阅读说明：本技术 一种正时齿形链系统的设计方法 (Design method of timing tooth-shaped chain system ) 是由 汤乐超 卢炳武 何洪源 刘英杰 于 2019-10-28 设计创作，主要内容包括：本发明属于汽车技术领域,具体的说是一种正时齿形链的设计方法。该设计方法包括对链片、链轮导轨的关键参数进行设计；对参数生成对应的链片及链轮齿形、导轨轮的装配直观查看设计结果是否合理即是否存在干涉、长度不够、链片与链轮传动啮合是否干涉,并且通过不断调整对应设计参数的办法快速高效的确定出设计结果。本发明可以对各种布局型式的正时齿形链传动系统进行设计,可以大大降低在对正时齿形链传动系统开发设计时对设计经验的依赖,使一般的工程技术人员也能够对正时齿形链系统进行开发设计,并提高了设计效率和开发产品质量。(The invention belongs to the technical field of automobiles, and particularly relates to a design method of a timing toothed chain. The design method comprises the steps of designing key parameters of a chain sheet and a chain wheel guide rail; the assembly of the chain sheet, the tooth form of the chain wheel and the guide rail wheel corresponding to the parameter generation visually checks whether the design result is reasonable or not, namely whether the design result is interfered or not, the length is not enough, and whether the transmission meshing of the chain sheet and the chain wheel is interfered or not, and the design result is determined quickly and efficiently by a method of continuously adjusting the corresponding design parameter. The invention can design timing tooth chain transmission systems with various layout types, can greatly reduce the dependence on design experience when the timing tooth chain transmission systems are developed and designed, enables general engineering technicians to develop and design the timing tooth chain transmission systems, and improves the design efficiency and the quality of developed products.)

一种正时齿形链系统的设计方法

技术领域

本发明属于汽车技术领域，具体的说是一种正时齿形链的设计方法。

背景技术

链传动具有与发动机同寿命，传动效率高等优点而被广泛应用，齿形链更是由于其低噪声的特点而倍受青睐。但是正时齿形链系统布局各异且对发动机动力性能有着重要影响，对其进行开发设计较为困难，只有少数有经验的技术人员靠经验才能对其进行设计开发，因此，掌握正时齿形链系统的设计开发方法已成为发动机主机厂家极为关心的核心技术之一。

由于正时齿形链传动系统工作在高转速、变载荷等恶劣工况下，且对系统寿命、噪声特性等有严格要求，另外，针对不同的发动机规格有不同的布局型式，如单顶置、双顶置、V型、多轴式和多层式等。因此，对正时链传动系统的设计没有行之有效的设计指导方法，发动机正时链传动的系统设计对设计经验的依赖性非常大，而国内在该领域的基础较为薄弱，缺乏相应的技术手段和方法，现阶段并没有可以指导企业进行正时齿形链系统设计开发的程序方法。

发明内容

本发明提供了一种方法简单的正时齿形链的设计方法，该设计方法可以对各种布局型式的正时齿形链传动系统进行设计，可以大大降低在对正时齿形链传动系统开发设计时对设计经验的依赖，填补了现阶段正时齿形链设计存在的空白。

本发明技术方案结合附图说明如下：

一种正时齿形链系统的设计方法，该设计方法包括以下步骤：

步骤一、对链片的关键参数进行设计；

所述链片的关键参数包括链板节距即两销轴孔间距离p、边心距f、齿形角2a；

步骤二、对链轮的关键参数进行设计；

所述链轮的关键参数包括链轮压力角α、变位系数x，齿顶圆半径da，齿根圆半径df，基圆直径db，分度圆直径d，齿顶和齿根圆过渡圆角；

步骤三、对导轨的关键参数进行设计；

所述导轨的关键参数包括导板曲率；

步骤四、根据步骤一—步骤三设计的参数生成对应的链片及链轮齿形、导轨轮廓结果，该结果另存为可编辑的图形格式，从图形文件中通过对轮系各部件安装位置的装配直观查看设计结果是否合理即是否存在干涉、长度不够、链片与链轮传动啮合是否干涉，若不合理可以通过不断调整对应设计参数的办法快速高效的确定出设计结果；

