[发明专利]转向器变速比齿条的离散化包络设计方法

权利要求书

1.一种转向器变速比齿条的离散化包络设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、建立由密集离散点构成的斜齿轮端面模型，使其按照变速比函数模拟插齿加工的分齿展成运动，并求出瞬时位姿，得到变速比齿条齿廓的包络图；

S2、在齿条齿高范围内，画出与齿条平行的等距直线簇，用距离筛选法求出与包络线的交点；

S3、筛选出在齿条有效长度范围内的交点，即为齿条齿槽内的点；

S4、提取出齿条齿槽边界点，即为齿条齿廓点；

S5、以间隔取点法将齿条齿廓点重新排序后连线，得到齿条单个纵向截面齿廓；

S6、建立与端面平行的多个斜齿轮截面模型，重复S2、S3、S4、S5步骤得到齿条所有纵向截面的齿廓，将其拟合后即得到变速比齿条；

所述步骤S1具体为：建立由n_r个离散点构成的斜齿轮端面齿廓模型r₁(x₁，y₁)作为插齿刀具，模拟变速比齿条插齿加工中的分齿展成运动，基于变速比曲线求解变速比齿轮齿条运动关系并表示为坐标变换矩阵M_t1，以坐标变换的方式求出加工过程中n_t个时刻斜齿轮端面模型的位姿，从而得到变速比齿条的齿廓包络图形r_t(x_t,y_t)＝M_t1·r₁(x₁,y₁)，并使包络图形范围大于齿条有效长度，其中为t时刻斜齿轮转动的角度，S_t为t时刻正常啮合的变速比齿条相应的位移，其计算公式为为变速比函数，为任意时刻斜齿轮转动的角度。

2.根据权利要求1所述的转向器变速比齿条的离散化包络设计方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：根据变速比齿轮齿条啮合原理，确定需要提取的齿条齿廓点y值所在范围为[r_f+c,r_a+c]，r_a、r_f分别为齿轮齿顶圆半径，齿根圆半径，c为顶隙；在步骤S1中包络图形的齿条齿廓点区间内画出与x轴平行的等距直线簇r₃(x₃,y₃)，y₃∈[r_f+c,r_a+c]，定义齿轮齿高离散精度ρ₃，其值为等距直线簇中直线的间距，直线数量采用公差带点筛选的方法求出等距直线簇与包络线的模糊交点保存到交点矩阵；公差带点筛选方法具体为：对包络图数据点进行筛选，判据为坐标值y∈[y_3i-ε,y_3i+ε](i＝0，1…n)，y_3i为等距直线簇中各条直线的y值，

3.根据权利要求2所述的转向器变速比齿条的离散化包络设计方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：确定齿条有效长度为齿条端部安全齿节线齿距，齿轮转动总度数为z₁为小齿轮齿数，为齿轮转动的最大转角，为齿轮转动的最小转角；对步骤S2中得到的交点进行筛选，提取出位于齿条有效长度区间内的交点，即为齿条齿槽内的点，判据为将y值相同的齿条齿槽点保存在相同矩阵中，则矩阵内每个点的y值相同，由此得到n个变速比齿条齿槽点矩阵，其中x为交点的横坐标，y为交点的纵坐标。

4.根据权利要求1所述的转向器变速比齿条的离散化包络设计方法，其特征在于，步骤S1中所述n_r、n_t由以下公式确定：定义齿轮离散精度ρ₁，其值为齿轮外轮廓总长度离散后的微段距离，采用齿轮齿顶圆周长离散后的微段距离进行替代计算，定义齿轮包络步长精度ρ₂，其值为齿轮转动总度数离散后的微小度数，齿轮单个齿的轮廓线离散点数量分配方式为n_r1、n_r2分别为左右渐开线的离散点数量，n_r3、n_r4分别为左右过渡线的离散点数量，n_r5、n_r6分别为齿顶线和齿根线的离散点数量。