[发明专利]齿轮齿条式变比转向器齿轮副齿条齿廓的加工方法

说明书

本发明公开了一种齿轮齿条式变比转向器齿轮副齿条齿廓的加工方法，包括以下步骤：S10：根据渐开线斜齿轮基本参数设计出碟形砂轮的轴截面齿廓，以制造碟形砂轮刀具；S20：建立展成加工运动、齿宽方向进给运动和齿高方向进给运动方程以建立磨削加工斜齿变齿距齿条齿廓数学模型；S30：确定切削速度并建立磨削加工斜齿变齿距齿条齿廓数学模型；S40：根据确定出的切削速度和加工数学模型，控制碟形砂轮刀具与工件的运动以加工斜齿变齿距齿条。本发明提出的齿轮齿条式变比转向器齿轮副齿条齿廓的加工方法，提高了齿条齿面精度。

技术领域

本发明涉及机械工程技术领域，尤其涉及一种齿轮齿条式变比转向器齿轮副齿条齿廓的加工方法。

背景技术

转向器变比特性可以改善整个转向系统的转向性能，即齿扇与齿条在传动过程中传动比是变化的。齿轮齿条式变比转向器齿轮副中，齿轮齿廓是渐开线，称为渐开线斜齿轮，而齿条是变比齿形，称为斜齿变齿距齿条，并且渐开线斜齿轮的齿形参数是基本设计参数。

但是，现有技术中展成切削斜齿变齿距齿条所用刀具的根圆直径较小，齿数一般只有5～7个，齿条齿面精度低，且制造工艺复杂，成本昂贵，强度弱、易损坏，只能单件生产。国际上加工该斜齿变齿距齿条的方法为温锻，加工设备昂贵，温锻可达到的齿面精度不高，使得该种齿轮大批量生产仍是难题，并且针对不同尺寸的变齿距齿条，设计周期较长。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种齿轮齿条式变比转向器齿轮副齿条齿廓的加工方法，旨在提高齿条齿面精度。

为实现上述目的，本发明提供一种齿轮齿条式变比转向器齿轮副齿条齿廓的加工方法，包括以下步骤：

S10：根据渐开线斜齿轮基本参数设计出碟形砂轮的轴截面齿廓，以制造碟形砂轮刀具；

S20：建立展成加工运动方程、齿宽方向进给运动方程和齿高方向进给运动方程以建立磨削加工斜齿变齿距齿条齿廓数学模型；

S30：确定切削速度并建立磨削加工斜齿变齿距齿条齿廓数学模型；

S40：根据确定出的切削速度和加工数学模型，控制碟形砂轮刀具与工件的运动以加工斜齿变齿距齿条。

优选地，步骤S10中，根据渐开线斜齿轮基本参数设计出渐开线斜齿轮的单齿齿廓，并依据渐开线斜齿轮的单齿齿廓与碟形砂轮的轴截面齿廓相同，来设计碟形砂轮的轴截面齿廓。

优选地，步骤S10中，渐开线斜齿轮基本参数包括渐开线斜齿轮法向模数m、斜齿轮齿数z、法向齿顶高系数ha、法向顶隙系数cn、法面压力角α、分度圆螺旋角β、渐开线斜齿轮与斜变齿距齿条的交错角Σ和齿宽B。

优选地，步骤S20具体包括：

步骤S201：根据变比齿轮副传动比定义，通过积分推导渐开线斜齿轮转角与斜齿变齿距齿条的位移运动关系，将碟形砂轮绕渐开线斜齿轮轴线的转角代替渐开线斜齿轮转角，建立展成加工运动方程；

步骤S202：根据碟形砂轮模拟渐开线斜齿轮单齿的运动特征，建立齿宽方向进给运动方程；

步骤S203：根据碟形砂轮沿齿高方向进给运动分为多次进给以切出全齿高的原则，建立齿高方向进给运动方程。

优选地，步骤S20中，根据斜齿变齿距齿条位移S与渐开线斜齿轮转角的关系、渐开线斜齿轮转角与碟形砂轮绕斜齿轮轴线旋转的转角θ和沿齿宽方向进给位移L的关系，得到碟形砂轮绕斜齿轮轴线旋转的转角θ和沿齿宽方向进给位移L与斜齿变齿距齿条位移S的函数关系式S(θ,L)，即可建立展成加工运动方程和齿宽方向进给运动方程。

优选地，步骤S30中，根据斜齿变齿距齿条的齿面精度选择合适的切削速度，即碟形砂轮绕自身轴线高速旋转的速度。