DE102016115953A1 - Design method for the rack shape of a variable speed steering gear - Google Patents

Design method for the rack shape of a variable speed steering gear Download PDF

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DE102016115953A1
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interpretation
rack
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steering gear
variable
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Pei Ren
Leijie Cai
Shujun Huang
Song Fu
Liyan Zou
Baoyi Zhang
Zhongchao Yu
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HANGZHOU SHIBAO AUTO STEERING GEAR CO Ltd
Original Assignee
HANGZHOU SHIBAO AUTO STEERING GEAR CO Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D3/00Steering gears
    • B62D3/02Steering gears mechanical
    • B62D3/04Steering gears mechanical of worm type
    • B62D3/06Steering gears mechanical of worm type with screw and nut
    • B62D3/08Steering gears mechanical of worm type with screw and nut using intermediate balls or the like
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H55/00Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02Toothed members; Worms
    • F16H55/26Racks
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10Geometric CAD
    • G06F30/17Mechanical parametric or variational design
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    • G06F30/10Geometric CAD
    • G06F30/15Vehicle, aircraft or watercraft design

Abstract

Diese Erfindung offenbart ein Entwurfsverfahren für eine Zahnstangenform eines Lenkgetriebes mit variabler Übersetzung. Ein Zahnrad und eine Zahnstange sind gemäß dem Verfahren gestaltet, die Zahnstangenzahnform kann einfach und intuitiv konstruiert sein, ein Weg, den das Zahnrad durchläuft, wird anhand von Zahnrad und Zahnstangenbewegungsmechanismus simuliert, und eine Mantellinie des Zahnrads wird gelöst, so dass die erforderliche Kurve der Zahnstange schnell erhalten wird. Das Verfahren ist einfach auszuführen und ist gut geeignet für einen Durchschnittsingenieur.This invention discloses a design method for a rack shape of a variable-ratio steering gear. A gear and a rack are designed according to the method, the rack tooth shape can be simple and intuitive, a path through which the gear is traversed is simulated by means of gear and rack movement mechanism, and a generatrix of the gear is released so that the required curve of the gear Rack is obtained quickly. The process is simple to perform and is well suited for an average engineer.

Description

  • Gebiet der ErfindungField of the invention
  • Diese Erfindung betrifft das Getriebe eines Kugelumlauflenkgetriebes mit variabler Übersetzung, insbesondere ein Entwurfsverfahren für die Zahnstangenform eines Lenkgetriebes mit variabler Übersetzung, das unter der Verwendung von Visual Basic for Applications (VBA) programmiert ist.This invention relates to the transmission of a variable ratio recirculating ball steering gear, and more particularly to a design method for the rack shape of a variable ratio steering gear programmed using Visual Basic for Applications (VBA).
  • Stand der TechnikState of the art
  • Ein Kugelumlauflenkgetriebe wird im Wesentlichen für ein Fahrzeug-Lenksystem verwendet und eine Drehmomentübertragung erfolgt im Wesentlichen durch ein Zahnsegment und eine Zahnstange. Um es zu ermöglichen, dass ein Fahrzeug eine hohe Steuerbarkeit während des Lenkens hat, ist das Drehzahlverhältnis des Zahnsegments zu der Zahnstange des Lenkgetriebes in der Regel so konzipiert, dass es variabel ist. Offensichtlich kann die Übertragung eines Standardzahnrades und einer Zahnstange diese Anforderung nicht erfüllen, und deshalb muss eine spezielle Zahnstangenformkurve gefunden werden, um in das Zahnsegment einzugreifen.A recirculating ball steering gear is used essentially for a vehicle steering system and torque transmission is essentially by a sector gear and a rack. In order to allow a vehicle to have high controllability during steering, the speed ratio of the sector gear to the rack of the steering gear is usually designed to be variable. Obviously, the transmission of a standard gear and rack can not meet this requirement, and therefore a special rack shape curve must be found to engage the gear segment.
