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循环球式变比转向器变比变厚齿扇设计方法研究
| 论文题名： | 循环球式变比转向器变比变厚齿扇设计方法研究 |
| 关键词： | 循环球式变比转向器;变比变厚齿扇;结构设计;数值解析 |
| 摘要： | 循环球式变传动比（简称“变比”）转向器可以有效缓解转向灵敏性和轻便性之间的矛盾，其可通过齿条与变比变厚齿扇啮合传动实现变比，从而满足车辆“低速灵敏，高速稳重”的变比转向需求。然而，变比变厚齿扇作为循环球式变比转向器的关键部件，其复杂的齿面几何导致其存在设计难度大、研发效率低的问题。为了精确快速地实现变比变厚齿扇的设计，本文基于齿轮啮合原理，提出面向循环球式变比转向器变比变厚齿扇的数值解析设计方法，推导变比变厚齿扇齿面的参数方程以及避免根切与顶尖现象发生的约束方程，设计变比变厚齿扇齿面点云的求解算法并进行实例设计，结合仿真与测试验证所提出设计方法的有效性。论文的主要研究工作如下： （1）循环球式变比转向器变比变厚齿扇的设计方法 通过对变比变厚齿扇成形原理的分析，基于解析几何知识和齿轮啮合原理，提出了循环球式变比转向器变比变厚齿扇的数值解析设计方法，建立了变比变厚齿扇的数学模型，详细推导了变比变厚齿扇齿面的参数方程和避免变比变厚齿扇根切与顶尖现象发生的约束方程。 （2）循环球式变比转向器变比变厚齿扇的求解算法和设计实例 确定了变比变厚齿扇的齿面点云域，基于MATLAB软件设计了齿面点云的求解算法。给出了无根切和无顶尖缺陷的变比变厚齿扇实例的设计参数，并生成了相应的齿面点云，继而利用CATIA软件高效建立了变比变厚齿扇齿条副的实体模型及虚拟装配模型。随后，利用ABAQUS软件构建了相应的有限元模型，通过对变比变厚齿扇齿条副传动性能的仿真分析验证了所提出设计方法的有效性。 （3）循环球式变比转向器变比变厚齿扇的样件试制和测试 采用数控铣削的加工方法试制了变比变厚齿扇齿条副的样件，并搭建了变比变厚齿扇齿条副的传动比测试装置，将测试传动比曲线与理论传动比曲线进行对比分析，传动比误差结果验证了所提出设计方法的有效性。 |
| 作者： | 柴清密 |
| 专业： | 机械 |
| 导师： | 牛子孺;刘向峰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东农业大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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