和分析。对各种传动误差的产生来源及其传动链精度影响的大小进行了分析，提出了避免和减少误差、提高机床传动链精度的方法和改进措施。 “传动链精度计算方法”广泛应用于重要减增速装置，航天、天文仪器、精密雷达、机床等传动链设计及制造质量的分析上。下面就几种国内外较典型的算法（统计法）进行对比分析，并介绍传动链精度计算方法有关国家标准的制订情况。 关
2、键字： 机床 传动链 精度 分析I 目 录 1 引言 . 1 1.1 选题的科学意义 . 1 1.2 传动系统动态精度方法的发展趋势 . 1 1.2.1 传动系统动态精度方法的国外历史发展状况 . 1 1.3 该课题研究的主要内容 . 1 2 机床传动链精度的影响因素 . 3 2.1 影响加工精度的 主要因素 . 3 2.2 机床传动链精度计算 . 6 2.2.1 精度计算的基本公式 . 6 2.3 传动元件的主要误差类型分析 . 7 2.3.1 传动件主要误差的计算 . 8 2.3.1.1 圆柱齿轮及蜗轮的误差计算 . 8 2.3.1.2 蜗杆及丝杠的误差计算 . 8 2.3.1.3 传动原
3、件的回转角的计算 . 9 2.4 工件的误差合成 . 9 3 计算实例 . 11 3.1 假定条件： . 11 3.2 结果分析 . 12 3.2.1 对工件齿形误差的影响 . 12 3.2.2 对工件相邻周节 误差的影响 . 12 3.2.3 对工件周节累积误差的影响 . 12 4 传动链补偿与调整 . 13 4.1 传动元件安装精度的调整 . 13 4.2 传动链误差的补偿方法 . 14 5 传动链精度的稳定 . 17 5.1 机床维护与调整 . 17 5.1.1 选择合理的维修方式 . 17 5.1.2 点检管理 . 17 5.2 主传动链的维护 . 18 5.3 滚子链传动的维护保养
4、. 18 结 论 . 20 参考文献 . 21 天津职业技术师范大学 2013 级专科毕业生 1 1 引言 1.1 选题的科学意义 现代科学技术的发展和制造技术的快速进步对精密技术不断提出新的要求，而衡量现代技术水平的重 要标志主要是高精度、动态性、和自动化，因此许多新型的问题亟待解决，精密传动链影响因素分析就是其中之一。由于精密传动链具有独特的优点，因而在要求精密和高动态性能的设备中获得了越来越广泛的应用。因此，传动链精度的基本知识我们一起来了解探讨下。 1.2 传动系统动态精度方法的发展趋势 1.2.1 传动系统动态精度方法的国外历史发展状况 传动系统的动态精度检测研究源于二十世纪五十年代
5、末期，当时的捷克工程师K.stepanek 首先研制成功一种用于齿轮加工机床链动态检测的磁栅式检测装置。几乎在同一时期，英国 NEL 的 C.Timme 利用莫尔条纹效应研制成功计量光栅，并同样成功地实现了滚齿机传动链精度的动态检测。这两类检测装置除计量传感器各异外，系统工作原理基本相同。六十代初期，美国以其研制成功的感应同步器并配制相应的检测系统，也成功地实现了齿轮机床传动误差的测量。同一时期，联邦德国 Ahen 工业大学的 H.Opitz 教授，提出了一种不同于上述两种装置的旋转惯性式传动链动态精度检测法。这一方法以其系统稳定可靠、分辨率高、安装方便等优点，在世界上获得了很高的声誉。七十年
6、代初，出现了 Stepanek 提出的差频 -辅助挂轮法以及 TOS 公司 制造的 TOSIMO 检测系统，在世界上首先解决了大型、极低速齿轮加工机床传动精度的检测问题，将传动精度检测技术又向前推进了一步。上述各种检测方法在以后的几十多年中得到了广泛的应用和发展，为提高齿轮、螺纹加工机床等的传动精度和深入研究传动系统的性能提供了先进的科学方法和现代检测手段。 1.3 该课题研究的主要内容 考虑到机械加工中会产生各种精度误差计算，因此我们需要探讨有关传动链的重天津职业技术师范大学 2013 级专科毕业生 2 要理念和计算方法。本论文所研究的主要内容有： 1.精密传动链精度的理论探讨； 2.传动链
