循环球变比转向器变厚变比齿廓数字设计与加工方法研究

摘要

循环球变传动比（简称“变比”）转向器通过渐开线变厚齿轮齿廓与变厚变比齿廓啮合实现变比，其中，变厚变比齿廓是一种难以用数学表达式描述的非渐开线齿廓。为了解决变厚变比齿廓的设计和加工问题，本文基于齿廓啮合原理，提出一种变厚变比齿廓的数字设计方法，同时，提出基于仿形原理的变厚变比齿廓加工方法，并开发变厚变比齿廓的虚拟加工系统。本文的主要研究工作包括： （1）循环球变比转向器变厚变比齿廓的数字设计方法 分析变厚变比齿廓成形原理，提出基于包络区间的变厚变比齿廓分段方法；基于齿轮元思想，提出变厚变比齿廓点的求解方法；解决变厚变比齿廓设计中坐标系的建立与转换、设计参数的计算、包络区间的确定等关键技术问题，建立变厚变比齿廓点计算的数学模型；设计变厚变比齿廓包络区间及变厚变比齿廓点云的求解算法。 （2）循环球变比转向器变厚变比齿廓加工方法的研究与虚拟加工系统的开发 以实际生产中变厚变比齿廓的加工难点为出发点，提出变厚变比齿廓的加工方法，首先探讨变厚变比齿廓的仿形加工原理，其次以渐开线齿廓仿形加工刀具为参考依据，设计变厚变比齿廓加工刀具的结构，再针对变厚变比齿廓的加工，结合实际生产条件和仿形加工相关标准，提出变厚变比齿廓加工时切削用量的计算方法；在此基础上，采用CATIA二次开发技术，完成刀具参数化建模系统和变厚变比齿廓虚拟加工系统的开发。 （3）循环球变比转向器变厚变比齿廓数字设计与加工方法的验证 基于实际工程要求，进行变厚变比齿廓的数字设计及虚拟加工，并以传动比理论曲线为验证目标，采用虚拟样机技术，模拟渐开线变厚齿轮齿廓与变厚变比齿廓的啮合运动，得到传动比仿真曲线，通过传动比理论曲线和仿真曲线的对比分析，分别验证变厚变比齿廓数字设计方法和加工方法的有效性。 论文工作以循环球变比转向器变厚变比齿廓为研究对象，旨在解决变厚变比齿廓的设计及加工问题，所提出的变厚变比齿廓数字设计方法将为非标准齿廓的设计提供新思路，同时，论文对变厚变比齿廓加工原理、刀具结构、切削用量等的研究，将对循环球变比转向器变厚变比齿廓的生产制造起到指导作用，从而推动循环球变比转向器的推广应用。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 论文的研究背景和研究对象

1.2 论文主要研究内容的国内外研究现状

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

第2章 循环球变比转向器变厚变比齿廓及其数字设计

2.1 循环球变比转向器及其变厚变比齿廓

2.2 循环球变比转向器变厚变比齿廓数字设计的关键技术

2.3 循环球变比转向器变厚变比齿廓数字设计的方法

2.4 本章小结

第3章 循环球变比转向器变厚变比齿廓的加工方法及虚拟加工系统

3.1 循环球变比转向器变厚变比齿廓的加工原理

3.2 循环球变比转向器变厚变比齿廓加工的关键技术

3.3 循环球变比转向器变厚变比齿廓的虚拟加工系统

3.4 本章小结

第4章 基于实例的循环球变比转向器变厚变比齿廓数字设计与加工方法验证

4.1 工程实例介绍

4.2 循环球变比转向器变厚变比齿廓数字设计实例及仿真验证

4.3 循环球变比转向器变厚变比齿廓虚拟加工实例及仿真验证

4.4 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

附录A 变厚变比齿廓加工用刀具建模流程