專利名稱：高速傳動滾子鏈鏈輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適合高速鏈傳動的滾子鏈鏈輪，屬于鏈輪技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
汽車的性能主要取決于發(fā)動機，發(fā)動機的質(zhì)量依賴于各關(guān)鍵部件的質(zhì)量，正時(或稱配氣)機構(gòu)是發(fā)動機內(nèi)部的關(guān)鍵部件之一，汽油發(fā)動機均需高速正時機構(gòu)。汽車發(fā)動機正時機構(gòu)一般采用齒形帶。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約10萬公里，齒形帶必須更換，或定期更換，否則一旦斷裂會嚴(yán)重?fù)p壞發(fā)動機。鏈傳動在壽命、承載能力等性能方面比齒形帶具有明顯的優(yōu)勢。但是，汽車發(fā)動機鏈條(正時鏈和機油泵鏈)其主動鏈輪轉(zhuǎn)速可高達(dá)7,000r/min，摩托車發(fā)動機正時鏈主動鏈輪轉(zhuǎn)速可高達(dá)10,000r/min，已遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)鏈傳動功率曲線所限定的極限轉(zhuǎn)速。
傳統(tǒng)滾子鏈鏈輪的標(biāo)準(zhǔn)齒形由三段圓弧組成，其嚙合過程屬于非共軛嚙合。由于傳統(tǒng)滾子鏈傳動的振動與噪音，按國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的滾子鏈傳動一般只能用于轉(zhuǎn)速2500r/min以下。產(chǎn)生振動與噪音的原因主要有多邊形效應(yīng)和嚙入沖擊。由于存在“多邊形效應(yīng)”和嚙入瞬間的沖擊效應(yīng)，傳統(tǒng)的鏈傳動難以適合發(fā)動機正時機構(gòu)高速、低振動、低噪聲的要求。
多邊形效應(yīng)，也即滾子鏈條的節(jié)距線與鏈輪的節(jié)圓交替的相割或相切，其鏈條中心線位置周期性的變化，產(chǎn)生橫向移動。傳動鏈的線速度與從動輪角速度會因此發(fā)生周期性的變化，這種變化對于傳遞運動為主的鏈傳動與輸送鏈工作時產(chǎn)生較大的影響，會嚴(yán)重?fù)p害發(fā)動機配氣鏈傳動的同步性與均勻性。
傳統(tǒng)滾子鏈傳動如圖1所示，滾子鏈與鏈輪嚙合時，滾子是首先直接與鏈輪底部接觸，這必然會有接觸的突然性，產(chǎn)生沖擊。參見圖2，如鉸鏈A嚙入前，在M點速度同前一鉸鏈B速度Vb相同。一旦鉸鏈A同輪齒接觸，鏈輪上M點速度瞬間變?yōu)閂m。由速度Vb變?yōu)閂m時，造成鉸鏈與齒面的斜沖擊，沖擊速度為Vcm。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在于克服上述傳統(tǒng)滾子鏈的不足，提供一種低振動、低噪音，適合高速傳動的高速傳動滾子鏈鏈輪。
本發(fā)明采用以下技術(shù)解決方案高速傳動滾子鏈鏈輪的齒形左右齒廓為非對稱結(jié)構(gòu)，即左齒廓與右齒廓相對于齒根圓弧中心與鏈輪中心連線非對稱。其單齒單側(cè)工作面齒廓即左齒廓由齒根段、導(dǎo)入段、工作段三段曲線組成，其中齒根段為圓弧，導(dǎo)入段為圓弧，工作段為漸開線、圓弧、二次曲線之一或者是由數(shù)段圓弧、二次曲線組成的復(fù)合曲線。工作面齒廓也可由兩段曲線組成，即齒根段和工作段。非工作面齒廓即右齒廓的曲線為圓弧。
上述具有非對稱左右齒廓結(jié)構(gòu)齒形的鏈輪可以使?jié)L子逐漸嚙入鏈輪，類似傳統(tǒng)的漸開線齒輪嚙合，可以實現(xiàn)共軛嚙合，理論上實現(xiàn)零嚙入沖擊。其嚙合機理，無“多邊形效應(yīng)”，無橫向移動，即傳動時鏈條緊邊保持上下位置不變，可最大限度的減少橫向振動以及由于“多邊形效應(yīng)”引起的從動鏈輪回轉(zhuǎn)振動，減少鏈條中心線位置周期性的變化，使鏈傳動中心線具有固定的位置，基本實現(xiàn)共軛嚙合。其齒形的結(jié)構(gòu)設(shè)計特點以及鏈輪工作面齒廓的設(shè)計可以保證滾子鏈鏈條和鏈輪在嚙合過程中具有小或負(fù)的嚙合壓力角，改善受力情況，提高承載能力，減少嚙入沖擊，最大限度的減少振動與噪音。因此，可以實現(xiàn)低振動、低噪音，適合高速傳動。鏈輪齒形非對稱修正方式與齒形鏈鏈條參數(shù)和鏈輪參數(shù)有關(guān)。
本發(fā)明的主要特點是傳動平穩(wěn)，噪聲低，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，特別適用于高速傳動。


圖1是傳統(tǒng)滾子鏈傳動的示意圖。
圖2是傳統(tǒng)滾子鏈嚙入沖擊示意圖。
圖3是本發(fā)明的高速傳動滾子鏈鏈輪齒廓曲線的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明的高速傳動滾子鏈鏈輪的齒形結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是本發(fā)明的鏈輪傳動時鏈條滾子漸進(jìn)嚙入的示意圖。
