【摘要】： 齒形鏈傳動廣泛應(yīng)用于汽車、摩托車等汽油發(fā)動機的正時機構(gòu)，然而齒形鏈傳動固有的多邊形效應(yīng)和嚙合沖擊一直制約著齒形鏈機構(gòu)的進一步發(fā)展。本文通過有限元分析軟件ANSYS對齒形鏈進行嚙合時的動力學(xué)分析，研究了鏈輪和鏈板嚙合時的應(yīng)力和變形的變化趨勢，并利用模態(tài)仿真對緊邊鏈條進行固有頻率的分析和研究。 首先基于齒形鏈條的嚙合理論對齒形鏈傳動進行受力分析并分析了鏈板和鏈輪之間的接觸法向作用力。基于Pro／E的三維建模技術(shù)建立了節(jié)距為6.35mm的直齒鏈輪和漸開線齒鏈輪及與其相應(yīng)的鏈條并完成了鏈輪和鏈條的裝配。 其次，建立了鏈傳動的有限元模型，介紹了鏈輪和鏈條有限元接觸分析前處理的相關(guān)步驟；然后對鏈輪進行有限元的后處理分析，介紹了鏈輪分別與三鏈板鏈節(jié)和四鏈板鏈節(jié)嚙合時鏈輪齒廓上的應(yīng)力和變形的分布情況及其變化趨勢；利用赫茲理論對比分析了漸開線鏈輪與鏈板的接觸應(yīng)力，并將理論值與仿真分析結(jié)果做對比。研究表明，直齒鏈輪和鏈板嚙合時，鏈輪的應(yīng)力和接觸變形主要集中在鏈輪齒廓的頂部位置；漸開線鏈輪和鏈板嚙合時，鏈輪的應(yīng)力和變形主要集中在鏈輪齒廓的中間位置；軸向都呈現(xiàn)由兩邊向中間位置逐漸減小的趨勢。同時，接觸應(yīng)力的理論和仿真結(jié)果對比分析表明，仿真結(jié)果較好的符合了理論數(shù)值，從而驗證了有限元前處理相關(guān)參數(shù)的選擇。 最后，利用ANSYS進行模態(tài)分析，用實體模型的方法分析了齒形鏈緊邊鏈條的固有頻率和振型；將緊邊鏈條進行簡化后，利用簡化的模型分析了鏈條的固有頻率和振型；介紹了利用JCY鏈傳動性能實驗臺對齒形鏈條進行動態(tài)性能實驗，測量了實驗臺和緊邊鏈條的固有頻率并對實驗結(jié)果進行了對比分析；研究了鏈輪偏向和多邊形效應(yīng)對臨界轉(zhuǎn)速的影響和可能造成測量結(jié)果發(fā)生偏差的原因。結(jié)果表明，ANSYS較好的模擬了齒形鏈緊邊鏈條的固有頻率和振型，同時也證明了傳統(tǒng)滾子鏈中計算緊邊鏈條固有頻率的方法同樣適用于計算齒形鏈條。 本文提供了利用ANSYS對齒形鏈傳動進行動力學(xué)分析的方法并首次對齒形鏈條傳動進行了固有頻率和振型的模擬分析。
【圖文】：

摩托車和汽車上的關(guān)鍵部件是發(fā)動機，而發(fā)動機的質(zhì)量依賴于各主要部件的質(zhì)量，其中之一是正時機構(gòu)卜51。發(fā)動機正時傳動是指摩托車和汽車發(fā)動機曲軸與凸輪軸之間的配氣傳動，以實現(xiàn)點火時間準確(圖1一1)。配氣鏈傳動速度非常高，采用傳統(tǒng)的鏈傳動，將產(chǎn)生大的振動，進而嚴重影響發(fā)動機的性能。由于發(fā)動機配氣鏈傳動的重要性，其設(shè)計和制造一直是國外大公司所保密的發(fā)動機關(guān)鍵技術(shù)之一。目前，我國汽車發(fā)動機正時鏈和機油泵鏈多采用單排滾子鏈或齒形帶(同步帶)。主動鏈輪轉(zhuǎn)速高達7000轉(zhuǎn)/分的汽車發(fā)動機正時鏈和機油泵鏈，己遠超出鏈傳動功率曲線所限定的極限轉(zhuǎn)速[51。在高速重載、變速變載下，齒形帶具有較低的傳遞功率和壽命。采用齒形帶的汽車每行駛1)15萬公里，齒形帶必須更換或定期更換。分析了幾種常用的傳動機構(gòu)的傳遞功率后發(fā)現(xiàn):在2000轉(zhuǎn)/分時

標系由笛卡爾直角坐標系轉(zhuǎn)化為柱坐標系，其中x為徑向，約束鏈輪沿徑向方向運動;y為周向，約束鏈輪沿轉(zhuǎn)動方向的運動;:為軸向，約束鏈輪沿軸向方向的運動。選擇鏈輪輪毅部分對其施加x和z方向的約束，釋放其y方向即周向的束。對于鏈節(jié)來說對其銷孔部分施加A工LDOFS的全約束。(3)載荷的施加對于鏈傳動來說，其運動方式可以描述為給鏈輪施加一個轉(zhuǎn)動力矩，通過輪和鏈條之間力的傳遞從而帶動鏈條繞鏈輪一起旋轉(zhuǎn)。根據(jù)第二章中求出鏈輪鏈條之間的作用力F，，然后將作用力轉(zhuǎn)化成Pressure的形式施加在鏈輪上。(4)網(wǎng)格的劃分網(wǎng)格質(zhì)量的劃分直接影響到有限元分析求解的精度，一般來說網(wǎng)格劃分的細，求解精度越高，但求解速度因此降低，所以對于模型要選擇合適的網(wǎng)格。于分析的主要目的是接觸過程中鏈輪輪齒在嚙合位置上的應(yīng)力和變形情況，所對于可能發(fā)生接觸的地方用精密網(wǎng)格劃分，而對于不太關(guān)心的位置，用較粗的格進行劃分，其劃分后的模型如圖4一4所示。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：TH132.45

【參考文獻】

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本文編號：2630416