循环球转向器变比齿扇齿廓曲面的设计方法及检验方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114611242A(43)申请公布日2022.06.10(21)申请号202210245925.7(22)申请日2022.03.14(71)申请人大连创新零部件制造公司地址116000辽宁省大连市经济技术开发区48#北(72)发明人侯训波(74)专利代理机构大连大工智讯专利代理事务所(特殊普通合伙)21244专利代理师崔雪(51)Int.Cl.G06F30/17(2020.01)权利要求书4页说明书18页附图9页(54)发明名称循环球转向器变比齿扇齿廓曲面的设计方法及检验方法(57)摘要本发明涉及汽车转向系统技术领域，提供一种循环球转向器变比齿扇齿廓曲面的设计方法及检验方法，所述设计方法用齿条刀具模拟加工变比齿扇的齿廓曲面，通过数据点的向量外积来判断其有效性，依此可剔除无效齿廓数据点，并保留有效齿廓曲面数据；所述传动特性的设计检验方法，是用实物齿条工件与变比齿扇齿廓曲面进行模拟啮合传动，依此评估齿廓曲面数据的传动特性，来确定初设的齿扇基本结构参数和车辆要求的变比曲线，是否满足传动连续性、传动平稳性和承载能力的传动特性要求。本发明用齿条刀具模拟加工变比齿扇的齿廓曲面，通过数据点的向量外积来判断其有效性，依此可剔除无效齿廓数据点，并保留有效齿廓曲面数据，提高设计效率。CN114611242ACN114611242A权利要求书1/4页1.一种变比齿扇齿廓曲面的设计方法，其特征在于，包括以下过程：步骤M1：建立齿条刀具与齿扇传动关系的坐标系，定义齿廓点、齿条刀具刃线上的齿顶点和齿根点、入啮点和脱啮点为向量点，以及定义齿扇转角的步长和范围；步骤M2：确定齿条刀具在任意剖面i的第k刃线齿顶点Ak、第k刃线齿根点Bk坐标位置与齿扇转角的运动关系；步骤M3：确定当前齿扇转角点时刻，齿条刀具在剖面i上处于切削状态的齿廓编号k；步骤M4：求解当前齿扇转角点时刻，在剖面i上处于切削状态的全部第k齿廓的数据点Gk的坐标位置；步骤M5：对处于刀具切削状态的全部第k齿廓的数据点Gk进行有效性识别；步骤M6：在齿扇设定的全转角范围内，剔除第k齿廓的数据点Gk中无效的数据点，列出剖面i完整的有效齿廓曲线数据点，进而得到有效齿廓曲线；步骤M7：更换另一剖面，重复步骤M2‑M6过程，当剔除各剖面无效的齿廓曲线数据点后，可列出完整的有效的齿廓曲面数据点，进而得到有效齿廓曲面。2.根据权利要求1所述的变比齿扇齿廓曲面的设计方法，其特征在于，在步骤M1中，齿条刀具与齿扇传动关系的坐标系与求解齿扇齿廓曲面数据的齿条与齿扇传动关系的坐标系x‑0‑y一致；将齿扇齿廓曲线上的齿廓点、齿条刀具刃线上的齿顶点和齿根点，以及齿条刀具与齿扇传动中的入啮点和脱啮点，定义为向量点，在齿条刀具与齿扇传动关系的坐标系x‑0‑y中，以坐标(x,y)表达；其中，k表示齿条刀具的刃线、齿条直廓线和齿扇齿廓的对应编号，k＝0、1、2、3、4、5、6、7、8、9；向量点Ak代表齿条刀具的第k刃线齿顶点，向量点Bk代表齿条刀具的第k刃线齿根点，Ak‑Bk连线为齿条刀具的第k刃线，它与对应编号的齿条直廓线重合；向量点Gk表示待判断有效性的第k齿廓其中一个数据点；向量点Pin‑k表示入啮点，向量点Pout‑k表示脱啮点；从第k刃线齿顶点Ak出发，指向第k刃线齿根点Bk、第k齿廓的其一数据点Gk、入啮点Pin‑k和脱啮点Pout‑k，可形成四个带有方向的新向量，分别为：对和和和三组向量，分别进行向量外积处理；Ck表示有方向的线段和的向量外积，Ck包含了一个物理信息是点Gk相对于两点Ak和Bk连线的三种位置关系：当Ck>0时Gk在Ak‑Bk连线左侧，当Ck＝0时Gk在Ak‑Bk连线上，当Ck<0时Gk在Ak‑Bk连线右侧，Cin‑k表示有方向的线段和的向量外积，Cout‑k表示有方向的线段和的向量外积，这三个向量外积的运算公式如下：其中，β、βin‑k、βout‑k为对应向量夹角。2CN114611242A权利要求书2/4页3.根据权利要求2所述的变比齿扇齿廓曲面的设计方法，其特征在于，在步骤M2中，第k刃线齿顶点Ak、第k刃线齿根点Bk在齿条与齿扇传动关系的坐标系x‑0‑y中的坐标位置Ak(xAk，yAk)和Bk(xBk，yBk)与齿扇转角的运动关系表达式为：式中，表示齿条行程，PT表示齿条齿槽宽/齿条刀具齿槽宽，H(i)表示齿条/齿条刀具的中心线与齿扇中心点距离，m表示齿扇基本模数，α表示齿扇分度圆压力角/齿条齿形角，ha0*表示齿条刀具齿顶高系数；各编号k所对应的第k刃线齿顶点Ak和第k刃线齿根点Bk，按式(11)和(12)随齿扇转角同步水平移动。4.根据权利要求3所述的变比齿扇齿廓曲面的设计方法，其特征在于，步骤M3具体包括步骤M301至