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原文传递混合动力乘用车用发动机正时齿形链系统设计

论文题名：	混合动力乘用车用发动机正时齿形链系统设计
关键词：	混合动力乘用车;发动机;正时齿形链;机油泵齿形链;优化设计
摘要：	混合动力乘用车凭借优良的燃油经济性和接近纯电动汽车的驾驶性能在市场中越来越占据主流地位，传统的全工况发动机在混合动力系统的新工况下不能发挥高效优势，为此各大厂商通过改进设计、降低摩擦损失等多种新技术手段研发出多款针对混合动力工况优化后的超高热效率发动机。然而，作为发动机重要组成部分的正时齿形链系统尚缺乏针对混合动力工况的改进工作，在降低机械损失和提高热效率及NVH性能方面仍有进步空间。本文基于某款混合动力乘用车用发动机的技术特点和工况，对正时齿形链系统和机油泵齿形链的改进设计工作开展了研究。　　论文首先介绍了混合动力乘用车用发动机以及齿形链国内外研究进展，在此基础上阐述了论文研究工作的意义与背景。之后简要介绍了混合动力系统的相关基础知识，结合混合动力乘用车用发动机的工况特点和技术改进提出了混合动力乘用车用发动机正时齿形链系统和机油泵齿形链系统的设计思路。　　按照某主机厂提出的某款混合动力乘用车用发动机正时齿形链系统和机油泵齿形链系统的设计要求，根据齿形链啮合原理和文中提出的设计方法进行了链系统的参数设计，建立了正时齿形链系统和机油泵齿形链系统的几何模型。结果表明，通过重新设计链板齿廓并结合混合动力乘用车发动机的工况对链条进行结构调整，在满足强度要求的前提下使链系统减重25%左右，有利于减小机械损失，提高响应速度。另外，混合动力工况下，发动机正时齿形链系统啮合频率从200Hz~2000Hz变为400Hz~1500Hz，更加避开链系统较低的低阶固有频率，而零件质量的下降使其固有频率更加避开较高的啮合频率，发动机NVH性能更有保障。　　建立了正时齿形链系统和机油泵齿形链系统的动力学模型，在更接近实际工况的负载设定下研究其动态性能。通过仿真分析系统中链板运动轨迹、链节之间的张力、张紧器张紧力以及瞬时传动比的变化规律，结果表明：小节距链板配合内外复合啮合机制的齿形链系统具有良好的传动特性，多边形效应不显著，运转轨迹偏差极小，传动比误差基本保持在0.5%以内，最大不超过1%，紧边的最大张力安全系数满足抗拉强度要求，运转平稳可靠，在混合动力工况下具有极好的动态性能。　　在上述工作基础上，利用刚柔耦合技术分析链板和销轴在链传动系统工作过程中的应力变化规律，以啮合过程为重点分析了链板和销轴应力在时间和空间上的分布情况。结果表明，内外复合啮合机制能够很好体现其优越性，链板疲劳破坏薄弱点发生在链板胯部位置及销轴孔Y方向位置，销轴疲劳薄弱点发生在剪切面附近，但其应力极值均满足材料强度要求；利用寿命分析模块预测了链板和销轴应力循环次数，结果表明疲劳寿命可以覆盖发动机全寿命周期，相对链板，销轴是链条的薄弱环节。　　综上所述，本文所提出的齿形链系统设计方法切实可行，据此设计的正时齿形链系统和机油泵齿形链系统传动特性良好，满足设计强度要求，疲劳寿命可以覆盖发动机全寿命周期，NVH性能进一步提高。
作者：	朱凯宏
专业：	机械工程
导师：	程亚兵
授予学位：	硕士
授予学位单位：	吉林大学
学位年度：	2022