汽车转向器摇臂轴非圆齿扇齿廓修形方法研究

发布时间：2020-07-07 21:26

【摘要】：汽车转向器摇臂轴齿扇的齿廓修形可以改变齿厚,调整装配间隙,从而改善汽车转向性能,如高速直线行驶稳定,转向灵活,回正性好。目前所采用的变中心距修形法通过插齿展成加工中增加径向退刀来实现,得到如偏心齿扇或鼓形齿扇。然而其最大偏心量或修形函数大多采用试凑的方式进行,缺乏完整的设计制造理论。为此,从汽车转向器摇臂轴非圆齿扇齿条副的啮合原理出发,开展非圆齿扇齿廓修形方法研究,为该非圆齿扇齿廓修形提供理论支撑。本文主要工作如下:研究非圆齿扇齿条副变中心距啮合原理。发现当非圆齿扇齿条副在变中心距啮合时,由于连心线方向叠加一个进/退刀速度,导致理论计算的啮合点不满足啮合方程。为此,根据速度合成法,确定变中心距齿扇齿条副的瞬心。该瞬心点在定坐标系下的轨迹是一条十分奇怪的不连续曲线。以此为基础,提出了一种非圆齿扇齿廓的计算方法。研究变中心距修形非圆齿扇齿廓过切现象。针对目前使用最多的分段直线的修形函数,研究发现在插齿修形过程中,齿条插齿刀与工件齿廓在一定的展成角度范围内存在过切干涉现象,导致齿扇齿厚增量并非设计期望的齿厚。分析可知,产生齿廓过切的原因是修形时进/退刀速度不连续。为此,提出了使用余弦修形函数进行改进措施,MATLAB仿真验证结果表明,余弦修形函数大大优于分段直线修形函数。如果控制好最大修形量,完全可以消除过切现象。研究一对椭圆齿轮的定中心距啮合情况。既然非圆齿扇变中心距修形存在上述过切现象,而椭圆齿轮插齿加工也需要变中心距,该变中心距加工与分段直线形式的修形类似,那么这一对加工好的椭圆齿轮定中心距啮合必定存在间隙。仿真验证的确如此。这也表明非圆齿轮加工过程中的中心距变化是产生过切的一个重要原因。开发了汽车转向器摇臂轴非圆齿扇齿廓加工加工模块。基于华中HNC-808系统,集成上述理论工艺知识,完成了加工模块开发,试切加工零件经检验合格,现已投入批量生产。
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U463.43
【图文】：

示意图,循环球式转向器,示意图,转向器

分析循环球式转向器的结构，弄清摇臂轴齿扇齿原理是基于一对定轴传动的齿轮副而言的，结合研究了非圆齿轮齿条副的啮合原理。基于变中心形齿扇齿廓的计算方法。式转向器结构向器的结构简图如图 2-1 所示。该类型转向器的传副组成，而且齿条固连在螺母副上。转向器的输丝杆转动，再转化成螺母齿条的平动，从而使得接转向系统，使得汽车转向。传动比 i 为输入轴与输出轴的角速度之比，计算公pri2π= 的节圆半径；导程。

示意图,插削,加工原理,示意图

3 章非圆齿扇修形方法与仿真分修形加工是在齿扇插齿加工过程中完成的，与不修加工时增加了径向轴的联动，导致中间齿齿厚增加。常主运动为刀具的上下冲程运动，进给运动为径向进平移动轴 X 轴的左右运动和工件旋转轴 C 轴的旋转传动比曲线进行展成运动；Y、C 轴按给定的修形函数因此，通过 X、C、Y 三轴联动，即可同时完成修的加工。

对比图,齿廓,中心距,形状

需要在软件中放大观看才能区分两种齿廓之间的差异，所以在本文中无需再给出偏心齿扇的齿廓形状图。图3-8 中的区域 1 为两种修形齿廓差异明显的部分。依据齿轮啮合原理计算出两种非圆齿扇的齿廓坐标，并与无修形的齿廓进行精确对比，对比结果如图 3-9 所示。该图是三种不同非圆齿扇中间齿的右边齿廓形状对比图（对应于图 3-8 中的区域 1），齿廓对应的齿扇转角范围为 [-10° , 10°]。由图可知：变中心距齿扇齿廓介于偏心齿廓和无修形齿廓中间。齿扇转角为 10° 和 - 10°时，变中心距齿廓点和对应的无修形齿廓点重合；齿扇转角在 [-1° , 1°]范围内时，变中心距齿廓点和对应的偏心修形齿廓点基本重合。3.3.3 齿扇齿条副啮合传动间隙前文的非圆齿扇齿条的啮合运动分析考虑的是两种齿扇齿条副的在理论情况下的啮合情况。在理论情况下，以齿扇转动为主运动，齿条的从运动包含横向和

【参考文献】