步骤五、在设计多层链条时，对单层链条系统完成初始布局的设计后，需要将不同层数链条系统装配，完成整个正时链传动系统对应的系统布局以图形的方式显现，并给出对应的链节数，通过对不合理的设计参数进行相应的调整，直到得到满意的布局和合适的链节数；

步骤六、确定设计方案，将确定的设计参数及生成的设计结果整理归档，完成开发设计。

所述步骤一的具体方法如下：首先确定要设计的链板节距多大，边心距f为链板节距的35％—45％，齿形角2a为30°；

所述步骤二的具体方法如下：所述分度圆直径d按以下公式求解得到：

d＝p/sin(π/z)；

式中，p为链条节距；z为链轮齿数；

所述基圆直径db按以下公式求解得到：

db＝m z cosα；

式中，m为模数，m＝p/π；z为链轮齿数；p为链条节距；α为链轮压力角；

所述链轮压力角α的选取和齿数有关，当齿数≤25时，链轮压力角α为31.5°，当齿数＞25时，取链轮压力角α为30°；

所述齿顶圆半径da，齿根圆半径df的选取需满足啮合后不发生干涉，需满足da＜d-d1，df＜d-d2，具体值可以按照下式进行求解。

da＝d-d1-c1·m

df＝d-d2-c2·m

式中，d为分度圆直径；d1为分度圆与链片底部间的距离；d2为分度圆与链片最低端的距离；m为模数；c1为齿顶圆间隙系数；c2为齿根圆间隙系数；d1、d2是变化的值，随着链轮齿数的增加，分度圆半径加大，d1的值逐渐减少，d2的值则不发生改变；

所述变位系数x按以下公式求解得到：

式中，p₂为链轮滚刀法向齿距；z为链轮齿数；α₂为滚刀法向齿形角，取30°；f₀为假想的对应于p₀的链条初始边心距；p₀为假想的链条初始节距，大小等于滚刀法向齿距；f₀按以下公式求解得到：

式中，f为链板的边心距；z为链轮齿数；p为链条节距；p₂为链轮滚刀法向齿距；

所述齿顶和齿根圆过渡圆角为0.4mm-2mm。

链轮压力角α、曲轴旋转中心点与链条运动轨迹弧线圆心连线和两链轮中心连线夹角β按以下公式求解得到：

根据几何关系图，紧边内凹量C₁与链条运动轨迹曲率半径的关系用下式表示：

式中，r1和r2分别是曲轴链轮和左侧惰轮链轮与链条啮合节圆即分度圆半径；a₁为曲轴链轮旋转中心与左侧惰轮链轮旋转中心的距离；R₁为安装固定导板后链条运动轨迹的曲率半径；

C₁＝(2-10)％a₁；当链条内凹量C₁取值确定时，此时可求得链条同时与两链轮相切状态下链条运动轨迹的曲率半径R₁，固定导板的曲率半径R_fg按下式取值：

R_fg＝(0.95～0.98)R₁-h₁

式中，h₁为链板设计参数中链板背侧高度，即链板孔中心至链板背侧距离。

本发明的有益效果为：

本发明可以对各种布局型式的正时齿形链传动系统进行设计，可以大大降低在对正时齿形链传动系统开发设计时对设计经验的依赖，使一般的工程技术人员也能够对正时齿形链系统进行开发设计，并提高了设计效率和开发产品质量。

附图说明

图1为链片的结构示意图；

图2为链片和链轮配合后的结构示意图；

图3为曲轴链轮和左侧惰轮固定导轨计算参数几何关系示意图。

具体实施方式

一种正时齿形链系统的设计方法，其特征在于，该设计方法包括以下步骤：

参阅图1，步骤一、对链片的关键参数进行设计；

所述链片的关键参数包括链板节距即两销轴孔间距离p、边心距f、齿形角2a；

具体方法如下：首先确定要设计的链板节距多大，再根据链板节距确定边心距f、齿形角2a，边心距为节距的35％-45％，常规齿形角2a可按30°进行设计。在系统有特殊要求时，可选择35°或其它角度。根据设计空间及链条的可靠性计算再进行详细设计调整。

