齿形链节距精度设计与试验

丁 颂

(长春师范大学工程学院，吉林长春 130032)

齿形链节距精度设计与试验

丁 颂

(长春师范大学工程学院，吉林长春 130032)

齿形链的长度精度是衡量链条使用寿命的一项重要指标。本文利用单一变量法，分析齿形链节距相对标准值的变化对齿形链紧边波动量显性指标的影响规律，通过齿形链的紧边波动量变化，指导齿形链节距公差和链长磨损伸长量的确定，以齿形链节距标准值为15.875mm为研究对象，通过仿真分析，满足一般工程需要。节距公差范围为15.860～16.030mm，通过噪声试验验证在这个范围内噪声平均值和波动幅值较小；节距大于16.030mm或小于15.860mm，噪声平均值明显增大，且噪声幅值波动较大，试验结果证明仿真分析的合理性。

齿形链；节距精度；噪声；紧边波动量

齿形链作为机械传动基础件之一，承载能力更强、噪声更低，被广泛应用于汽车制造和机械传动等领域。国内外学者对于齿形链的结构、运动特性和实验方法等做了大量研究，积累了大量的研究成果，但在研究过程中都假定链条节距为恒值。然而随着齿形链应用范围不断扩大，对传动速度和位置精度有了新的要求，齿形链的长度精度研究有了现实意义，在以往的齿形链传动研究中，对齿形链传动配合的公差带研究基本忽略。而在实际生产中发现，齿形链节距和链长的尺寸公差都影响着齿形链传动的精度。如何在保证经济条件下，选择更加精确合适的节距公差带和磨损伸长量控制范围，对齿形链的生产和使用寿命控制有着重要的意义。

图1 齿形链啮合仿真模型

1 建立齿形链仿真模型

运动学特性是影响齿形链传动系统的重用因素，齿形链传动系统在传动过程中，通过调节齿形链节距的变化，仿真分析齿形链紧边波动量具有重要的实践意义。

外啮合齿形链紧边波动量仿真模型如图1所示，该模型包括试验链条、主动链轮和从动链轮，链条的标准节距为15.875 mm，主从动链轮齿数均为25。主动链轮的转速为4π/Z度，仿真时间为1s，完成一个啮合周期。

2 链条紧边波动量仿真分析

为了研究齿形链节距尺寸公差和链长尺寸公差对链条波动的影响，在齿形链的标准参数的基础上调整对应参数并且进行比较分析。用链条中心线的最大波动量来衡量齿形链与链轮啮合的传动稳定性，简称紧边波动量，其表达式为：

Δh=hmax-hmin.

(1)

其中，hmax为链条中心波动的最大量值；hmin为链条中心波动的最小量值。

为了研究齿形链节距尺寸变动对齿形链紧边波动量的影响，在保证链板和导板的其它参数不变的条件下，节距为p=15.875mm的齿形链紧边波动量仿真分析如图2所示，紧边波动量为70mm，啮合平稳。取间隔量为0.015mm，变化范围为12.7～19.05mm。以15.875mm为中心，向两侧延伸，每一次对链节节距变化都导入到仿真模型中进行链条波动量的仿真模拟，直到链传动失效为止，计算每一次齿形链节距变化的链条紧边中心线的最大波动量，从中评估出齿形链节距尺寸变化对链条紧边波动量的影响。

图3 p=15.845mm一个啮合周期紧边波动量

图4 p=15.860mm一个啮合周期紧边波动量

图5 p=15.890mm一个啮合周期紧边波动量

图6 p=16.005mm一个啮合周期紧边波动量

图7 p=16.030mm一个啮合周期紧边波动量

图8 p=16.045mm一个啮合周期紧边波动量

由上面的仿真分析(图3～图8)得出，节距为15.845mm时紧边波动量为78mm，节距为15.860mm时紧边波动量为72mm，节距为15.890mm时紧边波动量为71mm，节距为16.005mm时紧边波动量为73mm，节距为16.030mm时紧边波动量为80mm，节距为16.045mm时紧边波动量为90mm。从一个啮合周期紧边波动量看齿形链节距为15.875mm时，齿形链的紧边波动量最小，运动最平稳。而在节距为15.860mm到16.005mm这个范围内，齿形链的波动量也较小，运动相对平稳。但当节距小于等于15.845mm或大于等于16.030mm时，齿形链的紧边波动量较大，同时运动波动较大。因此，可以根据使用需求确定节距的公差范围，对于精密传动，可以细化间隔量进行仿真分析。

