本發(fā)明屬于機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及直齒式變比齒輪副，尤其是涉及一種循環(huán)球式變比轉(zhuǎn)向器齒輪副齒條齒廓的加工方法。
背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)向器變比特性可以改善整個(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向性能，即齒扇與齒條在傳動(dòng)過(guò)程中傳動(dòng)比是變化的。循環(huán)球式變比轉(zhuǎn)向器齒輪副中，齒扇齒廓是漸開線，稱為漸開線齒扇齒廓，而齒條是變比齒形，并且齒扇的齒形參數(shù)是基本設(shè)計(jì)參數(shù)。目前市場(chǎng)上主要采用仿形法加工變比齒條，但由于仿形刀具齒廓通常采用傳統(tǒng)的解析法設(shè)計(jì)，計(jì)算過(guò)程極其復(fù)雜，且齒根部分齒廓較為復(fù)雜。若采用插齒加工，可以提高設(shè)計(jì)加工的整體效率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：為了加工出變比齒條齒廓，本發(fā)明提供一種循環(huán)球式變比轉(zhuǎn)向器齒輪副齒條齒廓的加工方法，采用插齒刀范成加工出變比齒條齒廓。
為解決上述技術(shù)方案，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
一種循環(huán)球式變比轉(zhuǎn)向器齒輪副齒條齒廓的加工方法，其特征在于：將與變比齒條傳動(dòng)的漸開線齒扇替換為與該齒扇基本設(shè)計(jì)參數(shù)相同的插齒刀，采用插齒刀模擬漸開線齒扇的運(yùn)動(dòng)，范成加工出滿足設(shè)計(jì)要求的變比齒條齒廓；主要包括以下步驟：S1：基本設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算步驟；S2：插齒刀設(shè)計(jì)步驟；S3：建立范成運(yùn)動(dòng)方程步驟；S4：建立插齒刀徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方程步驟；S5：建立插齒刀軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方程步驟；S6：建立插齒加工變比齒條齒廓數(shù)學(xué)模型步驟；S7：插齒刀范成加工變比齒條齒廓步驟。
上述技術(shù)方案中，所述步驟S1中，先根據(jù)漸開線齒扇的基本設(shè)計(jì)參數(shù)，包括齒扇模數(shù)m、齒扇完整齒數(shù)z、齒頂高系數(shù)ha、頂隙系數(shù)cn、壓力角α和齒寬B，計(jì)算出插齒刀基本設(shè)計(jì)參數(shù)。
上述技術(shù)方案中，所述步驟S2中，插齒刀是根據(jù)與變比齒條相嚙合的漸開線齒扇的齒形所設(shè)計(jì)的，即插齒刀基本設(shè)計(jì)參數(shù)與漸開線齒扇基本參數(shù)相同。
上述技術(shù)方案中，所述步驟S3中，根據(jù)插齒刀模擬漸開線齒扇的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，建立變比齒條位移與插齒刀旋轉(zhuǎn)角度的關(guān)系；
根據(jù)線角傳動(dòng)比定義，通過(guò)積分推導(dǎo)變比齒條位移與漸開線齒扇轉(zhuǎn)角運(yùn)動(dòng)關(guān)系，將漸開線齒扇轉(zhuǎn)角替換為插齒刀轉(zhuǎn)角，即可建立范成加工運(yùn)動(dòng)；
上述技術(shù)方案中，所述步驟S4中，變比齒條與漸開線齒扇的傳動(dòng)實(shí)質(zhì)為齒扇節(jié)曲線與齒條節(jié)曲線作純滾動(dòng)，根據(jù)這一原則建立插齒刀徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方程。
上述技術(shù)方案中，所述步驟S5中，根據(jù)插齒刀每分鐘往復(fù)行程數(shù)和插齒刀行程長(zhǎng)度，得到插齒刀軸向進(jìn)給速度。