参阅图2，步骤二、对链轮的关键参数进行设计；

链轮的设计主要是对链轮的渐开线齿形进行设计，仿照齿轮的设计方法，所述链轮的关键参数包括链轮压力角α、变位系数x，齿顶圆半径da，齿根圆半径df，基圆直径db，分度圆直径d，齿顶和齿根圆过渡圆角；

具体方法如下：所述分度圆直径d按以下公式求解得到：

d＝p/sin(π/z)；

式中，p为链条节距；z为链轮齿数；

所述基圆直径db按以下公式求解得到：

db＝m zcosα；

式中，m为模数，m＝p/π；z为链轮齿数；p为链条节距；α为链轮压力角；

所述链轮压力角α的选取和齿数有关，当齿数≤25时，链轮压力角α一般为31.5°，当齿数＞25时，取链轮压力角α为30°；

所述齿顶圆半径da，齿根圆半径df的选取需满足啮合后不发生干涉，需满足da＜d-d1，df＜d-d2，具体值可以按照下式进行求解。

da＝d-d1-c1·m

df＝d-d2-c2·m

式中，d为分度圆直径；d1为分度圆与链片底部间的距离；d2为分度圆与链片最低端的距离；m为模数；c1为齿顶圆间隙系数；c2为齿根圆间隙系数；d1、d2是两圆弧间的距离，是变化的值，随着链轮齿数的增加，分度圆半径加大，d1的值逐渐减少，d2的值则几乎不发生改变；

所述变位系数x按以下公式求解得到：

式中，p₂为链轮滚刀法向齿距；z为链轮齿数；α₂为滚刀法向齿形角，可取30°；f₀为假想的对应于p₀的链条初始边心距；p₀为假想的链条初始节距，大小等于滚刀法向齿距；f₀按以下公式求解得到：

式中，f为链板边心距；z为链轮齿数；p为链条节距；p₂为链轮滚刀法向齿距；

所述齿顶和齿根圆过渡圆角为0.4mm-2mm。

参阅图3，步骤三、对导轨的关键参数进行设计；

所述导轨的关键参数包括导板曲率；

具体方法如下：链轮压力角α、曲轴旋转中心点与链条运动轨迹弧线圆心连线和两链轮中心连线夹角β按以下公式求解得到：

根据几何关系图，紧边内凹量C₁与链条运动轨迹曲率半径的关系用下式表示：

式中，r1和r2分别是曲轴链轮和左侧惰轮链轮与链条啮合节圆即分度圆半径；a₁为曲轴链轮旋转中心与左侧惰轮链轮旋转中心的距离；R₁为安装固定导板后链条运动轨迹的曲率半径；

C₁＝(2-10)％a₁；当链条内凹量C₁取值确定时，此时可求得链条同时与两链轮相切状态下链条运动轨迹的曲率半径R₁，固定导板的曲率半径R_fg按下式取值：

R_fg＝(0.95～0.98)R₁-h₁

式中，h₁为链板设计参数中链板背侧高度，即链板孔中心至链板背侧距离。

步骤四、根据步骤一—步骤三设计的参数生成对应的链片及链轮齿形、导轨轮廓结果，该结果另存为可编辑的图形格式，从图形文件中通过对轮系各部件安装位置的装配直观查看设计结果是否合理即是否存在干涉、长度不够、链片与链轮传动啮合是否干涉，若不合理可以通过不断调整对应设计参数的办法快速高效的确定出设计结果；调整参数时可以使用试错法不断调整；

步骤五、在设计多层链条时，对单层链条系统完成初始布局的设计后，需要将不同层数链条系统装配，完成整个正时链传动系统对应的系统布局以图形的方式显现，并给出对应的链节数，通过对不合理的设计参数进行相应的调整，直到得到满意的布局和合适的链节数；调整参数时可以使用试错法不断调整；

步骤六、确定设计方案，将确定的设计参数及生成的设计结果整理归档，完成开发设计。