一种机械式变比转向器齿轮副齿条齿廓数字设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108984889A(43)申请公布日2018.12.11(21)申请号201810737251.6(22)申请日2018.07.06(71)申请人武汉理工大学地址430070湖北省武汉市洪山区珞狮路122号(72)发明人胡剑李苇白李刚炎范伟(74)专利代理机构湖北武汉永嘉专利代理有限公司42102代理人徐员兰汪玮华(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)F16H55/26(2006.01)F16H55/08(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称一种机械式变比转向器齿轮副齿条齿廓数字设计方法(57)摘要本发明提出一种机械式变比转向器齿轮副齿条齿廓数字设计方法，已知标准齿扇齿廓和齿轮副传动比，设计与已知标准齿轮啮合传动且满足传动比规律的变比齿条齿廓，通过推导变比齿条工作齿面方程、过渡曲面方程和啮合方程，计算出变比齿条工作齿面点云和过渡曲面点云，最后进行齿形完善，得到整个齿条齿廓点，包括以下步骤：S1：基本设计参数计算步骤；S2：确定截面步骤；S3：选定齿轮转角步骤；S4：计算啮合方程；S5：求变比齿条工作齿面点云步骤；S6：求变比齿条过渡曲面点云步骤；S7：齿形完善步骤；S8：求解选定截面齿条齿廓步骤；S9：求解整个齿条齿廓步骤，本发明不采用范成仿真原理，避免了传统方法的诸多问题。CN108984889ACN108984889A权利要求书1/2页1.一种机械式变比转向器齿轮副齿条齿廓数字设计方法，其特征在于，令齿轮齿条按照已知传动比规律啮合传动，通过计算变比齿条工作齿面方程、过渡曲面方程和啮合方程，得到变比齿条齿面点云，并进行齿形完善，得到整个变比齿条齿廓点，包括如下步骤：S1)确定基本设计参数，根据标准齿轮的基本设计参数计算出标准渐开线齿轮的齿顶高、齿根高，基本设计参数包括齿轮模数、齿轮齿数、齿顶高系数、压力角、齿宽；S2)确定截面，直接选择齿轮首端面为初始截面，在齿轮的齿宽范围内，每间隔一个步长选取下一截面，直至选择了齿轮的末端面为止，从而确定所有截面，即完成截面的确定；S3)选定齿轮转角，齿轮转角的范围根据传动比曲线中转角范围来确定，待设计的变比齿条的传动比曲线已知，可直接获取曲线中转角范围，由此确定了齿轮转角的范围从转角最小值等步长间隔选取转角至转角最大值，完成选定齿轮转角；S4)计算啮合方程，啮合方程是表征变比齿条工作齿面上的点与齿轮齿面点在某转角下啮合的；S5)求变比齿条工作齿面点云；S6)求变比齿条过渡曲面点云；S7)齿形完善；S8)求解选定截面齿条齿廓；S9)求解整个齿条齿廓。2.根据权利要求1所述的一种机械式变比转向器齿轮副齿条齿廓数字设计方法，其特征在于，所述步骤S4)中，啮合方程为：其中rb为基圆半径，σ0与渐开线齿轮参数有关，其大小为σ0＝π/2z-invα1′，z为齿轮齿数；invα1′为渐开线极坐标函数，invα1′＝tanα1′-α1′，式中α1′为渐开线起始点处的压力角；μ为齿轮渐开线参数；θ为齿轮参数；为齿轮转角；τ为变比齿轮副交错角；p为螺旋参数，为变比齿轮副传动比函数。3.根据权利要求1所述的一种机械式变比转向器齿轮副齿条齿廓数字设计方法，其特征在于，所述步骤S5)中，需根据啮合方程计算啮合点参数，代入变比齿条工作齿面方程中，从而计算变比齿条工作齿面点云坐标，变比齿条工作齿面方程为：其中x2′、y2′、z2′分别为变比齿条齿面点云各轴坐标；为变比齿条位移函数；a为渐开线齿轮中心到变比齿条齿顶面的距离。4.根据权利要求1所述的一种机械式变比转向器齿轮副齿条齿廓数字设计方法，其特征在于，所述步骤S6)中，需根据过渡曲面转角边界条件，计算转角边界范围内变比齿条过渡曲面点云坐标，过渡曲面方程为：2CN108984889A权利要求书2/2页其中为齿轮齿顶线参数。5.根据权利要求1所述的一种机械式变比转向器齿轮副齿条齿廓数字设计方法，其特征在于，所述步骤S7)中，齿形的完善包含齿条的齿顶线、齿根线在内的非啮合齿形部分添加，将齿顶线、齿根线等非啮合齿形部分添加至计算结果中，需要首先计算各段齿廓点所对应的角度范围，从而对计算得到的齿形进行完善。6.根据权利要求1所述的一种机械式变比转向器齿轮副齿条齿廓数字设计方法，其特征在于，所述步骤S5)、S6)中工作齿面点云和过渡曲面点云的数学计算模型与齿轮齿廓几何特性有关，包含该齿廓在整个齿轮上的位置，以及该齿廓的左右性。3CN108984889A说明书1/4页一种机械式变比转向器齿轮副齿条齿廓数字设计方法技术领域[0001]本发明属于机械传动的技术领域，尤其涉及一种机械式变比转向器齿轮副齿条齿廓数字设计方法。背景技术[0002]为了改善机械式转