由此，本發(fā)明公開了一種循環(huán)球式變比轉(zhuǎn)向器齒輪副齒條齒廓的加工方法，將與變比齒條嚙合傳動(dòng)的漸開線齒扇替換為與該齒扇基本設(shè)計(jì)參數(shù)相同的插齒刀，采用插齒刀模擬漸開線齒扇的運(yùn)動(dòng)，范成加工出滿足設(shè)計(jì)要求的變比齒條齒廓。其中最主要的是建立范成加工數(shù)學(xué)模型，通過(guò)該模型控制插齒刀與工件的運(yùn)動(dòng)，從而范成加工出變比齒條。為了加工出變比齒條齒廓，本發(fā)明采用了插齒的加工方法，該加工方法只需知漸開線齒扇參數(shù)與傳動(dòng)比曲線即可，適用于所有直齒式變比齒條齒廓加工。其次，本發(fā)明為一套參數(shù)化加工方法，適用于所有直齒式變比齒輪副的齒條齒廓插齒加工。計(jì)算過(guò)程和齒根部分齒廓不再?gòu)?fù)雜，且采用插齒加工，可以提高設(shè)計(jì)加工的整體效率。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明的方法流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但不限定本發(fā)明。
如圖1所示，本發(fā)明包括以下步驟：S1：基本設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算步驟；S2：插齒刀設(shè)計(jì)步驟；S3：建立范成運(yùn)動(dòng)方程步驟；S4：建立插齒刀徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方程步驟；S5：建立插齒刀軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方程步驟；S6：建立插齒加工變比齒條齒廓數(shù)學(xué)模型步驟；S7：插齒刀范成加工變比齒條齒廓步驟。
本發(fā)明的求解過(guò)程是：
S1：先根據(jù)漸開線齒扇的基本設(shè)計(jì)參數(shù)，包括齒扇模數(shù)m、齒扇完整齒數(shù)z、齒頂高系數(shù)ha、頂隙系數(shù)cn、壓力角α和齒寬B等，計(jì)算出插齒刀的基本設(shè)計(jì)參數(shù)：齒數(shù)Z，分度圓半徑R、基圓半徑Rb、插齒刀壓力角齒頂高Ha和齒根高Hf等。
S2：根據(jù)插齒刀齒形與漸開線齒扇齒形相同這一特點(diǎn)，設(shè)計(jì)扇形插齒刀。
為建立范成加工數(shù)學(xué)模型，需要建立范成運(yùn)動(dòng)、軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型。
S3：由于插齒刀齒形與漸開線齒扇齒形相同，即只需插齒刀轉(zhuǎn)角與漸開線齒扇轉(zhuǎn)角相同，即可實(shí)現(xiàn)插齒刀模擬漸開線齒扇旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而完成范成加工運(yùn)動(dòng)。推導(dǎo)變比齒條位移與漸開線齒扇轉(zhuǎn)角關(guān)系，根據(jù)變比齒輪副傳動(dòng)比定義其中ds為變比齒條的瞬時(shí)位移，為漸開線齒扇的瞬時(shí)轉(zhuǎn)角。由于變傳動(dòng)比曲線是已知的，通過(guò)積分可得到變比齒條位移與漸開線齒扇轉(zhuǎn)角關(guān)系將漸開線齒扇轉(zhuǎn)角(漸開線齒扇旋轉(zhuǎn)角度)用插齒刀的轉(zhuǎn)角(插齒刀旋轉(zhuǎn)角度)θ代替，即可建立插齒刀的轉(zhuǎn)角θ與變比齒條的位移S的關(guān)系式S(θ)。
S4：由于插齒刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)質(zhì)上為漸開線齒扇的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此插齒刀的節(jié)曲線與漸開線齒扇的節(jié)曲線相同。變比齒條與漸開線齒扇的傳動(dòng)實(shí)質(zhì)為二者節(jié)曲線作純滾動(dòng)，其中心距a并不隨齒條移動(dòng)有任何變化。因此在加工過(guò)程中，插齒刀與齒條的中心距也必須保持不變，即插齒加工過(guò)程中，插齒刀的徑向進(jìn)給速度為零。
S5：軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以加工出變比齒條全齒寬，根據(jù)插齒刀每分鐘往復(fù)行程數(shù)N和插齒刀行程長(zhǎng)度L，推導(dǎo)出插齒刀軸向進(jìn)給速度v，即v＝2N·L。
S6：根據(jù)插齒刀的范成運(yùn)動(dòng)、徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方程，以插齒刀的轉(zhuǎn)速為單一變量，建立插齒加工變比齒條齒廓數(shù)學(xué)模型。
S7：根據(jù)S6建立的數(shù)學(xué)模型控制插齒刀與工件的運(yùn)動(dòng)，加工出變比齒條。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明方法實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方法的保護(hù)范圍內(nèi)。