圖6、圖7是本發(fā)明的鏈輪傳動時滾子鏈嚙合無中心線橫向移動的示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和使用做進(jìn)一步說明。
圖1是傳統(tǒng)滾子鏈傳動的示意圖，用于發(fā)動機曲軸與凸輪軸之間配氣傳動。傳統(tǒng)的滾子鏈與鏈輪嚙合時，滾子是首先直接與鏈輪底部接觸，這必然會有接觸的突然性，產(chǎn)生沖擊。如圖2所示，鉸鏈A嚙入前，在M點速度同前一鉸鏈B速度Vb相同。一旦鉸鏈A同輪齒接觸，鏈輪上M點速度瞬間變?yōu)閂m。由速度Vb變?yōu)閂m時，造成鉸鏈與齒面的斜沖擊，沖擊速度為Vcm。
圖3給出了本發(fā)明的高速傳動滾子鏈鏈輪的齒廓曲線結(jié)構(gòu)，其齒形結(jié)構(gòu)如圖4所示。高速傳動滾子鏈鏈輪的齒形左右齒廓即工作面和非工作面為非對稱結(jié)構(gòu)，即左齒廓I與右齒廓II相對于齒根圓弧III中心與鏈輪中心連線(或延長線)nn非對稱。其單齒單側(cè)工作面齒廓如圖4由齒根段CD、導(dǎo)入段DE、工作段EF三段曲線組成，其中齒根段CD為圓弧，導(dǎo)入段DE為圓弧，工作段EF可以為漸開線、圓弧、二次曲線，或者為數(shù)段圓弧、二次曲線組成的復(fù)合曲線。工作面齒廓也可只有齒根段和工作段。非工作面即右齒廓II的曲線為圓弧。
上述具有非對稱左右齒廓結(jié)構(gòu)齒形的高速傳動滾子鏈鏈輪可以使?jié)L子逐漸嚙入鏈輪，類似傳統(tǒng)的漸開線齒輪嚙合，可以實現(xiàn)共軛嚙合，理論上實現(xiàn)零嚙入沖擊。圖5給出了本發(fā)明的鏈輪傳動時傳統(tǒng)鏈條滾子漸進(jìn)嚙入的示意圖，滾子1、2、3依次逐漸嚙入，無“嚙入的突然性”，無沖擊。圖6、圖7給出了本發(fā)明的鏈輪傳動時滾子鏈嚙合無中心線橫向移動的示意圖。圖6中所示鏈節(jié)4開始嚙入，鏈節(jié)5、鏈節(jié)6已經(jīng)嚙入完畢，鏈節(jié)軸中心G處于最高點。圖7中所示鏈節(jié)4繼續(xù)嚙入，鏈節(jié)軸中心G在上下位置保持不變，直至嚙入完畢。本發(fā)明的滾子鏈嚙合機理，無“多邊形效應(yīng)”，無橫向移動，傳動時鏈條緊邊保持上下位置不變，可最大限度的減少橫向振動以及由于“多邊形效應(yīng)”引起的從動鏈輪回轉(zhuǎn)振動，減少鏈條中心線位置周期性的變化，使鏈傳動中心線具有固定的位置，基本實現(xiàn)共軛嚙合。其齒形的結(jié)構(gòu)設(shè)計特點以及鏈輪工作面齒廓的設(shè)計可以保證滾子鏈鏈條和鏈輪在嚙合過程中具有小或負(fù)的嚙合壓力角，改善受力情況，提高承載能力，減少嚙入沖擊，最大限度的減少振動與噪音。因此，可以實現(xiàn)低振動、低噪音，適合高速傳動。
本發(fā)明涉及的高速傳動滾子鏈鏈條和鏈輪特別適用于摩托車和汽車曲軸與凸輪軸之間的配氣鏈傳動，以及機油泵鏈傳動。適合于代替齒型帶傳動，以具有較長的使用壽命，同時保證較小的沖擊振動和噪音。在各種高速動力機械特別是汽車發(fā)動機行業(yè)，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1.一種高速傳動滾子鏈鏈輪，其特征在于該鏈輪的齒形左齒廓(I)與右齒廓(II)相對于齒根圓弧(III)中心與鏈輪中心連線(nn)非對稱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速傳動滾子鏈鏈輪，其特征在于所述鏈輪的齒形左齒廓(I)由齒根段、導(dǎo)入段、工作段三段曲線組成，其中齒根段為圓弧，導(dǎo)入段為圓弧，工作段為漸開線、圓弧、二次曲線之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高速傳動滾子鏈鏈輪，其特征在于所述工作段為圓弧與二次曲線組成的復(fù)合曲線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速傳動滾子鏈鏈輪，其特征在于所述鏈輪的齒形左齒廓(I)由齒根段和工作段兩段曲線組成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高速傳動滾子鏈鏈輪。該高速傳動滾子鏈鏈輪的齒形左右齒廓為非對稱結(jié)構(gòu)，即左齒廓與右齒廓相對于齒根圓弧中心與鏈輪中心連線非對稱。鏈輪單齒單側(cè)工作面齒廓由三段曲線組成，其中齒根段為圓弧，導(dǎo)入段為圓弧，工作段為漸開線、圓弧、二次曲線之一或由數(shù)段圓弧、二次曲線組成的復(fù)合曲線。工作面齒廓也可由兩段曲線組成，即齒根段和工作段。本發(fā)明的鏈輪使鏈條滾子嚙入嚙出平穩(wěn)，沖擊振動和噪音小，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，適合高速運動。
文檔編號F16H55/02GK1844712SQ200610043948
公開日2006年10月11日 申請日期2006年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月15日
發(fā)明者王勇 申請人:山東大學(xué)