  • Die traditionelle Lösung ist:
    unter der Annahme, dass eine Getriebezahnformkurve
    Figure DE102016115953A1_0002
    ist, eine Getriebebewegungskurve c(t) = c(ϕ(θ), ψ(θ)) ist, wird gemäß einer Gleichung ∂x / ∂θ· ∂y / ∂t· ∂y / ∂θ· ∂x / ∂t = 0 die Zahnstangenformkurve gelöst.
    The traditional solution is:
    assuming that a gear tooth curve
    Figure DE102016115953A1_0002
    is a transmission motion curve c (t) = c (φ (θ), ψ (θ)) is, according to an equation ∂x / ∂θ · ∂y / ∂t · ∂y / ∂θ · ∂x / ∂t = 0 solved the rack shape curve.
  • Das Verfahren muss in der Regel zahlreiche Differentialgleichungen lösen, und obwohl die Gleichungen mithilfe eines Computers gelöst werden können, muss viel Zeit verbraucht werden. Inzwischen müssen Entwickler ein hohes mathematisches Niveau haben. Daher kann das aktuelle Entwurfsverfahren nicht schnell eine Zahnform konstruieren und es ist nicht geeignet für gewöhnliche Ingenieure.The process usually needs to solve many differential equations, and although the equations can be solved using a computer, it takes a lot of time. Meanwhile, developers must have a high mathematical level. Therefore, the current design method can not quickly construct a tooth shape, and it is not suitable for ordinary engineers.
  • Aufgabe der ErfindungObject of the invention
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Entwurfsverfahren für eine Zahnstangenform eines Lenkgetriebes mit variabler Übersetzung bereit,
    umfassend die folgenden Schritte:
    Schritt a, Zeichnen einer Figur des Zahnsegments unter Verwendung von Computer Aided Design (CAD)-Technik;
    Schritt b, Schreiben eines Visual Basic für Applikationen (VBA) Programms für CAD;
    Schritt c, Ausführen von CAD und dem in Schritt b geschriebenen Programm und Lösen;
    Schritt d, Einrichten eines Zahnstangenprofils.
    The present invention provides a design method for a rack shape of a variable-ratio steering gear.
    comprising the following steps:
    Step a, Drawing a figure of the tooth segment using Computer Aided Design (CAD) technique;
    Step b, writing a Visual Basic for Applications (VBA) program for CAD;
    Step c, executing CAD and the program written in step b and solving;
    Step d, set up a rack profile.
  • Anhand des Bewegungsprinzips des Zahnsegments und der Zahnstange wird ein Weg simuliert, den das Zahnsegment durchläuft, und eine Mantellinie des Zahnsegments wird gelöst, wobei die Mantellinie durch Schritt c berechnet wird, um eine entsprechende Zahl zu erhalten, und wobei eine erforderliche Kurve einer Zahnstange durch eine Kreisbogen-Anpassung erhalten wird.Based on the movement principle of the toothed segment and the rack, a path is simulated, which passes through the toothed segment, and a surface line of the toothed segment is released, wherein the surface line is calculated by step c to obtain a corresponding number, and wherein a required curve of a rack by a circular arc adjustment is obtained.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren auch den Schritt: Herleiten des Ausdrucks für die Zahnstangenverschiebung X, wobei der Rotationswinkel θ des Zahnsegments als eine unabhängige Variable der Funktion dient, während die Zahnstangenverschiebung X eine abhängige Variable der Funktion ist.In one embodiment of the present invention, the method also includes the step of deriving the expression for the rack displacement X, wherein the rotation angle θ of the tooth segment serves as an independent variable of the function while the rack displacement X is a dependent variable of the function.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst Schritt b des Schreibens des VBA-Programms für CAD die folgenden Unterschritte:
