汽车正时齿形链体系构设方法与仿真探析及试验研究

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1、汽车正时齿形链体系构设方法与仿真探析及试验研究第一章绪论1.1课题及研究的意义随着我国汽车的快速发展，汽车需求量和保有量的大幅提升，汽车发动机及其零部件的需求日益增大。由于我国的汽车工业起步晚，国内汽车工业与国际先进水平相比，在性能、质量与可靠性以及自主开发能力方面还有很大的差距[1]。多年来汽车相关的发动机生产厂和零部件生产厂都是外资企业处于垄断地位，关键产品的核心技术和配套市场被外资企业掌握着，受制于人的现象并不鲜见。改革开放是我国汽车制造业的起步，到现在超过一千多万辆的生产规模，中国已经成为了世界汽车制造大国。然而，我国汽车零部件产

2、品在高端技术领域与世界领先水平的差距并未随着我国汽车产业规模的持续增长而逐渐缩小，反而有扩大的趋势[2]。在2007年统计的近200个主要汽车零部件品种中，占总产量100%的电喷系统（EFI）、发动机管理系统（EMS），90%以上的ABS系统、分动箱总成，80%以上的半轴套管、电动玻璃升降器，70%以上的空调装置和空调压缩机、座椅总成和座椅骨架，以及60%以上的汽车组合仪表音响、安全带和安全气囊等主要汽车零部件均为三资企业生产，内资企业至今在关键技术方面尚未实现大的突破[3]。我国汽车零部件工业缺少自主知识产权的核心技术、关键技术，极大制

3、约了我国汽车工业的自主创新和自主开发。缺少本土化配套体系的自主品牌车型的持续发展问题在2008年已经显现出来，主要依靠国内技术的轿车产品提升技术水平极其艰难，成本竞争空间急剧下降，自主品牌汽车的市场占有率徘徊不前[4]，汽车零部件自主发展落后已经成为阻碍自主品牌汽车竞争力提高的主要症结。汽车发动机是汽车的动力源、核心部件。随着汽车发动机技术的发展，汽车发动机的高速链传动，其主动链轮转速通常高达5000~8000rpm，有的甚至已超过10000rpm[5]，其传动功率远大于ISO10823-2004[6]链传动功率曲线所限定的传动功率。汽车

4、链在行驶200000km后其允许的磨损伸长率仅为ε≤1%（ε=△L/L，△L链条磨损伸长量，L初始链长），可见汽车链已经不同于普通意义下的传动链，其高速工作特性及其性能标准已突破了常规意义下的链传动领域。同时，汽车链不仅承受着高速，还承受着变速以及变载荷的复杂工况，除了要具有高强度、耐久性好及良好的传动性能外，其啮合冲击噪声也是非常重要的问题。随着汽车发动机整体性能的提升以及噪声和排放的控制，作为汽车发动机正时链传动系统的噪声控制则至关重要。国内外学者深入研究了一些噪声较小的齿形链和Hy-Vo链的啮合

5、机理以及噪声特性。但由于国产汽车链在高速高强度下的性能与主机产品的要求存在较大差距，因而众多主机厂的发动机正时链均采用国外进口，国内现有的设计技术及制造水平无法满足汽车链开发的要求，从而形成了本学科的前沿研究领域，也是国内汽车链制造企业亟待解决和汽车主机厂极为关注的关键技术。国内外研究学者在新型齿形链以及Hy-Vo链的啮合机理以及关键设计技术都有突破性的进展，而对包括正时齿形链传动系统在内的多约束边界条件下高速多轴链传动系统，其关键的设计方法以及动态特性的研究开展尚少。而目前也只有国外少数工业发达国家能够生产性能优良的汽车发动机用新型齿形

6、链，如美国的Morse[7]、日本DID[8]、德国的IX数码照相式红外测温仪在低速下对正时齿形链系统进行实时温度测量，研究其温度特性。研究发现温度在两个销轴的位置表现出两个峰值的变化规律，这是由于销轴与链板配合铰链处的摩擦生热导致其温度偏高的缘故；对比分析了不同张紧器油压时的工作油温以及油箱油温、回油油温，虽然油压为3bar和5bar时，其工作油温均小于允许的最高工作温度120℃，但当油压为3bar时，其油箱油温、回油油温和工作油温在稳定状态下高于油压为5bar时的温度，由此可见，润滑对于正时齿形链系统的工作可靠性有着非常重要的作用。论

7、文的研究成果为形成具有我国自主知识产权的汽车正时齿形链系统设计理论与方法奠定了重要的基础。通过动力学仿真分析和汽车发动机正时系统性能试验表明，论文所提出的设计方法和试验方法是科学、切实可行的。本文的研究成果加速了我国汽车发动机正时链传动系统的国产化进程，对提升相关行业和企业的自主研发能力具有非常重要的意义。