机械式变比转向器变比齿条的设计与磨削方法研究

摘要

机械式变比（全称为变传动比，本文简称为“变比”）转向器可以缓解转向轻便性与灵敏性的矛盾，其通过变比齿条与渐开线齿轮的传动实现变比功能，变比齿条齿面是一种复杂的曲面，由工作齿面与过渡曲面构成。为了更高效、更精确地设计变比齿条，本文基于啮合原理，提出机械式变比转向器变比齿条数字设计解析法；根据变比齿条齿面特征，提出基于双参数包络的磨削加工方法，为变比齿条的精加工提供理论依据。本文的主要研究工作包括： （1）从设计原理角度，分析对比变比齿条已有设计方法，在此基础上提出机械式变比转向器变比齿条数字设计解析法；基于啮合原理，建立变比齿轮副的空间坐标系统和坐标变换矩阵，推导变比齿条工作齿面方程、过渡曲面方程和啮合方程，设计变比齿条工作齿面和过渡曲面的求解算法；基于工程实例，在MATLAB中实现机械式变比转向器变比齿条齿面点云数字设计。 （2）根据变比齿条齿面特性，分析其加工方法的可行性，根据双参数包络理论，推导包括展成运动和进给运动的磨削加工数学模型；根据刀具齿面方程和加工数学模型，建立磨削变比齿条坐标系统，推导磨削变比齿条齿面方程，从理论上验证该磨削加工方法的正确性；合理的离散磨削参数，确保变比齿条齿面特征接触线的加工。 （3）以循环球式变比转向器变比齿条为例，结合变比齿条齿面的磨削方法，设计虚拟加工方案，在VERICUT中配置虚拟加工环境，编制磨削加工G代码，实现循环球式变比转向器变比齿条的虚拟加工，验证磨削方案的可行性和磨削变比齿条齿面的有效性。 本文的研究工作可提高机械式变比转向器变比齿条的设计效率和设计精度，缩短研发周期，降低研发成本，提升市场竞争力；同时可为机械式变比转向器变比齿条的制造提供加工方案和技术指导，从而推动机械式变比转向器的推广应用。

目录

声明

论文中的主要符号说明

第1章 绪论

1.1 论文的研究背景和研究对象

1.1.1 论文的研究背景

1.1.2 论文的研究对象

1.2 论文主要研究内容的国内外研究现状

1.2.1机械式变比转向器变比齿条设计方法

1.2.2机械式变比转向器变比齿条加工方法

1.3 论文的研究目的和意义

1.4 论文的课题支撑与主要研究内容

1.4.1 论文的课题支撑

1.4.2 论文的主要研究内容

第2章 机械式变比转向器变比齿条的数字设计解析法

2.1 机械式变比转向器变比齿条的数字设计方法分析

2.1.1 数字设计范成法

2.1.2 数字设计齿轮元法

2.1.3 数字设计解析法

2.2 机械式变比转向器变比齿条的数字解析模型

2.2.1 齿轮副参数与传动比的关系

2.2.2 变比齿条的解析设计方法

2.2.3 基于解析法的变比齿条数字设计

2.3 基于解析法的机械式变比转向器变比齿条数字设计实例

2.3.1 循环球式变比转向器直齿变比齿条数字设计实例

2.3.2齿轮齿条式变比转向器斜齿变比齿条数字设计实例

2.3.3 变比齿条三维建模

2.4 本章小结

第3章 机械式变比转向器变比齿条的磨削加工方法

3.1 机械式变比转向器变比齿条的磨削运动数学模型

3.1.1 变比齿条的磨削原理

3.1.2 变比齿条的双参数磨削加工数学模型

3.2 机械式变比转向器变比齿条的磨削方法验证

3.2.1 碟形砂轮齿面方程

3.2.2 变比齿条磨削方法的理论验证

3.3 机械式变比转向器变比齿条磨削参数的离散方法

3.3.1 变比齿条齿面的特征接触线

3.3.2变比齿条的磨削参数步长确定

3.4 本章小结

第4章 循环球式变比转向器变比齿条的虚拟加工及验证

4.1 基于VERICUT的循环球式变比转向器变比齿条虚拟加工方案

4.1.1 VERICUT平台虚拟加工流程

4.1.2 循环球式变比转向器变比齿条的虚拟加工方案

4.2 循环球式变比转向器变比齿条的虚拟加工环境设置

4.2.1 虚拟数控磨削机床构建

4.2.2 磨削刀具与毛坯的构建

4.3 循环球式变比转向器变比齿条的虚拟加工实现

4.3.1虚拟加工数控程序编制

4.3.2变比齿条的虚拟加工实现

4.4 循环球式变比转向器变比齿条磨削方法验证

4.5 本章小结

第5章 总结和展望

5.1 全文总结

5.2 研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的相关论文与专利