    Kopieren der Figur des Zahnsegments:
    Dim cx(0 to N1) Interpretation: Definieren der Gruppe der Variablen, die zum Speichern der Figur des Zahnsegments verwendet wird;
    Dim n As Integer Interpretation: Definieren der Variablen, die für die Zykluszählung verwendet werden;
    For n = 0 to N1 Interpretation: Programm für Schleife, N1-maliges Zirkulieren;
    Set cx(0) = ThisDrawing.ModelSpace.Item(0) Interpretation: Kopieren der Figur der Zahnstange;
    cx(0).Copy Interpretation: Kopieren der Figur der Zahnstange;
    Next n Interpretation: Programm für Schleife;
    Bewegen der Figur des Zahnsegments:
    Dim O(0 to 2), O(0 to 2) As Double Interpretation: Definieren der Koordinaten der Punkte o und o1;
    For n = 1 to N2 Interpretation: Programm zirkuliert N2 mal;
    Set cx(n) = ThisDrawing.ModelSpace.Item(0) Interpretation: Zuweisen der Figur der Zahnstange zur Gruppe der Variable;
    O1(1) = 0.5·k·n·n + Imin·n Interpretation: Berechnen der X-Achsen-Koordinate des Punktes O1;
    cx(n).Rotate O, n Interpretation: Drehen der Figur um einen Winkel n um den Punkt O;
    cx(n).Move O, O1 Interpretation: Bewegen der Figur von Punkt A zu O1; next n Interpretation: Programm für Schleife;
    Spiegelung der Figur:
    Dim O2(0 to 2) As Double Interpretation: Definieren der Koordinate eines Punktes 02;
    O2(1) = 1 Interpretation: Zuordnen der Y Koordinate des Punktes O2;
    For n = 1 to N3 Interpretation: Programm zirkuliert N3 mal;
    Set CX(n) = ThisDrawing.ModelSpace.Item(0) Interpretation: Zuweisen der Figur der Zahnstange zur Gruppe der Variable;
    CX(n).Mirror O, O2 Interpretation: Spiegelung der Figur an den Punkten O und O2;
    Next n Interpretation: Programm für Schleife.
    Wobei N3, N2 und N1 die gleiche Zuordnung haben.
    In one embodiment of the present invention, step b of writing the VBA program for CAD includes the following substeps:
    Copy the figure of the tooth segment:
    Dim cx (0 to N1) Interpretation: define the group of variables used to store the figure of the tooth segment;
    Dim n As Integer Interpretation: Defining the variables used for the cycle count;
    For n = 0 to N1 Interpretation: Program for loop, N1 times circulating;
    Set cx (0) = ThisDrawing.ModelSpace.Item (0) Interpretation: Copying the figure of the rack;
    cx (0) .Copy interpretation: copying the figure of the rack;
    Next n Interpretation: program for loop;
    Moving the figure of the tooth segment:
    Dim O (0 to 2), O (0 to 2) As Double Interpretation: Defining the coordinates of points o and o1;
    For n = 1 to N2 Interpretation: Program circulates N2 times;
    Set cx (n) = ThisDrawing.ModelSpace.Item (0) Interpretation: Assign the figure of the rack to the group of variables;
    O1 (1) = 0.5 · k · n · n + I min · n Interpretation: calculating the X-axis coordinate of the point O1;
    cx (n) .Rotate O, n Interpretation: turning the figure by an angle n around the point O;
    cx (n) .Move O, O1 Interpretation: Moving the figure from point A to O1; next n Interpretation: Program for loop;
    Reflection of the figure:
    Dim O2 (0 to 2) As Double Interpretation: Defining the coordinate of a point 02;
    O2 (1) = 1 Interpretation: assign the Y coordinate of the point O2;
    For n = 1 to N3 Interpretation: Program circulates N3 times;
    Set CX (n) = ThisDrawing.ModelSpace.Item (0) Interpretation: Assign the figure of the rack to the group of variables;
    CX (n) .Mirror O, O2 Interpretation: reflection of the figure at points O and O2;
    Next n Interpretation: Program for loop.
