汽車機(jī)械變比轉(zhuǎn)向器變比齒廓數(shù)字設(shè)計(jì)理論與方法研究.pdf

1、在不同的行駛工況，汽車對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳動(dòng)比的共性需求是“變化的傳動(dòng)比”。實(shí)現(xiàn)變傳動(dòng)比（簡(jiǎn)稱“變比”）轉(zhuǎn)向功能的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要有線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和機(jī)械變比轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。機(jī)械變比轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在傳統(tǒng)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上通過改變機(jī)械轉(zhuǎn)向器中轉(zhuǎn)向齒輪的齒廓形狀實(shí)現(xiàn)變比轉(zhuǎn)向，不改變轉(zhuǎn)向器原有結(jié)構(gòu)和控制方式，具有故障率低、維修簡(jiǎn)單、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，具有更廣泛的應(yīng)用前景。
　　機(jī)械變比轉(zhuǎn)向器中具有變化傳動(dòng)比齒廓（稱為“變比齒廓”）的齒輪（螺母）是實(shí)

2、現(xiàn)變比轉(zhuǎn)向的關(guān)鍵部件；變比齒廓是機(jī)械變比轉(zhuǎn)向器實(shí)現(xiàn)變比的關(guān)鍵，為與之嚙合的齒輪（齒條）漸開線齒廓按照變比傳動(dòng)關(guān)系包絡(luò)運(yùn)動(dòng)后形成的包絡(luò)面，因包絡(luò)過程較為特殊，導(dǎo)致了其建模困難，由此阻礙了變比齒廓數(shù)控加工的實(shí)現(xiàn)。目前，變比齒廓的建模方法主要有嚙合原理和布爾減運(yùn)算兩種，采用嚙合原理建立變比齒廓解析或點(diǎn)云模型存在弊端[44]，布爾減運(yùn)算法建立的變比齒廓為非連續(xù)曲面，建模精度不高。本文重點(diǎn)研究機(jī)械變比轉(zhuǎn)向器變比齒廓的數(shù)字設(shè)計(jì)、數(shù)控加工及設(shè)計(jì)驗(yàn)證方

3、法，為實(shí)現(xiàn)其推廣應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。論文的主要研究工作如下：
　?。?）在機(jī)械變比轉(zhuǎn)向器變比齒廓數(shù)字設(shè)計(jì)理論方面：本文從機(jī)械變比轉(zhuǎn)向器變比齒廓的變比嚙合特征入手，以嚙合原理為基礎(chǔ)，研究一種變比齒廓數(shù)字設(shè)計(jì)理論，建立變比齒廓點(diǎn)計(jì)算的數(shù)學(xué)模型，完成變比齒廓點(diǎn)計(jì)算的理論推導(dǎo)，為實(shí)現(xiàn)變比齒廓點(diǎn)的精確求解奠定理論基礎(chǔ)。
　?。?）在機(jī)械變比轉(zhuǎn)向器變比齒廓數(shù)字設(shè)計(jì)方法方面：針對(duì)本文提出的機(jī)械變比轉(zhuǎn)向器變比齒廓設(shè)計(jì)理論中的變比齒廓點(diǎn)計(jì)算數(shù)學(xué)

4、模型，研究其求解算法，并研究變比齒廓點(diǎn)云的生成方法；為了更好的面向工程應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)變比齒廓的快速建模，本文研究一種基于范成加工原理的變比齒廓建模方法，采用布爾減運(yùn)算和齒廓修形技術(shù)建立變比齒廓實(shí)體模型。
　　（3）在機(jī)械變比轉(zhuǎn)向器變比齒廓數(shù)控加工方法方面：利用本文研究的變比齒廓點(diǎn)云生成方法得到的點(diǎn)云，直接規(guī)劃刀具路徑，并實(shí)現(xiàn)精加工用刀的尺寸選擇和刀觸點(diǎn)處刀桿矢量的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)變比齒廓的數(shù)控端銑加工；基于CAM系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)基于范成加工原理設(shè)