【摘要】： 齒形鏈傳動(dòng)廣泛應(yīng)用于汽車、摩托車等汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的正時(shí)機(jī)構(gòu)，然而齒形鏈傳動(dòng)固有的多邊形效應(yīng)和嚙合沖擊一直制約著齒形鏈機(jī)構(gòu)的進(jìn)一步發(fā)展。本文通過(guò)有限元分析軟件ANSYS對(duì)齒形鏈進(jìn)行嚙合時(shí)的動(dòng)力學(xué)分析，研究了鏈輪和鏈板嚙合時(shí)的應(yīng)力和變形的變化趨勢(shì)，并利用模態(tài)仿真對(duì)緊邊鏈條進(jìn)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(duì)齒形鏈傳動(dòng)進(jìn)行受力分析并分析了鏈板和鏈輪之間的接觸法向作用力�；赑ro／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(dòng)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(duì)鏈輪進(jìn)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(shí)鏈輪齒廓上的應(yīng)力和變形的分布情況及其變化趨勢(shì)；利用赫茲理論對(duì)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(duì)比。研究表明，直齒鏈輪和鏈板嚙合時(shí)，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(shí)，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(shì)。同時(shí)，接觸應(yīng)力的理論和仿真結(jié)果對(duì)比分析表明，仿真結(jié)果較好的符合了理論數(shù)值，從而驗(yàn)證了有限元前處理相關(guān)參數(shù)的選擇。 最后，利用ANSYS進(jìn)行模態(tài)分析，用實(shí)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(jìn)行簡(jiǎn)化后，利用簡(jiǎn)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(dòng)性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)對(duì)齒形鏈條進(jìn)行動(dòng)態(tài)性能實(shí)驗(yàn)，測(cè)量了實(shí)驗(yàn)臺(tái)和緊邊鏈條的固有頻率并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析；研究了鏈輪偏向和多邊形效應(yīng)對(duì)臨界轉(zhuǎn)速的影響和可能造成測(cè)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(shí)也證明了傳統(tǒng)滾子鏈中計(jì)算緊邊鏈條固有頻率的方法同樣適用于計(jì)算齒形鏈條。 本文提供了利用ANSYS對(duì)齒形鏈傳動(dòng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析的方法并首次對(duì)齒形鏈條傳動(dòng)進(jìn)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(dòng)機(jī)，而發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量依賴于各主要部件的質(zhì)量，其中之一是正時(shí)機(jī)構(gòu)卜51。發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)傳動(dòng)是指摩托車和汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸與凸輪軸之間的配氣傳動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火時(shí)間準(zhǔn)確(圖1一1)。配氣鏈傳動(dòng)速度非常高，采用傳統(tǒng)的鏈傳動(dòng)，將產(chǎn)生大的振動(dòng)，進(jìn)而嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。由于發(fā)動(dòng)機(jī)配氣鏈傳動(dòng)的重要性，其設(shè)計(jì)和制造一直是國(guó)外大公司所保密的發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)之一。目前，我國(guó)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)鏈和機(jī)油泵鏈多采用單排滾子鏈或齒形帶(同步帶)。主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速高達(dá)7000轉(zhuǎn)/分的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)鏈和機(jī)油泵鏈，己遠(yuǎn)超出鏈傳動(dòng)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(wàn)公里，齒形帶必須更換或定期更換。分析了幾種常用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳遞功率后發(fā)現(xiàn):在2000轉(zhuǎn)/分時(shí)

標(biāo)系由笛卡爾直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化為柱坐標(biāo)系，其中x為徑向，約束鏈輪沿徑向方向運(yùn)動(dòng);y為周向，約束鏈輪沿轉(zhuǎn)動(dòng)方向的運(yùn)動(dòng);:為軸向，約束鏈輪沿軸向方向的運(yùn)動(dòng)。選擇鏈輪輪毅部分對(duì)其施加x和z方向的約束，釋放其y方向即周向的束。對(duì)于鏈節(jié)來(lái)說(shuō)對(duì)其銷孔部分施加A工LDOFS的全約束。(3)載荷的施加對(duì)于鏈傳動(dòng)來(lái)說(shuō)，其運(yùn)動(dòng)方式可以描述為給鏈輪施加一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，通過(guò)輪和鏈條之間力的傳遞從而帶動(dòng)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(lái)說(shuō)網(wǎng)格劃分的細(xì)，求解精度越高，但求解速度因此降低，所以對(duì)于模型要選擇合適的網(wǎng)格。于分析的主要目的是接觸過(guò)程中鏈輪輪齒在嚙合位置上的應(yīng)力和變形情況，所對(duì)于可能發(fā)生接觸的地方用精密網(wǎng)格劃分，而對(duì)于不太關(guān)心的位置，用較粗的格進(jìn)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TH132.45

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2630416