    Where N3, N2 and N1 have the same assignment.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Lösungsverfahren in Schritt d die folgenden Schritte: Starten von CAD, Öffnen des Menüs „management”→„visual basic editor”→„view”→„code Window”, Aufzeichnen des in Schritt c geschriebenen VBA Programms in den Editor, Klicken auf die Operation, wodurch die gelöste Figur erhalten wird.In one embodiment of the invention, the solution method in step d comprises the following steps: starting CAD, opening the "management" menu → "visual basic editor" → "view" → "code window", recording the VBA program written in step c in FIG the editor, clicking on the operation, whereby the solved figure is obtained.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Verschiebung der Zahnstange X = 0,5·k·θ2 + Imin·θ.In one embodiment of the present invention, the displacement of the rack is X = 0.5 · k · θ 2 + I min · θ.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Übersetzungsverhältnis des Zahnsegments zu der Zahnstange I, wobei der Minimalwert von als Imin, I = f(θ) aufgezeichnet wird.In one embodiment of the present invention, the gear ratio of the sector gear to the rack I is recorded with the minimum value of I min , I = f (θ).
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist I = f(θ) zu einer Funktion I = k·θ+ Imin vereinfacht.In one embodiment of the present invention, I = f (θ) is simplified to a function I = k · θ + I min .
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Zahnstangenzahnform mittels eines Mehrsektionsbogens ausgebildet.In one embodiment of the present invention, the rack tooth shape is formed by means of a multi-section arch.
  • Die vorliegende Erfindung hat die folgenden vorteilhaften Wirkungen:
    Die Zahnstangenzahnform, die durch das in der vorliegenden Erfindung offenbarte Entwurfsverfahren konstruiert wird, ist sehr intuitiv, VBA-Programmiercode ist einfach und leicht zu erlernen und zu bedienen. Defekte, die in der gestalteten Zahnform vorhanden sind, können identifiziert werden, viele unnötige Berechnungen werden vermieden, und die Form der benötigten Zahnstange kann schnell erhalten werden. Das Verfahren eignet sich für Durchschnittsingenieure.
    The present invention has the following advantageous effects:
    The rack and pinion shape constructed by the design method disclosed in the present invention is very intuitive, VBA programming code is simple and easy to learn and operate. Defects present in the designed tooth shape can be identified, many unnecessary calculations are avoided, and the shape of the required rack can be quickly obtained. The method is suitable for average engineers.
  • Kurzebeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
  • 1 zeigt ein Variationsdiagramm des Übersetzungsverhältnisses von der Zahnstange und dem Zahnsegment in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 1 shows a variation diagram of the gear ratio of the rack and the toothed segment in an embodiment of the present invention;
  • 2 zeigt ein Diagramm von der Zahnstange und der Zahnsegment-Zahnform in 1; 2 shows a diagram of the rack and the toothed tooth shape in FIG 1 ;
  • 3 zeigt ein Diagramm der Beziehung zwischen der Verschiebung der Zahnstange und dem Rotationswinkel des Zahnsegments in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 3 Fig. 12 is a graph showing the relationship between the displacement of the rack and the rotation angle of the sector gear in an embodiment of the present invention;
  • 4 zeigt eine Ansicht des Zahns des Zahnsegments in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 4 shows a view of the tooth of the toothed segment in an embodiment of the present invention;
  • 5 zeigt ein schematisches Diagramm über das Lösen der Zahnstangenzahnform in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 5 shows a schematic diagram of the release of the rack tooth shape in an embodiment of the present invention;
  • 6 zeigt ein Diagramm von der Anpassung des kreisförmigen Bogens der Zahnstangenzahnform in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 6 Fig. 10 is a diagram showing the adjustment of the circular arc of the rack tooth form in an embodiment of the present invention;
  • 7 zeigt ein Flussdiagramm vom Entwurfsverfahren in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 7 FIG. 12 shows a flowchart of the design process in an embodiment of the present invention. FIG.
  • Beschreibung der bevorzugten AusführungsbeispieleDescription of the preferred embodiments
  • Diese Erfindung wird im Zusammenhang mit den folgenden Ausführungsformen und 17 näher erläutert.This invention will be described in connection with the following embodiments and 1 - 7 explained in more detail.
