基于刚柔混合动力学技术的齿形链接触特性研究
本文关键词:基于刚柔混合动力学技术的齿形链接触特性研究 出处:《吉林大学》2011年硕士论文 论文类型:学位论文
更多相关文章: 齿形链 多刚体动力学 多柔体动力学 接触动力学 磨损表面形貌
【摘要】:随着高速链传动技术的不断发展,以及汽车发动机越来越高的可靠性要求,链传动在汽车行业的应用不断增多。由于齿形链具有尺寸紧凑、噪音低、耐磨性强、可靠性和传递功率高等优点,近年来,被广泛地应用于汽车发动机的正时传动、机油泵传动、平衡轴传动等系统中。齿形链有着特殊的结构形式及啮合机理,因而,对其传动过程中的接触动态特性进行研究具有重要的理论意义与学术价值。 本文在查阅与研究国内外链传动的动态特性分析、多刚体、多柔体及接触动力学等相关文献的基础上,结合国家自然科学基金“新型高速齿形链啮合原理及其研究方法”,采用多刚体多柔体混合动力学技术,对圆销式齿形链的动态接触特性进行了深入的研究。 论文首先依据相关的文献资料,深入分析了链传动行业的发展现状与未来趋势、以及国内外多体动力学的研究现状;结合相关的图片和表格,介绍了链传动行业的现行规范以及齿形链传动的运动学特点;根据链传动过程中速度变化的关系,建立销轴之间的运动学方程,解释了多边形效应产生的机理;在详尽阐述了多体动力学分析的理论基础和迭代算法的基础上,结合建模软件CATIA与多体动力学分析软件RecurDyn对汽车发动机正时链系统中的工作链板与销轴进行了三维建模及刚柔混合动力学分析;通过销轴与链板表面形貌的微观分析,与仿真得到的相同位置的应力云图及受力曲线进行了比较,取得了预期的结果。 本文着重介绍了多体动力学分析的过程,首先利用CATIA三维建模软件对圆销式齿形链的销轴及链板进行建模,利用多体动力学软件RecurDyn,在考虑销轴与链板孔间隙的情况下,根据圆销式齿形链传动的实际工况,建立了链条仿真所需的边界条件,并对链板啮入链轮这一过程进行仿真。仿真过程中对销轴及链板进行了柔性化处理,分别分析了销轴与链板在接触过程中的应力变化规律。并结合实验数据,得到了如下结论: 1.销轴与工作链板之间、工作链板与链轮轮齿之间的接触部分的压应力较大,是最容易出现疲劳磨损的部位。 2.外啮合齿形链在啮合过程中受到的来自链轮轮齿面的冲击比内外复合啮合齿形链的要大。 3.利用JSM-5310型电子扫描显微镜得到的销轴与链板的磨损形貌也在一定程度上为以上两点结论提供了事实依据。 基于刚柔混合动力学技术对销轴及链板进行动态接触应力分析是本文的主要创新点,为今后研究齿形链的啮合受力过程提供了新的方法;为设计新型齿形链提供了参考依据。同时,销轴与链板磨损的微观分析结果也验证了本文所提出并建立的多刚体多柔体动力学模型的科学性和实用性。综上,本文的研究内容及研究成果具有重要的学术价值与工程应用意义。
[Abstract]:With the continuous development of high-speed chain transmission technology, and the reliability of the automobile engine is more and more high requirements, application of chain drive in the automotive industry increased. Because of its compact size, low noise gear chain, strong wear resistance, high reliability and power transmission advantages, in recent years, is widely used in automobile engine timing drive, drive pump, balance shaft drive system. The toothed chain has a special structure and the meshing mechanism, therefore, the research has theoretical significance and academic value of the dynamic characteristics of the contact in the transmission process.
Analysis of multi rigid body dynamic characteristics research at home and abroad on the basis of the chain drive and the basis of multibody dynamics and contact the relevant literature, combined with the National Natural Science Fund "the new high speed gear chain meshing principle and research method, the rigid and the flexible multi-body dynamics, the dynamic contact characteristics of pin type of tooth chain are studied.
Firstly, on the basis of the relevant literature, in-depth analysis of the current situation and future trend of the development of the industry chain, and research status quo of multi body dynamics; combined with the relevant pictures and forms, introduces the current standard chain drive industry and sports gear chain transmission characteristics; according to the speed change in the process of chain drive the establishment of the kinematics equation of the pin shaft, the mechanism of the polygon effect; in elaborating the theoretical foundation and the iterative algorithm of multi body dynamics analysis on the combined modeling software CATIA and multi-body dynamics analysis software RecurDyn, the three-dimensional modeling and analysis of rigid flexible hybrid automobile engine timing chain plate and pin shaft chain system; through the analysis of micro pin and the plate surface, the same position with the simulation results of the stress nephogram and stress. The line was compared and the expected results were obtained.
This paper introduces the process of dynamic analysis, using CATIA 3D modeling software of the round pin tooth chain pin shaft and chain plate are modeled using multi-body dynamics software RecurDyn, considering the situation with the chain plate hole clearance pin shaft, according to the actual condition of circular pin gear chain transmission to build up the chain, the boundary conditions of simulation, and the chain plate mesh in this process is simulated. The simulation process chain of the pin and the plate of flexible treatment, respectively analyzes the pin and the plate in the process of contact stress variation. Combined with the experimental data obtained. The conclusions are as follows:
Between the 1. pin axis and the working chain plate, the contact part between the working chain plate and the sprocket tooth is more stressed, which is the most vulnerable part of the fatigue wear.
The impact of the 2. outer meshing tooth chain in the meshing process is larger than that of the internal and external meshing tooth chain.
3. the wear morphology of the pin and chain plate obtained by JSM-5310 electron scanning microscope also provides a factual basis for the above two points.
Hybrid rigid flexible dynamic technology for dynamic contact of the pin and the plate stress analysis is the main innovation of this paper is based on study the meshing tooth chain stress process provides a new method; provides reference for the design of a new silent chain. At the same time, the pin shaft and the microscopic analysis results of chain plate wear also verified the multi rigid multi-body dynamics model presented in this paper and the establishment of the scientific and practical. Therefore, it has important academic value and engineering significance to research contents and results of this research.
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TH132.45
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本文编号:1392809
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