文档包括:
说明书一份，33页。12300字。
任务书一份。
开题报告一份。
中期检查表一份。
图纸共10张，如下所示
A0-装配图.dwg
A2-右箱盖.dwg
A2-机座.dwg
A2-蜗杆.dwg
A2-输出轴.dwg
A3-右箱体.dwg
A3-左端盖.dwg
A3-左箱体.dwg
A3-蜗轮.dwg
A4-行星架.dwg
目录
摘要 1
Abstract 1
第一章 引言 2
1.1概述 2
1.2超环面行星蜗杆传动的发展概况 2
1.3本文主要研究的内容 3
第二章 减速器的方案设计 4
2.1三级齿轮传动 4
2.2蜗杆传动 4
2.3行星齿轮传动 4
2.4超环面行星蜗杆传动 5
2.5 电动机的选择 5
第三章 超环面行星蜗杆传动的基本原理、结构分析与计算 9
3.1超环面行星蜗杆传动机构的传动比计算 9
3.2超环面行星蜗杆传动各计算圆直径的确定 9
3.3超环面行星蜗杆传动中各传动轮齿数与喉径螺旋升角的确定 10
3.4超环面行星蜗杆传动的行星个数的确定 11
3.5与设计相关的技术参数 13
第四章 超环面行星蜗杆传动传动效率的研究计算 15
4.1概述 15
4.2啮合效率 15
4.3 摩擦系数的计算 16
第五章超环面行星蜗杆传动的啮合原理研究 19
5.1坐标系的建立 19
5.2坐标变换 20
5.21 滚动体与行星蜗轮 20
5.22行星蜗轮与中心蜗杆啮合 20
5.23行星蜗轮与内超环面齿轮啮合 21
5.3啮合方程 22
5.31行星蜗轮齿面方程 22
5.32啮合方程 22
5.33 行星蜗轮齿面Σ(2)（母面）上的瞬时接触线方程 24
5.34中心蜗杆齿面Σ(1)和内超环面齿轮齿面Σ(3)方程 25
5.4 中心蜗杆和内超环面齿轮的螺旋线方程 25
第六章 滚动轴承寿命的校核 27
6.1基本概念 27
6.2寿命的计算方法 27
6.21轴向力的计算 28
6.3超环面行星蜗杆传动力的分析 28
6.31输入与输出的力矩关系 29
6.32行星蜗轮与中心蜗杆里的关系 29
6.33行星蜗轮与内超环面齿轮之间的力的关系 30
6.4角接触轴承的寿命计算： 31
6.5圆柱滚子轴承寿命的计算 32
6.6轴及其滚子的校核 32
6.61中心蜗杆刚度条件 32
6.62中心蜗杆轴许用应力条件 32
6.63滚动体的接触强度条件 33
结论与展望 34
参考文献： 35
致谢： 36
超环面行星蜗杆传动数控转台的设计
摘要：多年以来国产的数控转台都有着刚性不足，在旋转过程中承载能力差的弱点。主要是因为传动链的最后一环的蜗杆蜗轮机构品质低劣，与国际上高品质的蜗杆蜗轮副相去甚远。本文以超环面行星蜗杆传动作为传动的最后一环，它的传动比大，传动效率高，结构紧凑。从而在输出相同扭矩和传动比的情况下体积小，同时通过大的传动比来提高数控转台的刚度和承载能力。通过此设计我们发现数控转台所能承载的扭矩大大提高。
关键词：超环面行星蜗杆传动，廓面方程，传动效率，
The design of Super-toroidal drive NC rotary table
Abstract：Over the years, the NC rotary table has insufficient rigidity of the bearing during rotation of the weakness of poor. Mainly because the transmission chain of the last part of the worm gear institutions of inferior quality, and high-quality international vice far cry from the Worm..In this paper, super-toroidal drive as part of the final drive, and its transmission ratio, transmission efficiency, compact structure. Thus the output torque and gear ratio the same case of small size, while driving through the large NC rotary table than to increase the stiffness and load capacity. With this design we found that the NC rotary table bearing torque can be greatly increased.
Key words：Super-toroidal drive；Profile equation；Transmission efficiency；
一、主要内容及基本要求
1、熟悉和掌握超环面行星蜗杆传动的工作原理；
2、熟悉和掌握超环面行星蜗杆传动的结构参数；
3、总结和撰写设计说明书一份（附光盘）；
4、CAD制图，一张A0装配图纸及其零件图，共计2张A0图量；
5、翻译相关外文资料一份；
二、重点研究的问题
1、熟悉和掌握超环面行星蜗杆传动数控转台相关性能方面的知识；
2、熟悉和理解超环面行星蜗杆传动的结构参数；
三、进度安排
序号 各阶段完成的内容 完成时间
1 熟悉课题及基础资料 第一周
2 调研及收集资料 第二周
3 方案设计与讨论 第三～四周
4 超环面行星蜗杆减速器各零件的设计与计算 第五～八周
5 CAD软件的学习 第九周
6 CAD制图 第十周
7 撰写说明书 第十一周
8 英文文献翻译，答辩 第十二周
四、应收集的资料及主要参考文献
[1]秦大同.机械传动科学与技术.北京：清华大学出版社，2003.
[2]齿轮手册编委会．齿轮手册(上册)．北京：机械工业出版社，1990
[3]付则绍．新型蜗杆传动．北京：石油工业出版社，1992
[4]姚立纲,李尚信.超环面行星减速器的设计与制造研究[J].机械传动, 2001, 25(4): 17-20.