  • Zunächst wird ein Rotationswinkel θ des Zahnsegments als eine unabhängige Variable der Funktion genommen, die Verschiebung der Zahnstange X ist eine abhängige Variable der Funktion, I = f(θ) in der 1 ist zu I = k·θ + Imin vereinfacht. Das Zahnsegment 1 und die Zahnstange 2 weisen die folgende Übersetzungsbeziehung auf: die Beziehung der Verschiebung X und θ ist wie in 3 dargestellt, wenn das Zahnsegment 1 von Punkt o zu o1 dreht, und erfüllt ΔX = Δθ·I, die Formel wird integriert, um X = 0,5·k·θ2 + Imin·θ zu erhalten.First, a rotation angle θ of the toothed segment is taken as an independent variable of the function, the displacement of the rack X is a dependent variable of the function, I = f (θ) in FIG 1 is simplified to I = k · θ + I min . The toothed segment 1 and the rack 2 have the following gear ratio: the relationship of the displacement X and θ is as in 3 shown when the toothed segment 1 from θ o to o1, and satisfies ΔX = Δθ · I, the formula is integrated to obtain X = 0.5 · k · θ 2 + I min · θ.
  • Das Entwurfsverfahren in der vorliegenden Erfindung umfasst die folgenden Schritte:
    • 1. Zeichnen einer Figur des Zahnsegments 1 Wie in 4 dargestellt, wird die Figur des Zahnsegments 1 unter der Verwendung von Computer Aided Design (CAD)-Technik gezeichnet.
    • 2. Schreiben eines Visual Basic für Applikationen (VBA) Programms für CAD, wobei das Programm im Wesentlichen in drei Module aufgeteilt ist:
    The design method in the present invention comprises the following steps:
    • 1. Drawing a figure of the toothed segment 1 As in 4 shown, becomes the figure of the tooth segment 1 drawn using Computer Aided Design (CAD) technology.
    • 2. Writing a Visual Basic for Applications (VBA) program for CAD, where the program is essentially divided into three modules:
  • 1) Kopieren der Figur des Zahnsegments 1, umfassend die folgenden Codes:1) Copy the figure of the toothed segment 1 comprising the following codes:
    • Dim cx(0 to 100) Interpretation: Definieren der Gruppe der Variablen, die zum Speichern der Figur des Zahnsegments verwendet wird; Dim n As Integer Interpretation: Definieren der Variablen, die für die Zykluszählung verwendet werden; For n = 0 to 100 Interpretation: Programm für Schleife, 100-maliges Zirkulieren; Set cx(0) = ThisDrawing.ModelSpace.Item(0) Interpretation: Kopieren der Figur der Zahnstange; cx(0).Copy Interpretation: Kopieren der Figur der Zahnstange; Next n Interpretation: Programm für Schleife;Dim cx (0 to 100) Interpretation: define the group of variables used to store the figure of the tooth segment; Dim n As Integer Interpretation: Defining the variables used for the cycle count; For n = 0 to 100 Interpretation: Program for loop, circulating 100 times; Set cx (0) = ThisDrawing.ModelSpace.Item (0) Interpretation: Copying the figure of the rack; cx (0) .Copy interpretation: copying the figure of the rack; Next n Interpretation: program for loop;
  • 2) Bewegen der Figur des Zahnsegments, umfassend die folgenden Codes:2) Move the figure of the tooth segment, comprising the following codes:
    • Dim O(0 to 2), O1(0 to 2) As Double Interpretation: Definieren der Koordinate der Punkte O und O1; For n = 1 to 100 Interpretation: Programm zirkuliert 100 Mal; Set cx(n) = ThisDrawing.ModelSpace.Item(0) Interpretation: Zuweisen der Figur der Zahnstange zur Gruppe der Variable; O1(1) = 0,5·k·n·n + Imin·n Interpretation: Berechnen der X-Achsen-Koordinate des Punktes O1; cx(n).Rotate O, n Interpretation: Drehen der Figur um einen Winkel n um den Punkt O; cx(n).Move O, O1 Interpretation: Bewegen der Figur von Punkt A zu O1; next n Interpretation: Programm für Schleife;Dim O (0 to 2), O1 (0 to 2) As Double Interpretation: Defining the coordinate of points O and O1; For n = 1 to 100 interpretation: program circulates 100 times; Set cx (n) = ThisDrawing.ModelSpace.Item (0) Interpretation: Assign the figure of the rack to the group of variables; O1 (1) = 0.5 · k · n · n + I min · n Interpretation: calculating the X-axis coordinate of the point O1; cx (n) .Rotate O, n Interpretation: turning the figure by an angle n around the point O; cx (n) .Move O, O1 Interpretation: Moving the figure from point A to O1; next n Interpretation: Program for loop;
  • Wenn das Zahnsegment 1 von Punkt O zum Punkt On dreht, bedeutet dies, dass ein Winkel θn und eine Verschiebung Xn erhalten werden. Der Punkt On ist dort, wo das Zahnsegment 1 gemäß seiner Bewegungsbahn mit einem Winkel n rotiert.If the toothed segment 1 from point O to point On, this means that an angle θn and a displacement Xn are obtained. The point on is where the sector gear 1 according to its trajectory with an angle n rotates.
