齿形链的变异机理及其关键设计技术

Variation theory and key design technology of silent chain proposed and studied of this project are new theory and new method to silent chain. They are new theory and method to realize the chain product innovation and they can also deeply decrease the noise of the silent chain, increase the fatigue strength and wear characteristics. It mainly studies the following contents. (1) Rigid-flexible transmission meshing theory of multivariant variation silent chain and sprocket is studied. Ordering rule of different meshing mechanism chain link is proposed. (2) The multivariant variation of silent chain and its variation rules are studied. Influencing characteristics of multivariant variation coupling effect to silent chain transmission performance are studied and analyzed. (3) Variation design method of silent chain is studied. Curve function of inner chain plate working profile is built. (4) Influencing rules of different variation features on center distance variation are studied. Rotary fatigue property, wear characteristics and noise characteristics under different variation features are investigated. The scientific value of this project is studying the main variation features and uncovering the variation rules under different variation conditions. Variation design method is put forward. The digital design and analysis platform of silent chain for realizing active variant design. The scientific silent chain system design theory is built. The key technology and its design method are mastered. The completely independent intellectual property protection can be realized. The research results will provide vital foundations for its industrialization.

本项目所提出并研究的齿形链变异机理及其关键设计技术，是可实现齿形链系列产品创新、显著降低齿形链噪声、提高齿形链疲劳强度与耐磨特性的新理论和新方法。重点研究：（1）多元变异齿形链与链轮刚柔体传动的啮合原理，提出不同啮合机制的链节排序规律；（2）研究齿形链多元变异特征及其变异规律，揭示多元变异的耦合效应对系统整体传动性能的影响特征；（3）研究齿形链变异设计方法，建立链板内侧工作齿廓曲线方程；（4）分析不同变异特征对系统中心距变动量的影响规律，研究不同变异特征条件下齿形链的回转疲劳特性、磨损特性与噪声特性。本项目的科学意义在于，通过研究齿形链的主要变异特征，揭示其多元变异条件下的变异规律，提出变异设计方法，建立可实现齿形链主动变异设计的数字化设计分析平台，构建科学的齿形链系统设计理论，掌握核心技术及其设计方法，以实现完全自主知识产权保护，为其产业化奠定必要的基础。

本项目主要研究了齿形链变异机理及其关键设计技术，取得一系列重要的研究成果，提出了齿形链内侧齿廓变异设计方法。根据链传动的啮合原理，求解了适用于双相传动的新型变异齿形链内侧齿廓曲线方程，建立了链板内侧齿廓的数学模型，构建了齿形链工作链板与渐开线链轮实现准共轭啮合的动力学模型，并将具有新型内侧齿廓的齿形链系统与未变异的齿形链系统作对比研究；研究了啮合机制变异对系统振动噪声的影响规律。基于多体动力学和有限元法研究了新型变异齿形链的振动特性和噪声特性。在研究齿形链啮合变异机制的基础上，对外啮合机制、内-外复合啮合机制的齿形链系统进行振动与噪声特性的对比研究；建立了齿形链磨损特性的磨损量模型。以齿形链系统啮合原理为基础，将动态啮合过程离散化，建立了链轮-链板啮合磨损量模型，实现磨损量的数值仿真，并通过实际试验台架的磨损实验，寻求磨损特性曲线，通过对磨损表面进行微观扫描，研究磨损形貌，探究磨损机制；提出了多相传动啮合设计方法。根据齿形链啮合原理，计算出了复相传动齿形链的主要设计参数，提出了复相传动齿形链各相链轮渐开线齿廓方程的计算方法以及齿形链-链轮-刀具系统的啮合设计方法；创新性的提出了一种新型双相正时套筒链传动系统。这种新型双相链传动系统通过改变每一相链轮的位置，可有效地降低套筒与链轮接触所产生的振动，在一定程度上抑制了传动噪声；基于多元变异的设计理念，提出了一种基于单齿链板的链传动系统。根据该系统的传动特点和齿形链啮合原理，研究了单齿链板和链轮的设计方法，并通过建立该链传动系统的多体动力学模型进行了仿真分析，探究该链传动系统设计的可行性和合理性。.通过以上研究成果，提出了齿形链的变异设计方法，并进行了一系列适用于不同主机“个性化”需求的齿形链产品变异设计、试制与实验研究，进一步完善了齿形链啮合机理及其关键设计技术，为后续的产品产业化奠定理论基础。