滾子鏈傳動(dòng)鏈輪齒形的改進(jìn)
2019-08-19 0 引言
滾子鏈傳動(dòng)被認(rèn)為是機(jī)械系統(tǒng)中的動(dòng)力傳遞形式之一,它具有恒定比率的基本特征,因此,它被廣泛用在汽車引擎上作定時(shí)機(jī)制和油坑系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的噪音和振動(dòng)仍然存在問(wèn)題,因?yàn)樗俣雀欤亓扛p,而且更高質(zhì)量是今天的汽車所必需的。由于其多邊形作用和嚙合,滾柱鏈傳動(dòng)一般適用于較慢速度下的傳動(dòng)碰撞,對(duì)滾子鏈的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究和理論研究滾子鏈傳動(dòng)的改進(jìn)。
鏈條和鏈輪之間的嚙合過(guò)程通常是非共軛的,這會(huì)導(dǎo)致嚙合過(guò)程中的多邊形作用和嚙合沖擊。多邊形動(dòng)作是指鏈條的節(jié)距線交替地是鏈輪節(jié)圓的切線或割線,鏈條的節(jié)線不斷上下移動(dòng),驅(qū)動(dòng)和從動(dòng)鏈輪之間的瞬時(shí)傳動(dòng)比是可變的。這些特征能夠?qū)е虏痪鶆虻逆溗俣?,橫向和縱向縱向振動(dòng),噪音和嚙合沖擊,損壞變速器的同步性和均勻性,從而使?jié)L子鏈傳動(dòng)的應(yīng)用受限于較低的速度。然而,有必要開(kāi)發(fā)具有共軛作用或近似共軛作用的新型齒形,以減少滾子鏈傳動(dòng)的多邊形作用和沖擊,因?yàn)槠嚢l(fā)動(dòng)機(jī)中的定時(shí)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)速度可以升高到7000-8000轉(zhuǎn)/分鐘。只有特殊設(shè)計(jì)的滾子鏈才能實(shí)現(xiàn)共軛作用,我們?cè)噲D通過(guò)修改鏈輪齒實(shí)現(xiàn)近似共軛動(dòng)作。
在本文中,為了提高操作性能,理論上開(kāi)發(fā)了一種新型的鏈輪齒形在高速情況下的滾子鏈條。鏈輪的齒形可以確保鏈輪與鏈輪之間的嚙合鏈輥是一種近似的共軛作用,發(fā)動(dòng)機(jī)定時(shí)機(jī)構(gòu)的多體動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)氣和排氣鏈輪建立。然后,提出了一種用于鏈輪齒廓的非對(duì)稱修改方法分析了非對(duì)稱改進(jìn)鏈輪的動(dòng)態(tài)特性。
1 滾子鏈研究
1.1滾子鏈的嚙合機(jī)構(gòu)
由于多邊形的作用,滾子鏈的中心線交替地是鏈輪節(jié)圓的切線或正割線。鏈中心線的周期性變化直接影響驅(qū)動(dòng)鏈的鏈速和瞬時(shí)角速度。為了減小速度變化,有必要確保一個(gè)俯仰角中的節(jié)圓的弧長(zhǎng)等于鏈的節(jié)距,或者確保鏈在任何時(shí)刻的移動(dòng)距離等于弧長(zhǎng)的節(jié)圓被轉(zhuǎn)動(dòng)。
1.2分析滾子鏈及其模型
將鏈傳動(dòng)建模為多體動(dòng)力系統(tǒng),并開(kāi)發(fā)了軟件,采用拉格朗日乘子法解決動(dòng)態(tài)問(wèn)題。在該軟件中,模型中所需的所有參數(shù)均根據(jù)實(shí)際鏈傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置。可以分析鏈傳動(dòng)的動(dòng)態(tài)特性,如嚙合沖擊力,氣門凸輪軸的負(fù)載波動(dòng),鏈條與鏈輪的摩擦與碰撞,鏈條與張緊器之間的摩擦,固定導(dǎo)軌內(nèi)的摩擦與碰撞和張緊器的預(yù)緊力。
1.3滾子鏈的動(dòng)態(tài)行為
特別是在高速時(shí),滾子鏈與鏈輪嚙合時(shí)會(huì)產(chǎn)生沖擊力。瞬態(tài)峰值在鏈條開(kāi)始嚙合到鏈輪中時(shí)存在沖擊力。沖擊力是振動(dòng)的主要來(lái)源之一噪音存在于正時(shí)鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中。它也可能導(dǎo)致鏈傳動(dòng)的拉伸和疲勞。
2 結(jié)論
提出了一種新的鏈輪齒形,能夠有效減小鏈傳動(dòng)的動(dòng)態(tài)效應(yīng)和嚙合沖擊。通過(guò)修正傳統(tǒng)漸開(kāi)線齒形獲得齒形。它可以保證移動(dòng)的距離鏈條在任何時(shí)刻都等于要轉(zhuǎn)動(dòng)的節(jié)圓的弧長(zhǎng),并且緊側(cè)的輥中心線與鏈輪的節(jié)圓相切。新的齒形使輥?zhàn)幽軌蛑饾u與鏈輪嚙合輥?zhàn)雍玩溳喼g的沖擊力減小。
建立了汽油機(jī)進(jìn)氣和排氣鏈輪鏈傳動(dòng)定時(shí)機(jī)構(gòu)的多體動(dòng)力學(xué)模型。緊側(cè)連桿與鏈輪之間的嚙合沖擊,鏈環(huán)與傳動(dòng)裝置之間的摩擦得到了連桿兩凸輪軸的連桿波動(dòng)。分析結(jié)果表明,采用新型齒形鏈輪在不同轉(zhuǎn)速下的嚙合沖擊和摩擦力明顯減小。
針對(duì)鏈輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)單向傳動(dòng)的特點(diǎn),提出了鏈輪不對(duì)稱齒形。討論了修改和獲得不對(duì)稱齒廓的方法。對(duì)不對(duì)稱齒鏈輪的動(dòng)態(tài)特性分析表明,鏈節(jié)與傳動(dòng)部件之間的摩擦明顯減小,鏈條張力,鏈條漲落和凸輪軸轉(zhuǎn)速波動(dòng)得到改善。