[5]姚立纲.超环面行星蜗杆传动的啮合分析和加工研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学, 1996
[6]许立忠,曲继方,赵永生.超环面行星蜗杆传动效率研究[J].机械工程学报, 1998, 34(5):20
[7]张跃明.超环面行星蜗杆传动的啮合理论研究.学位论文.哈尔滨工业大学机械工程系,1993.7
[8]张春丽,徐晓俊,董申.超环面传动的工艺改进方案及其齿面研究[J].中国机械工程, 2000, 11(7): 749-752.
一、选题的依据、课题的意义及国内外基本研究情况
随着我国制造业的发展，加工中心的需求也在增加，特别是四轴、五轴联动的加工中心。作为数控机床的主要功能部件，数控转台在整个机床工具行业中的作用越来越重要。我湘潭大学机械工程学院近期够买的一台国产4轴4联动数控铣床配置的作为机床第四轴的数控转台就是TK13系列中的TK13250型号。在使用中已经充分暴露其刚性不足，在旋转过程中承载能力差的弱点。这几乎是国产数控转台的通病。生产厂家在其说明书已经明确的规定，转台处于非刹紧状态时只能承受较低的切削扭矩的零件加工。因此，数控机床虽有多轴联动的功能，却很难再转台参与联动的过程中进行实质性的切削加工，极大地限制了数控机床的使用范围。
上述弊端的存在，主要是因为传动链的最后一环的蜗杆蜗轮机构品质低劣，与国际上高品质的蜗杆蜗轮副相去甚远。精度、强度、寿命等均不在一个档次，所以要突破传统的蜗杆蜗轮传动模式，以环面蜗杆、行星滚子齿轮为传动链来改进，从而增大数控转台的切削能力，这我们选择此题的重要依据及其意义所在。
国内外基本研究状况：超环面行星蜗杆传动机构一经出现,立即引起国内外学术界和企业界的高度重视。迄今为止,对于超环面行星蜗杆传动的研究主要有以下几个方面:1，啮合理论研究;2,关键零件定子加工制造技术研究;3，承载能力研究;4,其它问题研究。其中前两方面的研究相对较多,而后两方面的研究则很少。
在啮合理论研究方面,国内研究相对较多,国外尚未见资料报道。文献中给出了超环面行星蜗杆传动定子齿面方程、蜗杆齿面方程、接触线方程和螺旋线方程等。在该种传动啮合理论的研究方面有很大突破,文中不仅求解并比较了在三种不同行星轮齿形时行星轮与定子及蜗杆的接触线,而且讨论了根切界限点,并依据定子法截面内齿形设计定子飞刀,把超环面行星蜗杆传动的啮合理论与实际加工过程联系起来。综合而言,对于该种传动的啮合特尚需进行深入系统的研究。
二、研究内容、预计达到的目标、关键理论和技术、技术指标、完成课题的方案和主要措施
本课题对超环面行星蜗杆传动的结构参数设计和啮合理论分析研究，中心蜗杆和超环面内齿轮复杂齿面建模，传动系统的运动、动力仿真以及数控转台的设计,主要完成以下研究内容：
1．研究超环面行星蜗杆传动啮合理论、关键零件的廓面方程、传动效率以及一些重要零件的校核计算。
2．超环面行星蜗杆传动减速器进行运动学、动力学分析和数字仿真研究分析。
预计达到的目标：通过此次毕业设计今后自己能够对一些复杂曲面的廓面方程进行很好的计算和分析，并能够熟练的利用三维建模软件对一些机构及复杂的系统进行计算机模拟和仿真来解决一些困难的问题，同时开发这产品，提高在制造设计技能为今后的工作岗位打下坚实的基础。
关键理论和技术指标：主要是对中心蜗杆，行星蜗轮以及内超环面齿轮廓面方程的计算分析和机构的动态仿真.
完成课题的方案和主要措施：先在导师的帮助下查阅相关的资料，对课题进行初步的了解，然后通过对传动比，廓面方程的分析计算对它做前面的了解，先通过三维软件对之进行动态仿真，看所设计的参数是否合理，最后将此产品研发出来
三、主要特色及工作进度
主要特色：
利用计算机辅助设计技术，基于UG、等软件对理论设计的进行参数化建模，动态仿真。
工作进度：
收集查阅了有关超环面行星蜗杆传动设计资料，现已经对它的传动比计算，传动中各传动轮齿数与喉径螺旋升角的关系，传动的装配关系，行星蜗轮与中心蜗杆之间的力关系以及廓面方程有了足够的理解，现已能过对其进行设计分析，并制定了设计提纲方案和计划。
四、主要参考文献（按作者、文章名、刊物名、刊期及页码列出）
[1]秦大同．机械传动科学与技术．．北京：清华大学出版社，2003．
[2]齿轮手册编委会．齿轮手册(上册)．北京：机械工业出版社，1990
[3]付则绍．新型蜗杆传动．北京：石油工业出版社，1992.
[4]姚立纲,郑建祥,李尚信,徐晓俊,李华敏.超环面行星蜗杆传动的啮合分析大庆石油学院学报, 1996.
[5]姚立纲,李尚信.超环面行星减速器的设计与制造研究[J].机械传动, 2001.
[6]姚立纲.超环面行星蜗杆传动的啮合分析和加工研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学, 1996
[7]许立忠,曲继方,赵永生.超环面行星蜗杆传动效率研究[J].机械工程学报, 1998.
[8]张跃明.超环面行星蜗杆传动的啮合理论研究.学位论文.哈尔滨工业大学机械工程系,1993.
[9]张春丽,徐晓俊,董申.超环面传动的工艺改进方案及其齿面研究[J].中国机械工程, 2000.
[10]徐晓俊,张春丽,董申.新型超环面传动的内齿轮齿面展成原理.机械传动,1999.
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