[发明专利]一种变厚齿扇齿条副中变比齿条的建模方法

说明书

本发明公开了一种变比转向器变厚齿扇齿条副中变比齿条的建模方法，包括在渐开线变厚齿扇大端到小端等间距的各个径向截平面内，于齿扇基圆和齿顶圆平行于齿条长度方向的齿扇齿侧的切线之间，生成由平行于齿条长度方向的等间距直线构成的直线集；建立交点计算方程，设置齿扇转角步长，按照变比曲线计算各个齿条位移后，计算直线集中的直线和齿条固连运动时与齿扇齿廓线的交点，在同一直线与同一齿廓线的交点中，选取齿条长度方向的坐标值取得极值的点作为变比齿廓点初值；建立变比齿廓点求解数学模型，求解各个径向截平面内的变比齿廓点最优解；拟合变比齿廓点云，建立变比齿条实体模型。本发明避免了传统建模方法的诸多弊端，建模精度更高。

技术领域

本发明属于机械传动技术领域，特别涉及一种变厚齿扇齿条副中变比齿条的建模方法。

背景技术

汽车转向器决定的转向传动比，是影响汽车转向性能的重要因素。一般来讲，汽车高速直线行驶时，为了保证行驶稳定性，期望的转向传动比较大；汽车低速大转弯行驶时，为了使转向轻便快速，期望的转向传动比较小；不同行驶工况下，汽车转向的共性需求是“变化的传动比”。机械式变比转向器是在传统机械式定比转向器的基础上，改变转向齿条(齿轮)的齿廓形状，通过变比齿条(齿轮)与渐开线齿轮(齿条)的啮合实现变比转向，不改变转向器原有结构和控制方式，具有故障率低、维修简单、可靠性高等优点，应用前景广阔。

目前，转向器变比齿条(齿轮)的建模方法主要有布尔减运算法和啮合原理法。基于齿轮范成加工原理，采用布尔减运算法建立的变比齿条(齿轮)实体模型齿廓上有明显切割痕迹，为非连续曲面，建模精度很差；采用啮合原理求解变比齿条(齿轮)齿廓，当变比齿轮齿条副重合度大于1时，建立的啮合方程的解不唯一，真实的变比齿廓点难以辨别确定。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种变厚齿扇齿条副中变比齿条的建模方法，该方法无设计原理性误差，可以实现变比齿条的精确建模。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种变比转向器变厚齿扇齿条副中变比齿条的建模方法，包括以下步骤：

S1：在变厚渐开线齿扇某一径向截平面内，于齿扇基圆和齿顶圆平行于变比齿条长度方向的齿扇齿侧的切线之间，生成由平行于变比齿条长度方向的直线构成的直线集，相邻两条直线等间距；

S2：从齿扇大端看向小端，变比齿条水平且齿扇位于齿条上方，所述截平面内齿扇截交线某个齿对称线垂直于齿条长度方向且此齿指向齿条的位置关系下，此齿对称线右侧的为右侧渐开线，此齿对称线左侧的为左侧渐开线，计算所述截平面内齿扇截交线各个齿右侧及左侧渐开线起点与该截平面内齿扇基圆圆心的连线和所述截平面内齿扇截交线对称线的夹角，此夹角小于180度；从齿扇大端看向小端，在所述截平面内，所述夹角对应的渐开线起点所在的所述夹角的一边绕基圆圆心顺时针逼近齿扇截交线对称线时，角度变大的所述夹角取负值，角度变小的所述夹角取正值；

S3：建立所述直线集中的直线和变比齿条固连运动时，与位于所述截平面内的齿扇渐开线的交点的计算方程；

S4：根据所述计算方程，等间距设置齿扇转角步长，在齿扇转角范围内，计算每一个齿扇转角下的变比齿条位移后，计算每一个变比齿条位移下所述直线集中的直线与所述截平面内齿扇渐开线的交点，保留所述直线集中的直线与齿扇齿顶圆和基圆之间的渐开线的交点；对于所述直线集中任意一条直线，在其与所述截平面内的齿扇齿顶圆和基圆之间的某一渐开线的所有交点中，选取在变比齿条长度方向的坐标值取得极值的交点，作为变比齿条齿廓点的初值点，最终得到所述截平面内的所有变比齿条齿廓点的初值点；