[发明专利]转向器变速比齿条的离散化包络设计方法

说明书

本发明涉及一种转向器变速比齿条的离散化包络设计方法，包括如下步骤：S1、建立由密集离散点构成的斜齿轮端面模型，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，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；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，重复包络提取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。本发明将范成仿真法和齿轮元法进行结合，以离散化的思想进行齿条齿廓的包络，并提出一种新的数值提取算法得到变速比齿条齿廓点，具有高效精确的优点。

技术领域

本发明涉及渐开螺旋面齿轮齿条副设计领域，更具体地说，涉及一种转向器变速比齿条的离散化包络设计方法。

背景技术

对于传统的定传动比转向器，转向器传动比变小后，虽然转向变得更加轻盈省力，但是转向操纵时间变长，汽车转向灵敏性降低，所以存在“轻”和“灵”的矛盾。变速比转向器可以很好的调节“轻”和“灵”的矛盾，所以在汽车上得到了广泛的应用。

目前变速比齿条的设计方法有共轭原理解析法、范成仿真切除法、齿轮元法。共轭原理解析法在重合度大于1时曲面方程的解不唯一。范成仿真法利用三维软件的布尔运算功能得到变速比齿条模型，虽然设计过程简单，但是要对软件进行二次开发，并且后续还需要进行曲面的拟合，设计误差较大。齿轮元法的算法则较为复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种转向器变速比齿条的离散化包络设计方法，具有无原理误差，具有高效精确的优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种转向器变速比齿条的离散化包络设计方法，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。

上述方案中，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。