7、精度的影响因素； 3.传动链类型的误差公式 分析； 4.传动链的实例计算分析； 5.传动链的维护保养调整； 天津职业技术师范大学 2013 级专科毕业生 3 2 机床传动链精度的影响因素 在了解传动链精度影响因素之前，我们应该先清楚传动链的基本结构。传动链的结构由内链节和外链节组成的。它又由内链扳，外链板，销轴，套筒，滚柱五个小部件组成，链条的优劣取决于销轴和套筒。 机床的传动精度是指机床内联系传动链对其两端件间相对运动的准确性和均匀性的保证程度。 机床的切削运动是通过某些传动机构实现的。这些传动机构由于本身的制造误差、安装误差和工作中的磨损，必将引起传动链两端件之间的相对运动误差，这种误差称
8、为传动 链误差。 在机床传动系统中，主动元件的误差沿着作用线方向传递到被动元件上，反映在作用线上的线性误差的传递规律与运动位移相似，传动误差按变速比依次传递。由此可见，在传动链中各个传动元件的线性误差按一定规律沿着传动链最后集中反映到最终件（工件）上，导致加工误差。 加工中保证被加工工件达到要求的精度和表面粗糙度，并能在机床长期使用中保持这些要求，机床本身必须具备的精度称为机床精度。包括：几何精度、传动精度、运动精度、定位精度及精度保持性等几个方面。 各类机床按精度可分为普通精度级、精密级和高精度级。 2.1 影响 加工精度的主要因素 在机床上加工时，影响零件加工精度的因素主要有以下几个方面：
9、 （ 1）刀具几何形状精度及其在机床上的安装精度； （ 2）工件在机床上的安装精度； （ 3）机床在加工原理方面所存在的误差； （ 4）在切削加工过程中，机床 刀具 工件系统的振动、弹性变形、热变形以及刀具的磨损； 天津职业技术师范大学 2013 级专科毕业生 4 （ 5）机床的几何精度； （ 6）机床的传动链精度。 当工件的加工为简单表面形成运动时（例如车床的外圆车削、牛刨的平面刨削等），影响工件的精度主要取决于机床的几何精度。当工件的表面形成运动为复合运动时，例如车或磨削螺纹时，机床 应该保证：当主轴转一整转而车刀或砂轮应正确地移动一个螺纹的导程，这时影响工件的螺距精度主要决定于机床的传动
10、链精度。因此，对于展成运动的齿轮加工机床与螺纹加工机床，不但要求有一定的几何精度，而且还应有一定的传动链精度。在设计机床时，提高机床传动链精度可以从以下几方面着手： 1） 尽量减少传动链中传动元件的数量，以减少误差的来源； 2） 在传动链中，从主动件到末端件尽量采用降速排列，并为末端传动副创造最大的传动比（增大蜗轮齿数、减少蜗杆头数、减少丝杠头数以及减少丝杠螺距）； 3） 末端传动副附近尽量不采用螺旋齿轮、锥齿轮或离合器 ； 4） 将交换齿轮尽量放在末端传动副的前面； 5） 尽量采用传动比为 1:1 的齿轮传动副，以补偿其传动误差； 6） 提高传动元件的精度； 7） 提高传动元件的安装精度以及
11、转配时采用误差补偿办法； 8） 采用误差校正装置。 修理或改装机床同新设计有所不同，难于从改变机床传动链的结构（如减少传动元件数量、从主动件到末端件采用降速排列等）或提高元件精度着手来提高传动链精度。切实可行的方法是提高传动元件的安装精度，采用误差相位补偿法和加装误差校正装置，可以在修理工作中使机床精度在原有基础上提高一步，或精度丧失不太严重的情况下使它恢复。、 为了使劳动力化费最少，首先应正确地找出机床传动链精度的缺陷所在，然后对症下药，使它恢复和提高。建议按照下列程序进行测试与调整：试切样件；检查试切件精度；传动链的精度计算与分析；补偿与调整。采用试切样件方法比采用天津职业技术师范大学 2
