專利名稱：高速傳動滾子鏈鏈輪的制作方法
技術領域：
本發明涉及適合高速鏈傳動的滾子鏈鏈輪，屬于鏈輪技術領域。
背景技術：
汽車的性能主要取決于發動機，發動機的質量依賴于各關鍵部件的質量，正時(或稱配氣)機構是發動機內部的關鍵部件之一，汽油發動機均需高速正時機構。汽車發動機正時機構一般采用齒形帶。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，否則一旦斷裂會嚴重損壞發動機。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勢。但是，汽車發動機鏈條(正時鏈和機油泵鏈)其主動鏈輪轉速可高達7,000r/min，摩托車發動機正時鏈主動鏈輪轉速可高達10,000r/min，已遠超出傳統鏈傳動功率曲線所限定的極限轉速。
傳統滾子鏈鏈輪的標準齒形由三段圓弧組成，其嚙合過程屬于非共軛嚙合。由于傳統滾子鏈傳動的振動與噪音，按國家標準設計的滾子鏈傳動一般只能用于轉速2500r/min以下。產生振動與噪音的原因主要有多邊形效應和嚙入沖擊。由于存在“多邊形效應”和嚙入瞬間的沖擊效應，傳統的鏈傳動難以適合發動機正時機構高速、低振動、低噪聲的要求。
多邊形效應，也即滾子鏈條的節距線與鏈輪的節圓交替的相割或相切，其鏈條中心線位置周期性的變化，產生橫向移動。傳動鏈的線速度與從動輪角速度會因此發生周期性的變化，這種變化對于傳遞運動為主的鏈傳動與輸送鏈工作時產生較大的影響，會嚴重損害發動機配氣鏈傳動的同步性與均勻性。
傳統滾子鏈傳動如圖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點速度瞬間變為Vm。由速度Vb變為Vm時，造成鉸鏈與齒面的斜沖擊，沖擊速度為Vcm。
發明內容
本發明在于克服上述傳統滾子鏈的不足，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。
本發明采用以下技術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構，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。其單齒單側工作面齒廓即左齒廓由齒根段、導入段、工作段三段曲線組成，其中齒根段為圓弧，導入段為圓弧，工作段為漸開線、圓弧、二次曲線之一或者是由數段圓弧、二次曲線組成的復合曲線。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構齒形的鏈輪可以使滾子逐漸嚙入鏈輪，類似傳統的漸開線齒輪嚙合，可以實現共軛嚙合，理論上實現零嚙入沖擊。其嚙合機理，無“多邊形效應”，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”引起的從動鏈輪回轉振動，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，基本實現共軛嚙合。其齒形的結構設計特點以及鏈輪工作面齒廓的設計可以保證滾子鏈鏈條和鏈輪在嚙合過程中具有小或負的嚙合壓力角，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和鏈輪參數有關。
本發明的主要特點是傳動平穩，噪聲低，結構簡單，工作可靠，特別適用于高速傳動。
圖1是傳統滾子鏈傳動的示意圖。
圖2是傳統滾子鏈嚙入沖擊示意圖。
圖3是本發明的高速傳動滾子鏈鏈輪齒廓曲線的結構示意圖。
圖4是本發明的高速傳動滾子鏈鏈輪的齒形結構示意圖。
圖5是本發明的鏈輪傳動時鏈條滾子漸進嚙入的示意圖。
圖6、圖7是本發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
下面結合附圖和實施例對本發明的結構和使用做進一步說明。
圖1是傳統滾子鏈傳動的示意圖，用于發動機曲軸與凸輪軸之間配氣傳動。傳統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點速度瞬間變為Vm。由速度Vb變為Vm時，造成鉸鏈與齒面的斜沖擊，沖擊速度為Vcm。
圖3給出了本發明的高速傳動滾子鏈鏈輪的齒廓曲線結構，其齒形結構如圖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構，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。其單齒單側工作面齒廓如圖4由齒根段CD、導入段DE、工作段EF三段曲線組成，其中齒根段CD為圓弧，導入段DE為圓弧，工作段EF可以為漸開線、圓弧、二次曲線，或者為數段圓弧、二次曲線組成的復合曲線。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構齒形的高速傳動滾子鏈鏈輪可以使滾子逐漸嚙入鏈輪，類似傳統的漸開線齒輪嚙合，可以實現共軛嚙合，理論上實現零嚙入沖擊。圖5給出了本發明的鏈輪傳動時傳統鏈條滾子漸進嚙入的示意圖，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4開始嚙入，鏈節5、鏈節6已經嚙入完畢，鏈節軸中心G處于最高點。圖7中所示鏈節4繼續嚙入，鏈節軸中心G在上下位置保持不變，直至嚙入完畢。本發明的滾子鏈嚙合機理，無“多邊形效應”，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”引起的從動鏈輪回轉振動，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，基本實現共軛嚙合。其齒形的結構設計特點以及鏈輪工作面齒廓的設計可以保證滾子鏈鏈條和鏈輪在嚙合過程中具有小或負的嚙合壓力角，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，可以實現低振動、低噪音，適合高速傳動。
本發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動機行業，具有十分廣闊的應用前景。
權利要求
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.根據權利要求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、導入段、工作段三段曲線組成，其中齒根段為圓弧，導入段為圓弧，工作段為漸開線、圓弧、二次曲線之一。
3.根據權利要求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合曲線。
4.根據權利要求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構，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。鏈輪單齒單側工作面齒廓由三段曲線組成，其中齒根段為圓弧，導入段為圓弧，工作段為漸開線、圓弧、二次曲線之一或由數段圓弧、二次曲線組成的復合曲線。工作面齒廓也可由兩段曲線組成，即齒根段和工作段。本發明的鏈輪使鏈條滾子嚙入嚙出平穩，沖擊振動和噪音小，結構簡單，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 優先權日2006年5月15日
發明者王勇 申請人:山東大學