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双面啮合齿形链传动的啮合理论与应用研究

薛云娜  
【摘要】:齿形链传动广泛应用于汽车、摩托车等汽油发动机的正时机构,然而齿形链传动固有的多边形效应和啮合冲击一直制约着齿形链机构的进一步发展,亟需研究新型齿形链传动来提高齿形链机构的传动性能。本文通过分析齿形链传动过程中存在的多边形效应和啮合冲击,开展了双面啮合齿形链传动啮合理论与应用研究。 以减小多边形效应为目标,提出了双面啮合的啮合形式,双面啮合的特点是齿形链条的内外侧齿廓均可与链轮轮齿啮合。啮合周期的初始阶段,链条的内侧直线齿廓与链轮啮合,啮合周期的终止阶段,链条的内外侧齿廓同时与链轮的齿廓线啮合,链条依靠外侧齿廓定位于链轮上。双面啮合齿形链条拉紧时,内侧齿廓和外侧齿廓平行且外凸于外侧齿廓。 系统研究了双面啮合齿形链传动的啮合理论,设计了双面啮合齿形链机构,该机构由双面啮合齿形链条和新型链轮组成。首先,为减小多边形效应的幅值,设计了内外侧双面齿廓均可与链轮啮合的齿形链条,开发了双面啮合链板参数分析软件。其次,根据包络原理推导出与链条外侧齿廓共轭啮合的链轮齿形,通过理论验证发现该齿形为大负变位大压力角的渐开线。研究了新型链轮的齿形修正方法,设计了可与双面啮合链条配合的新型链轮齿形。最后,研究了新型链轮的齿形特性,推导出新型链轮齿形参数的计算公式。研究发现,当新型链轮唯一变位系数的绝对值小于最小变位系数的绝对值时,新型链轮加工时不会产生根切。 发展与完善了双面啮合齿形链机构的设计理论。提出了双面啮合齿形链条和新型链轮的设计方法和实体建模方法,给出了新型链轮的设计参数方程,开发了齿形链链轮的设计软件。研究了新型链轮刀具和链轮加工机理,对链轮毛坯进行加工仿真,动态模拟了新型链轮的切齿过程。 建立了齿形链机构的运动学模型和啮合冲击模型,动态模拟了双面啮合齿形链机构、传统链条渐开线链轮机构和传统齿形链机构的啮合过程,对三种齿形链机构进行动力学仿真。结果表明:与传统齿形链机构比较,双面啮合齿形链机构的紧边链条波动量、啮入冲击速度系数、冲击动能和瞬时接触力均有所减小。 通过传动及动态性能实验,分析了三种齿形链机构的传动性能,测定了链传动实验台和齿形链条横向振动的固有频率,进行了紧边链条波动量、振动和噪音


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