3 试验分析

噪声是衡量齿形链传动特性的重要指标，为验证仿真分析的正确性，对节距为15.845mm到16.030mm每隔0.015mm，加工6组齿形链试样链进行噪声测试。试验在封闭力流链式试验台上进行，如图9所示，试验台两侧的主试链和陪试链均为相同节距链条，为保证试验准确性，链条节数均为90节，主从动轮齿数均为25，链条紧边张力为2kN，压力喷油润滑，试验时主动轮转速调到1000r/min，转速平稳，采用TES-1358音频分析仪测试，在齿形链整个传动系统中，齿形链的紧边啮入点噪声最大，噪声测试只针对每组链条的紧边啮入点噪声，在垂直主试链紧边啮入处10cm处进行测试。

图9 齿形链传动噪声试验

测试时，计时60s，每隔2s记录一次，同一组链条测试10次，测试噪声平均值：节距15.845mm样链噪声为95dB，节距15.860mm样链噪声为91dB，节距为15.875mm样链噪声为90.5dB，节距为16.005mm样链噪声为91.6dB，节距为16.030mm样链噪声为95.5dB。从测试结果可以看出，节距为15.875mm时试验链条噪声最小。当节距变大或变小时，噪声都有所增加，但在在节距为15.860mm到16.005mm范围内，噪声也较小，单次测量时，噪声波动幅值在0.5dB以内，但当节距小于等于15.845mm或大于等于16.030mm时，噪声明显增大，单次测量时，噪声波动幅值在2.1dB左右，试验结果与仿真结果相同，证明可以通过齿形链紧边波动的变化确定齿形链节距公差范围。

4 结论

通过仿真分析齿形链紧边波动量来给定齿形链的节距公差和控制齿形链磨损伸长量，以节距为15.875mm齿形链标准节距为研究对象，满足一般工程需求。获得的齿形链的节距范围15.860～16.005mm，根据精度要求可再细化仿真值，调整齿形链节距公差和控制齿形链磨损伸长量，台架噪声测试，验证仿真分析的正确性。

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[2]丁颂,杨树臣,张小奇,等.双节距分时啮合齿形链动态特性分析与试验[J].机械传动,2016,40(7):139-142,196.

[3]程亚兵,万嫩,孟繁忠,等.新型Hy-Vo齿形链系统建模及其动态特性分析[J].哈尔滨工业大学学报,2015,36(2):1-5.

[4]王文成,刘晓论,孙威,等.双节距齿形输送链条设计与试验[J].农业机械学报,2012,44(2):243-247.

DesignandExperimentofSilentChainPitchAccuracy

DING Song

(Changchun Normal University, Changchun Jilin 130032, China)

The length accuracy of the silent chains is an important indicator to measure the service life of the chain. This paper uses a single variable method to analyze the law that how about the silent chain pitch standard value change should be relative to silent chain tension edge fluctuating quantity, through changing edge fluctuation of the silent chain, to determined silent chain distance tolerance and chain length elongation. This paper chance the silent chain pitch standard value of 15.875mm as the research object, through the simulation analysis to meet the general needs of the project, the pitch of the tolerance range is 15.860～16.030mm, the noise test in this range the average noise value and the fluctuation amplitude is smaller, the pitch is greater than 16.030mm or less than 15.860mm, the average value of the noise increases obviously, and the noise amplitude fluctuations, the test results prove the rationality of simulation analysis.

silent chain; pitch accuracy; noise; tight edge fluctuation

TH132.45

A

2095-7602(2017)12-0025-05

2017-10-10

吉林省教育厅“十三五”科学规划研究项目“双节距分时啮合齿形链的设计方法与试验研究”(吉教科合字[2016]第391号)；长春师范大学自然基金资助项目“双节距分时啮合齿形链的设计方法及啮合研究”(201402824)；长春师范大学自然基金资助项目“齿形输送链啮合机理研究”(201506236)。

丁 颂(1984- )，男，副教授，博士，从事机械传动研究。