  • 3) Spiegelung der Figur3) reflection of the figure
  • Eine Familie von Kurven der Zahnstangeform von den Mantellinien, die durch die Codes simuliert werden, hat nur eine Hälfte, und die andere Hälfte kann zur bequemen Berechnung schlicht durch Anwenden eines Spiegelungsverfahrens erhalten werden, umfassend die folgenden Codes:
    Dim O2(0 to 2) As Double Interpretation: Definieren der Koordinate eines Punktes O2;
    O2(1) = 1 Interpretation: Zuordnen der Y Koordinate des Punktes O2;
    For n = 1 to 100 Interpretation: Programm zirkuliert 100 Mal;
    Set CX(n) = ThisDrawing.ModelSpace.Item(0) Interpretation: Zuweisen der Figur der Zahnstange zur Gruppe der Variable;
    CX(n).Mirror O, O2 Interpretation: Spiegelung der Figur an den Punkten O und O2;
    Next n Interpretation: Programm für Schleife.
    A family of rack-shape curves from the generatrices simulated by the codes has only one half, and the other half can be obtained simply by applying a mirroring method for convenient calculation, comprising the following codes:
    Dim O2 (0 to 2) As Double Interpretation: Defining the coordinate of a point O2;
    O2 (1) = 1 Interpretation: assign the Y coordinate of the point O2;
    For n = 1 to 100 interpretation: program circulates 100 times;
    Set CX (n) = ThisDrawing.ModelSpace.Item (0) Interpretation: Assign the figure of the rack to the group of variables;
    CX (n) .Mirror O, O2 Interpretation: reflection of the figure at points O and O2;
    Next n Interpretation: Program for loop.
  • In den vorstehenden Codes ist die x-Achsenkoordinate von o1 X = 0,5·k·02 + Imin·θ, n ist gleich θ.In the above codes, the x-axis coordinate of o1 is X = 0.5 · k · 0 2 + I min · θ, n is equal to θ.
  • 3. Ausführen von CAD und Lösen des Programms3. Execute CAD and solve the program
  • Starten von CAD, Öffnen des Menüs „management”→„”visual basic editor”→„”view”→„code Window”, Aufzeichnen des in Schritt 2 geschriebenen VBA Programms in den Editor, Betrieb des VBA-Programms, wodurch die Figur in 5 erhalten wird.Starting CAD, opening the "management" menu → "" visual basic editor "→""view" → "code window", recording the VBA program written in step 2 into the editor, running the VBA program, making the figure in 5 is obtained.
  • 4. Einrichten eines Zahnstangenprofils.4. Setting up a rack profile.
  • Für eine bequeme Herstellung der Zahnstangen-Schneidgeräte und eine Detektion der Zahnstange wird die Zahnform in der Regel unter Verwendung des Mehrsektionsbogens ausgebildet, wie in 6 dargestellt, umfassend zumindest fünf Abschnitte des Bogens wie R1, R2, R3, R4 und R5.For a convenient manufacture of the rack cutters and a detection of the rack, the tooth shape is usually formed using the multi-section arc, as in 6 illustrated comprising at least five sections of the sheet such as R1, R2, R3, R4 and R5.
