一种汽车转向器摇臂轴齿扇齿廓修形方法.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CN106392199A(43)申请公布日2017.02.15(21)申请号201610983687.4(22)申请日2016.11.08(71)申请人湖北工业大学地址430068湖北省武汉市洪山区南李路28号(72)发明人丁国龙余金舫张雅丽赵大兴吴震宇(74)专利代理机构武汉帅丞知识产权代理有限公司42220代理人朱必武王玉(51)Int.Cl.B23F5/12(2006.01)权利要求书1页说明书9页附图3页(54)发明名称一种汽车转向器摇臂轴齿扇齿廓修形方法(57)摘要本发明公开一种汽车转向器摇臂轴齿扇齿廓修形方法，是一种变变位修形方法。通过插削加工实现，其变位量采用关于齿扇转角的斜坡函数，由变位起始、终止角度以及最大变位量三个参数决定，在一定传动比曲线展成的插削加工过程中，由径向进给轴按斜坡函数运动规律退刀或进刀实现。通过在变位起始和终止角度范围的变位修形，使齿扇中间一定区间段的齿廓变厚，实现汽车转向器齿扇齿条副的啮合间隙变小或无侧隙啮合。针对修形过程中存在过切现象，分别使用齿廓法线法和包络线法计算理论齿廓和实际齿廓，当实际修形量与理论修形量不符时，调整三个参数并重新计算实际修形量，直到满足为止，一旦调整好三个参数，则固定下来并投入生产。CN106392199ACN106392199A权利要求书1/1页1.一种汽车转向器摇臂轴齿扇齿廓修形方法，是一种变变位修形方法；其特征在于：所述变变位修形方法依据的计算函数为斜坡函数，所述斜坡函数表达式为：上述公式(1)中：e(θ)是关于齿扇转角θ的函数，其中C1为变位终止角，C2变位起始角，em为最大变位量，该函数曲线分为三段，在两边[-C2,-C1)和(C1,C2]区间范围内按线性规律变化，中间[-C1,C1]范围保持最大退刀量em；进一步的，针对在修形过程中存在过切现象导致减小理论修形量问题，通过计算理论齿廓与实际齿廓，再将实际齿廓减去理论齿廓，得到实际修形量，并分别使用齿廓法线法和包络线法计算理论齿廓和实际齿廓，当：实际修形量大于或小于理论修形量时，则调整公式(1)中斜坡函数的变位起始角C2、变位终止角C1和最大变位量em三个参数，重新计算实际修形量，当实际修形量等于理论修形量时，固化公式(1)中C2、C1和em三个参数值。2.如权利要求1所述一种汽车转向器摇臂轴齿扇齿廓修形方法，其特征在于：所述汽车转向器摇臂轴齿扇齿廓的修形过程是在三轴联动的数控插齿机上通过插削加工完成齿廓修形，所述三轴联运数控插齿机的径向进给轴的退刀或进刀运动规律，遵循公式(1)所述斜坡函数运动规律，且：变位起始角C2、变位终止角C1和最大变位量em三个参数为已固化值。2CN106392199A说明书1/9页一种汽车转向器摇臂轴齿扇齿廓修形方法技术领域[0001]本发明涉及一种汽车转向器摇臂轴齿扇齿廓修形方法，属机械传动技术领域。背景技术[0002]汽车驾驶的转向性能取决于转向器摇臂轴齿扇齿条啮合副啮合性能，直线行驶时要求方向盘“重”，稳定；转向时要方向盘“轻”，灵活。尽管可以通过变传动比传动来满足这种汽车驾驶性能，然而，通过摇臂轴齿扇中间齿廓的修形，得到中间齿齿厚更大、齿侧间隙更小，甚至无侧隙啮合的摇臂轴齿扇的转向器更受市场青睐。[0003]齿轮变位的思想由来已久，圆柱齿轮变位应用较普遍，然而这种变位圆柱齿轮，变位量是固定不变的，亦即每个齿的齿厚变化量是均匀相等，相当于渐开线齿廓等距平移，然而这种定变位方法并不适用于汽车转向器摇臂轴非圆齿扇，原因是它不能更好地满足汽车转向性能。一种要求变位能达到齿廓齿厚非均匀变化，即齿扇中间齿廓齿厚大，两边齿廓齿厚小。变变位齿廓修形，即变位量是变化的，可以满足这个要求。[0004]在齿轮传动领域，通过齿轮修形改善传动性能一直是研究的热点问题，较为常见的修形方法是采用磨削工艺手段来实现，但对汽车转向器摇臂轴非圆齿扇采用插削工艺修形还是一个新的研究领域，其中修形中的过切现象存在，必将影响到修形量(或者称为变位量)，如何控制修形量，更好地满足汽车转向器性能需求，是一项重要的研究课题。[0005]《传动技术》(2011，25(4):12-14)刊载了《偏心齿对重合度的影响》论文(作者：张枫念)，提出转向器偏心齿扇齿条副传动，即一种回转中心不在几何中心的非圆齿扇。根据该论文所述技术方案的启示，业内专业人员对这类偏心齿扇进行过研究，并开发了数控加工软件在转向器厂实现了批量生产。该类偏心齿扇的偏心距等于齿扇几何中心与回转中心的偏距，由于该偏心距在齿扇整个转角范围存在，齿扇的中间齿廓齿厚加大，齿侧间隙变小，增强了直线行驶的稳定性，但是，两边齿廓的齿厚若同时加大，则反而降低了转向的灵活性和回正性。[0006]通过变