球齿轮机构是一种能传递空间二自由度的新型传动机构,具有良好的运动柔性和广泛的应用前景,可用于机器人柔性手腕机构、水下探测器矢量推进机构、轮腿复合功能移动平台驱动机构、微波通信天线姿态对准机构和仿生机械全方位运动关节机构等场合。要想使球齿轮真正走向工程实践,就必须解决其加工问题。目前,球齿轮的粗加工已经能够实现,亟待研究的是球齿轮精密磨削加工方法和设备。而现有的机床又难以满足球齿轮的精密磨削加工要求。本文介绍了一种球齿轮数控磨齿机的结构设计与分析过程,主要内容有:1.研究球齿轮磨削加工原理,确定采用成形磨削加工方案;根据球齿轮的磨削加工要求,确定了数控磨齿机的主要参数;设计了多种立式、卧式和斜置式总体布局方案并进行相关分析和比较;对较合理的方案进行加工原理仿真;2.对数控磨齿机的床身、主轴、伺服电机、滚动导轨、滚珠丝杠和数控工作台等关键零部件进行了详细的设计和选型;研究了指状砂轮精确廓形计算通式,并编制了计算程序。3.利用有限元分析的思想对滑座进行静力分析和模态分析,提出滑座结构尺寸的改进方案;对床身进行模态分析,得出球齿轮数控磨齿机床身的前六阶固有频率和模态振型;4.针对指状砂轮磨削球齿轮的特点,研究其磨削过程;确定磨齿余量和磨削深度等工艺量;对磨齿产生的齿形误差进行了相关的分析。