  • Die Zahnstangenzahnform, die durch das in der vorliegenden Erfindung offenbarte Entwurfsverfahren konstruiert wird, ist sehr intuitiv, und das Verfahren ist einfach auszuführen und eignet sich für Durchschnittsingenieure.The rack and pinion shape constructed by the design method disclosed in the present invention is very intuitive, and the method is simple to perform and suitable for the average engineer.

Claims (7)

  1. Entwurfsverfahren für eine Zahnstangenform eines Lenkgetriebes mit Variabler Übersetzung, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst: Schritt a, Zeichnen einer Figur des Zahnsegments unter der Verwendung von Computer Aided Design (CAD)-Technik; Schritt b, Schreiben eines Visual Basic für Applikationen (VBA) Programms für CAD; Schritt c, Ausführen von CAD und dem im Schritt b geschriebenen Programm und Lösen; Schritt d, Einrichten eines Zahnstangenprofils.A method of designing a rack-and-pinion type variable ratio steering gear, characterized by comprising the steps of: step a, drawing a figure of the toothed segment using Computer Aided Design (CAD) technique; Step b, writing a Visual Basic for Applications (VBA) program for CAD; Step c, executing CAD and the program written in step b and solving; Step d, set up a rack profile.
  2. Entwurfsverfahren für eine Zahnstangenform eines Lenkgetriebes mit variabler Übersetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiter die folgenden Schritte umfasst: Herleiten des Ausdrucks für die Zahnstangenverschiebung X, wobei der Rotationswinkel θ des Zahnsegments als eine unabhängige Variable der Funktion dient, während die Zahnstangenverschiebung X eine abhängige Variable der Funktion ist.The variable ratio steering gear forming method of claim 1, characterized by further comprising the steps of: deriving the expression for the rack displacement X, wherein the rotational angle θ of the toothed segment serves as an independent variable of the function while the rack displacement X is a dependent variable of the function.
  3. Entwurfsverfahren für eine Zahnstangenform eines Lenkgetriebes mit variabler Übersetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt b des Schreibens des VBA-Programms für CAD die folgenden Schritte umfasst: Kopieren der Figur des Zahnsegments: Dim cx(0 to N1) Interpretation: Definieren der Gruppe der Variablen, die zum Speichern der Figur des Zahnsegments verwendet wird; Dim n As Integer Interpretation: Definieren der Variablen, die für die Zykluszählung verwendet werden; For n = 0 to N1 Interpretation: Programm für Schleife, N1-maliges Zirkulieren; Set cx(0) = ThisDrawing.ModelSpace.Item(0) Interpretation: Kopieren der Figur der Zahnstange; cx(0).Copy Interpretation: Kopieren der Figur der Zahnstange; Next n Interpretation: Programm für Schleife; Bewegen der Figur des Zahnsegments: Dim O(0 to 2), O(0 to 2) As Double Interpretation: Definieren der Koordinaten der Punkte o und o1; For n = 1 to N2 Interpretation: Programm zirkuliert N2 mal; Set cx(n) = ThisDrawing.ModelSpace.Item(0) Interpretation: Zuweisen der Figur der Zahnstange zur Gruppe der Variable; O1(1) = 0,5·k·n·n + Imin·n Interpretation: Berechnen der X-Achsen-Koordinate des Punktes O1; cx(n).Rotate O, n Interpretation: Drehen der Figur um einen Winkel n um den Punkt O; cx(n).Move O, O1 Interpretation: Bewegen der Figur von Punkt A zu O1; next n Interpretation: Programm für Schleife; Spiegelung der Figur: Dim O2(0 to 2) As Double Interpretation: Definieren der Koordinate eines Punktes O2; O2(1) = 1 Interpretation: Zuordnen der Y-Koordinate des Punktes O2; For n = 1 to N3 Interpretation: Programm zirkuliert N3 mal; Set CX(n) = ThisDrawing.ModelSpace.Item(0) Interpretation: Zuweisen der Figur der Zahnstange zur Gruppe der Variable; CX(n).Mirror O, O2 Interpretation: Spiegelung der Figur an den Punkten O und O2; Next n Interpretation: Programm für Schleife.A rack gear variable