本發明屬于機械工程技術領域，涉及直齒式變比齒輪副，尤其是涉及一種循環球式變比轉向器齒輪副齒條齒廓的加工方法。
背景技術：
轉向器變比特性可以改善整個轉向系統的轉向性能，即齒扇與齒條在傳動過程中傳動比是變化的。循環球式變比轉向器齒輪副中，齒扇齒廓是漸開線，稱為漸開線齒扇齒廓，而齒條是變比齒形，并且齒扇的齒形參數是基本設計參數。目前市場上主要采用仿形法加工變比齒條，但由于仿形刀具齒廓通常采用傳統的解析法設計，計算過程極其復雜，且齒根部分齒廓較為復雜。若采用插齒加工，可以提高設計加工的整體效率。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是：為了加工出變比齒條齒廓，本發明提供一種循環球式變比轉向器齒輪副齒條齒廓的加工方法，采用插齒刀范成加工出變比齒條齒廓。
為解決上述技術方案，本發明采用的技術方案是：
一種循環球式變比轉向器齒輪副齒條齒廓的加工方法，其特征在于：將與變比齒條傳動的漸開線齒扇替換為與該齒扇基本設計參數相同的插齒刀，采用插齒刀模擬漸開線齒扇的運動，范成加工出滿足設計要求的變比齒條齒廓；主要包括以下步驟：S1：基本設計參數計算步驟；S2：插齒刀設計步驟；S3：建立范成運動方程步驟；S4：建立插齒刀徑向進給運動方程步驟；S5：建立插齒刀軸向進給運動方程步驟；S6：建立插齒加工變比齒條齒廓數學模型步驟；S7：插齒刀范成加工變比齒條齒廓步驟。
上述技術方案中，所述步驟S1中，先根據漸開線齒扇的基本設計參數，包括齒扇模數m、齒扇完整齒數z、齒頂高系數ha、頂隙系數cn、壓力角α和齒寬B，計算出插齒刀基本設計參數。
上述技術方案中，所述步驟S2中，插齒刀是根據與變比齒條相嚙合的漸開線齒扇的齒形所設計的，即插齒刀基本設計參數與漸開線齒扇基本參數相同。
上述技術方案中，所述步驟S3中，根據插齒刀模擬漸開線齒扇的旋轉運動，建立變比齒條位移與插齒刀旋轉角度的關系；
根據線角傳動比定義，通過積分推導變比齒條位移與漸開線齒扇轉角運動關系，將漸開線齒扇轉角替換為插齒刀轉角，即可建立范成加工運動；
上述技術方案中，所述步驟S4中，變比齒條與漸開線齒扇的傳動實質為齒扇節曲線與齒條節曲線作純滾動，根據這一原則建立插齒刀徑向進給運動方程。
上述技術方案中，所述步驟S5中，根據插齒刀每分鐘往復行程數和插齒刀行程長度，得到插齒刀軸向進給速度。
由此，本發明公開了一種循環球式變比轉向器齒輪副齒條齒廓的加工方法，將與變比齒條嚙合傳動的漸開線齒扇替換為與該齒扇基本設計參數相同的插齒刀，采用插齒刀模擬漸開線齒扇的運動，范成加工出滿足設計要求的變比齒條齒廓。其中最主要的是建立范成加工數學模型，通過該模型控制插齒刀與工件的運動，從而范成加工出變比齒條。為了加工出變比齒條齒廓，本發明采用了插齒的加工方法，該加工方法只需知漸開線齒扇參數與傳動比曲線即可，適用于所有直齒式變比齒條齒廓加工。其次，本發明為一套參數化加工方法，適用于所有直齒式變比齒輪副的齒條齒廓插齒加工。計算過程和齒根部分齒廓不再復雜，且采用插齒加工，可以提高設計加工的整體效率。
附圖說明
圖1是本發明的方法流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步的詳細描述，但不限定本發明。
如圖1所示，本發明包括以下步驟：S1：基本設計參數計算步驟；S2：插齒刀設計步驟；S3：建立范成運動方程步驟；S4：建立插齒刀徑向進給運動方程步驟；S5：建立插齒刀軸向進給運動方程步驟；S6：建立插齒加工變比齒條齒廓數學模型步驟；S7：插齒刀范成加工變比齒條齒廓步驟。
本發明的求解過程是：
S1：先根據漸開線齒扇的基本設計參數，包括齒扇模數m、齒扇完整齒數z、齒頂高系數ha、頂隙系數cn、壓力角α和齒寬B等，計算出插齒刀的基本設計參數：齒數Z，分度圓半徑R、基圓半徑Rb、插齒刀壓力角齒頂高Ha和齒根高Hf等。
S2：根據插齒刀齒形與漸開線齒扇齒形相同這一特點，設計扇形插齒刀。
為建立范成加工數學模型，需要建立范成運動、軸向進給運動和徑向進給運動數學模型。
S3：由于插齒刀齒形與漸開線齒扇齒形相同，即只需插齒刀轉角與漸開線齒扇轉角相同，即可實現插齒刀模擬漸開線齒扇旋轉運動，從而完成范成加工運動。推導變比齒條位移與漸開線齒扇轉角關系，根據變比齒輪副傳動比定義其中ds為變比齒條的瞬時位移，為漸開線齒扇的瞬時轉角。由于變傳動比曲線是已知的，通過積分可得到變比齒條位移與漸開線齒扇轉角關系將漸開線齒扇轉角(漸開線齒扇旋轉角度)用插齒刀的轉角(插齒刀旋轉角度)θ代替，即可建立插齒刀的轉角θ與變比齒條的位移S的關系式S(θ)。
S4：由于插齒刀的旋轉運動實質上為漸開線齒扇的旋轉運動，因此插齒刀的節曲線與漸開線齒扇的節曲線相同。變比齒條與漸開線齒扇的傳動實質為二者節曲線作純滾動，其中心距a并不隨齒條移動有任何變化。因此在加工過程中，插齒刀與齒條的中心距也必須保持不變，即插齒加工過程中，插齒刀的徑向進給速度為零。
S5：軸向進給運動可以加工出變比齒條全齒寬，根據插齒刀每分鐘往復行程數N和插齒刀行程長度L，推導出插齒刀軸向進給速度v，即v＝2N·L。
S6：根據插齒刀的范成運動、徑向進給運動和軸向進給運動方程，以插齒刀的轉速為單一變量，建立插齒加工變比齒條齒廓數學模型。
S7：根據S6建立的數學模型控制插齒刀與工件的運動，加工出變比齒條。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明作任何限制，凡是根據本發明方法實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效變化，均仍屬于本發明技術方法的保護范圍內。