12、013 级专科毕业生 5 光、电、机械等传动链测量仪简便。试切应在调整机床精度后连续加工两件。 (试切样件的毛坯精度及其夹持工具的精度应达到规定的要求。 )试切件的主要参数按下列说明进行选择： 齿轮加工机床试切件的齿数 Z按下式计算： 式中 1z 工作台分度蜗杆 的头数； 2z 工作台分度蜗轮的齿数； N 奇数。 试切加工的外径 D试件应与机床最大加工直径 D最大相适应，即 D 试件 = 121 D最大 这样，分度蜗轮的分度误差就按试切件与分度蜗轮的节圆直径比反映到试切件上，同时可将蜗轮副的周期误差最完整地显示到试切件的齿距相邻误差上。 螺纹加工机床试切件的螺距应取机床母丝杆螺距的 1/4 至
13、 1/2，这样，母丝杆一个螺距上的周期性误差就 反映到试切件的螺距相邻误差上，母丝杆的螺距累积误差也反映到试切件相同长度上的累积误差上（当然还有其他元件的影响，但一般以最后环节误差所占的比重最大）。 将加工出来的试切件作全面精度检查。试切件的相邻误差，累积误差和展成的齿形误差，主要决定于机床的传动链精度；齿向误差主要决定于机床的几何精度；齿面光洁度主要决定于机床的工具系统（如磨头精度）以及机床内外的振动。检查后根据测量结果进行分析与计算。通过传动链精度计算，求出每个元件对试切件各项精度的影响大小（亦称感应系数，即某一元件对试切件某项误差的影响所占百分比） ，再结合试切件的超差精度项目进行分析。
14、 )21(212 nzzz（ 2-1） 天津职业技术师范大学 2013 级专科毕业生 6 iiiS ii i 2.2 机床传动链精度计算 机床传动链的传动误差主要是由传动链中的传动元件的制造误差及其装配误差以及工作中受热、受力变形等影响所合成。一般传动链是由圆柱齿轮、锥齿轮、蜗轮与蜗杆、丝杆与螺母、齿轮与齿条、以及凸轮等元件组成，它们是传动误差的来源，因为这些传动元件不可避免的存在制造误差及其装配误差。 2.2.1 精度计算的基本公式 在传动系统中，一个传动元件的误差是沿着作用线方向传递到被动元件上去，因此，计算传动精度时，由于传动元件在其啮合过程中反映在作用线上的线性误差的传递 规律与运动位
15、移计算相似，传动误差按变速比而依次传递。由此可见，在传动链中各个传动元件的线性误差按一定规律沿着传动链最后集中反映到最终件上，产生传动误差。 若 Si为传动链中第 i 个元件的原始线性误差， i 为瞬时旋转半径， i 为所产生的角度误差 则 (2-2) 即 iii S （ 2-3） 此角度误差 i 沿着传动链传递的结果，在最终件（工件）上所产生的角度误差 工件为： 天津职业技术师范大学 2013 级专科毕业生 7 式中 S 工件 i元件误差传至最终件（工件）上的线性误差； i i元件引向最终件的角传动比； 1i i元件引向最终件（工件）的线性传动比； 工件 工件的瞬时回转半径（即工件节圆半径）
16、。 2.3 传动元件的主要误差类型分析 在机床传动链中，由于各传动元件的制造和装配上不可避免的存在一定的误差，如齿轮与蜗轮的齿距累积误差、蜗杆与丝杆的螺距累积的误差、以及这些零件由于装配而引起的径向跳动与轴向窜动等。这些误差都将通过传动链逐级累计地反映到工件上去。但是，传动元件的齿形误差、螺纹半角误差由于它对工件的影响，相对说是非常小的，因而在计算时可以忽略不计。在这里仅研究传动元件的累积误差 it 、径向跳动 Ei 及轴向窜动 bt 等三个主要误差。传动元件的这三项误差并不是以累计叠加进行计算，而是根据“或然率”原理以平方和再开方的形式进行叠加，因此每个传动元件的综合误差为： 2t2 tb2 iEi SSSS i (2-4) 式中 iS_i 传动元件的综合切向线性误差； iES 由于 i 元件的径向跳动（ Ei ）所引起的切向线性误差； ibS 由于 i 元件的轴向窜动（ bi ）所引起的切向线性误差； itS _ 由于 i 元件的累积误差（ it ）所引起的切向线性误差；