speed steering gear design method according to claim 1, characterized in that step b of writing the VBA program for CAD comprises the steps of: Copying the figure of the tooth segment: Dim cx (0 to N1) Interpretation: Defining the group of variables used to store the figure of the tooth segment; Dim n As Integer Interpretation: Defining the variables used for the cycle count; For n = 0 to N1 Interpretation: Program for loop, N1 times circulating; Set cx (0) = ThisDrawing.ModelSpace.Item (0) Interpretation: Copying the figure of the rack; cx (0) .Copy interpretation: copying the figure of the rack; Next n Interpretation: program for loop; Move the figure of the tooth segment: Dim O (0 to 2), O (0 to 2) As Double Interpretation: Defining the coordinates of the points o and o1; For n = 1 to N2 Interpretation: Program circulates N2 times; Set cx (n) = ThisDrawing.ModelSpace.Item (0) Interpretation: Assign the figure of the rack to the group of variables; O1 (1) = 0.5 · k · n · n + I min · n Interpretation: calculating the X-axis coordinate of the point O1; cx (n) .Rotate O, n Interpretation: turning the figure by an angle n around the point O; cx (n) .Move O, O1 Interpretation: Moving the figure from point A to O1; next n Interpretation: Program for loop; Reflection of the figure: Dim O2 (0 to 2) As Double Interpretation: Defining the coordinate of a point O2; O2 (1) = 1 Interpretation: Assignment of the Y-coordinate of the point O2; For n = 1 to N3 Interpretation: Program circulates N3 times; Set CX (n) = ThisDrawing.ModelSpace.Item (0) Interpretation: Assign the figure of the rack to the group of variables; CX (n) .Mirror O, O2 Interpretation: reflection of the figure at points O and O2; Next n Interpretation: Program for loop.
  4. Entwurfsverfahren für eine Zahnstangenform eines Lenkgetriebes mit Variabler Übersetzung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsverfahren in Schritt c die folgenden Schritte umfasst: Starten von CAD, Öffnen des Menüs „management”→„visual basic editor”→„view”→„code window”, Aufzeichnen des in Schritt c geschriebenen VBA Programms in den Editor, Klicken auf die Operation, wodurch die gelöste Figur erhalten wird.Design method for a rack shape of a steering gear with variable ratio according to claim 3, characterized in that the solution method in step c comprises the following steps: starting CAD, opening the menu "management" → "visual basic editor" → "view" → "code window ", recording the VBA program written in step c in the editor, clicking on the operation, whereby the solved figure is obtained.
  5. Entwurfsverfahren für eine Zahnstangenform eines Lenkgetriebes mit variabler Übersetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausdruck der Verschiebung der Zahnstange X = 0,5·k·θ2 + Imin·θ ist.A method of designing a rack shape of a variable speed steering gear according to claim 2, characterized in that the expression of the displacement of the rack is X = 0.5 · k · θ 2 + I min · θ.
  6. Entwurfsverfahren für eine Zahnstangenform eines Lenkgetriebes mit Variabler Übersetzung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsverhältnis des Zahnsegmente zu der Zahnstange I ist, wobei der Minimalwert von I als Imin, I = f(θ) aufgezeichnet wird.Design method for a rack shape of a variable-ratio steering gear according to claim 5, characterized in that the gear ratio of the tooth segments to the rack is I, wherein the minimum value of I is recorded as I min , I = f (θ).
  7. Entwurfsverfahren für eine Zahnstangenform eines Lenkgetriebes mit Variabler Übersetzung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass I = f(θ) zu einer Funktion I = k·θ + Imin vereinfacht ist.A method of designing a rack shape of a variable ratio steering gear according to claim 6, characterized in that I = f (θ) is simplified to a function I = k · θ + I min .
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