新型高速正时链链轮齿形的研究

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1、摘要摘要滚子链传动广泛应用于汽车和摩托车发动机的正时机构。然而传统的滚子链传动存在多边形效应和啮入瞬间的冲击效应，损害了传动的同步性与均匀性。因此亟需研究新型滚子链传动来提高滚子链传动机构的传动性能。本文分析了链传动过程中存在的多边形效应和啮合冲击，以减小机构高速运转时链条与链轮的啮合冲击，降低链条的波动量，提高链传动的平稳性为目标，开展了新型齿廓链轮的设计研究。首先，基于链条与链轮的啮合过程，利用AutoCAD二次开发工具ObjectARX控制链轮毛坯和滚子在AutoCAD环境中的空间变换，通过布尔运算去除链条滚子与链

2、轮毛坯相对运动过程中的重叠区域，从而模拟链条滚子包络链轮的成型过程。提出了链条包络链轮毛坯生成链轮齿形的设计方法，得到了理想情况下链条与链轮准共轭啮合下的链轮齿形。同时阐明了如何操纵AutoCAD数据库中有关实体进行位置变换的方法，尤其是进行旋转变换时坐标向量与变换矩阵的对应关系。分析了影响链轮齿廓精度的因素及提高齿面精度的方法。其次，从理论上分析了减小链传动过程中多边形效应和啮合冲击的新型齿廓形成原理，新型齿廓是通过对渐开线齿廓的修正得到的，该种齿廓保证了链传动过程中链条的平动距离时刻与链轮分度圆的转动弧长相等，使紧边

3、链条中心线始终与链轮分度圆相切，因而从理论上可消除因多边形效应引起的链条横向波动及从动链轮的角速度波动。另外，新型齿廓使滚子能逐渐啮入链轮，且同时与链轮轮齿啮合的滚子增多，从而减小了滚子与链轮啮合时的冲击力。推导出新型链轮齿廓的曲线方程并提出了对新型齿廓链轮的非对称修正方法。建立了发动机双顶置凸轮轴的J下时链传动机构多体动力学模型，利用多体动力学分析软件进行动态仿真实验。对比分析了GBl244．76链轮、德国标准DIN8196T1．87链轮及新型齿廓链轮在多种转速条件下的链条张力、链条与传动部Vll山东人学硕十学何论文件

4、间摩擦力、链条波动量、链轮与滚子的啮合冲击以及从动轮的转速不均匀系数。仿真结果表明，使用非对称修正的新型齿廓链轮能有效降低链轮与滚子的啮合冲击、链条张力及与传动部件间摩擦力，改善链条波动及从动轮的角速度波动，提高滚子链传动在高速下的平稳性。关键词：滚子链；链轮；ObjectARX；多体动力学幸本课题得到国家自然科学基金项目“不对称高速正时链的啮合机理与应用研究(50775130)”的支持。VIIIABSTRACTRollerchaindriveiswidelyusedintimingmechanismofgasoline

5、engine，suchaSmotorcarandmotorcycleengine．However,thechordalactionandthemeshingimpacteffectofrollerchaindrivedamagethesynchronizationanduniformityoftransmission．Soitisnecessarytodevelopanewkindofrollerchaindrivetoimprovethetransmissionperformancesofrollerchainmech

6、anism．Thechordalactionandthemeshingimpactofrollerchaindrivegeneratedduringchaintransmissionareanalyzedinthisthesis．ResearchondevelopingnewteethprofilesprocketiscarriedoutaimingtodecreaSethemeshingimpactandfluctuationofchainunderhighspeedcondition．Firstofall，throu

7、ghstudyontheprocessofsprocketmeshingwithtightstrandportionofchain，thesprocketshapingprocessenvelopedbyrollerissimulatedbyusingsecondarydevelopingtoolObjectARXofAutoCADtocontrolthespatialtransformationofrollerandsprocketblank．Theoverlappingareaofrollerandsprocketb

8、lankgeneratedduringtherelativemotionisremovedthroughBooleanoperation．Amethodofenvelopingtheteethprofileofsprocketbyrollerisproposed，SOthatanidealteethprofileof