[发明专利]循环球式变比转向器齿轮副齿条齿廓的设计方法

摘要

本发明涉及一种循环球式变比转向器齿轮副齿条齿廓的设计方法，其特征在于：包括如下步骤：令齿扇齿条按照传动比规律啮合传动，其中i表示传动比函数，表示齿扇转角，在齿条上选定一个参考点，求出参考点在每一运动瞬时的接触点高度，得到对应的高度集合；根据齿扇与齿条的位置关系，求出高度集合的极值，得到的极值就是对应此参考点处的齿廓点高度；改变参考点位置，进而得到整个截面直至整个齿条齿廓曲面的齿廓点。

主权项

一种循环球式变比转向器齿轮副齿条齿廓的设计方法，其特征在于：包括如下步骤：令齿扇齿条按照传动比规律啮合传动，其中i表示传动比函数，表示齿扇转角，在齿条上选定一个参考点，求出参考点在每一运动瞬时的接触点高度，得到对应的高度集合；根据齿扇与齿条的位置关系，求出高度集合的极值，得到的极值就是对应此参考点处的齿廓点高度；改变参考点位置，进而得到整个截面直至整个齿条齿廓曲面的齿廓点；其特征在于：具体包括以下步骤：S1：基本设计参数计算：直齿轮啮合形式在循环球式转向器中应用广泛，因此选定直齿轮啮合形式为研究对象：先根据直齿轮的基本设计参数，包括齿数z、模数m、齿顶高系数h、压力角、法向变位系数x，计算出直齿轮的齿顶圆半径Ra＝Rs+(h+x)·m、基圆半径S2：确定截面步骤：选定初始截面y＝y0，首先需要判断y0是否满足齿条的外形尺寸要求，即y0是否属于区间(‑b/2，b/2)，其中b表示齿条的齿宽；若不满足，则表明齿条齿廓曲面的齿廓点计算完成；若满足，则开始计算y0截面内的齿条齿廓点；S3：选定参考点步骤：在计算截面y0内的齿条齿廓时，首先选定初始参考点为x0，并判断x0是否满足齿条尺寸要求，即x0是否属于区间(‑l/2，l/2)，其中l表示齿条的长度；若不满足，则表明截面y0内齿廓计算完成，为y0增加一个步长，继续下一个截面齿廓的计算；若满足，则开始截面y0内x0处的齿廓点高度的计算过程；S4：选定运动瞬时点步骤：在x0处齿廓点高度的计算过程中，设定运动瞬时点xn，同时也要判断xn是否满足要求，即x0是否属于区间其中Rc表示齿扇轴与齿条齿顶面的距离；若不满足，则表明对应x0处的齿廓点高度集合求解完成，通过极值运算求得x0处的齿廓点高度后将高度集合清零，并为x0增加一个步长，继续下一个参考点的齿廓点高度计算；若满足，则进行运动瞬时点xn处的交点求解；S5：求解齿扇转角步骤：在进行运动瞬时点xn处的交点求解过程中，首先根据参考点和运动瞬时点计算出齿条的位移，通过反函数推导，计算得到齿扇转角S6：求解交点步骤：根据齿扇的齿顶圆、齿根圆、渐开线表达式和齿扇转角，依次构建运动瞬时点直线x＝xn与运动瞬时状态下齿顶圆、齿根圆、渐开线交点求解的数学模型其中u表示交线极角，表示压力角，计算得到运动瞬时点xn处的交点，并存储至齿廓点高度集合M中；改变xn的值并重复步骤S6，直至xn不满足要求；S7：求解参考点处齿廓高度步骤：根据步骤S6，得到齿廓点高度集合M，求取集合M中最大值Zmax，即为对应x0的齿廓点高度；S8：求解选定截面齿廓步骤：通过改变x0的值，重复S3‑S7步骤，计算得到集合{Zmax}，即为截面y0上各位置点处的齿廓点高度；S9：求解整个齿条齿廓步骤：某一截面齿廓点计算完成后，改变y0的值，重复S2‑S8步骤，得到整个齿条齿廓点高度。