滾子鏈傳動系統(tǒng)動力學(xué)仿真建模本童滯采用多體汕力學(xué)仿真軟件對發(fā)劾機正時樁估動系統(tǒng)迎行建模，正利機購的作用是保證發(fā)曷J扒配氣與直火時間精確.箕沒計的憂劣對發(fā)動機的動力性、節(jié)能性、可靠性、振動.噪聲、排放等都有重大影響，正一時鏈傳動系統(tǒng)包括曲軸鏈輪、進弋四花輔謎輪、排氣凸輪軸鏈輪、救條、液壓我緊器卻固定導(dǎo)向板，本有將建立完整的正肘機物模鼠將漸開統(tǒng)鏈輪、外擺技組粒和短陶外擺線鏈輪導(dǎo)入到模型中，在］OOCir/imin—8OOCir；iriin不同轉(zhuǎn)速下*航比分折這二一利鏈軟的動態(tài)性能，為槌輪的設(shè)祚生產(chǎn)提供一定的依據(jù)+4.1正時鏈傳劫系毓的初步建立垂際發(fā)動機正時鏈傳動系統(tǒng)如圖4-1阮'在：￡——iffi牯鏈輪2——拽壓張緊器3——例定?序板4——進/凸費較鏈舵5——拌氣凸贛航鏈輪1^14-1正酎疑伯劫系統(tǒng)圖采用液壓瓶索器并紿令■固定罪板裝冠町附鏈傳動再到較為滿意的防提效果「這種緊密^在祉條膏的圄定導(dǎo)扳在坡條平穩(wěn)工作的’井不起到什么作用，只有在蝕條生成橫向振動時，導(dǎo)板才起到阻尼作用。在建立系統(tǒng)模型之前，我們先做以下幾點觀定：（D除卷條外，雙認系統(tǒng)中其他組成部分均為剛體，即曲軸鏈輪、進氣凸輪輔鏈輪、排氣心坨軸鏈輪、液壓張緊器和固定導(dǎo)向板在模型中均被認定為剛體，均可用仿肖軟件中一個質(zhì)量單元進行代替，而組成鏈條的每個漣節(jié).也都默認為剛體.（2）為便于建模及仿真.首先要確立一個整伸坐標系，我們將鏈輪分度圓所在的平面定義為Y?Z平面，以曲軸鏈輪的中心為整體坐標系的原點，并使得曲軸鏈輪圍繞X軸轉(zhuǎn)動，如圖4.2所示，X軸方向沿紙面向里.其次，為了在仿真軟件中便于輸入鏈輪、張緊器和導(dǎo)板的形狀，對于每個部件，要建立一個局部坐標系，局部坐標系的三個軸分別用A、B和C表示,局部坐標系的原點為各部件的轉(zhuǎn)動中心點。每個部件的局部坐標系并不完全相同，在下文中會有詳細闡述，但它們有一個共同點：即局部坐標系的A軸方向與整體坐標系的X軸方向平行。最后，定義逆時針方向為旋轉(zhuǎn)的正方向.此外，還要定義每個傳動系統(tǒng)組成單元的自由度，在本模型中，除了固定導(dǎo)板沒有自由度，其他部件均有繞X轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)的自W度。表4,曲鈕械輪和色輪軸鏈輪基本參教凸輪軸鏈輪曲輔鏈輪齒,（N）3819節(jié)距（P）9.525mm9.525mm浪子點徑（吊）6.35mm6.35mm輪齒垮度（B）10mm10mm齒頂圓直經(jīng)（V）120mm60.24mm齒根圓直徑（％）108.99mm51.52mm分度,直徑（d）115.34mm57.87mm在上述準備工作完成以后，開始正式建模，首先系統(tǒng)中有應(yīng)一個曲軸繾輪、兩個四輪軸鏈輪、液壓張緊器和固定導(dǎo)向板五個刖體，用五個成量單元來代替,鏈條用軟件中自帶的錠條模塊來代替，鏈條采用節(jié)距為9.525mm的短節(jié)距精密傳動滾子鏈，鏈節(jié)數(shù)為】12。曲軸鏈輪齒數(shù)為19,兩凸輪軸鏈輪齒數(shù)均為38,鏈輪體參數(shù)見表4?］。其次，根據(jù)鏈條長度和鏈輪參數(shù)，輸入傳動系統(tǒng)中各部分的中心點（指轉(zhuǎn)動中心點，也是各部件局部坐標系的原點）在整體坐標系中的坐標數(shù)值，X坐標值一概為0,如表4.2所示。表4.2住動系統(tǒng)各部件整體坐標位Y軸坐標值（m）Z蝴坐標值（m）曲軸骨輪0.00.0液壓米緊器-0.10.225進氣凸輪軸鏈輪-0.0580.3J5排氣凸輪軸鏈輪0.070315固定導(dǎo)板0.0550.057同時，我們還需要對鏈傳動系統(tǒng)冬組成部分的轉(zhuǎn)動慣S：迸行眼值。由于在后續(xù)建模工作中曲軸鏈輪會作為主動輪而被賦予一個旋轉(zhuǎn)激勵，這相當(dāng)于一個動態(tài)邊界條件。因此，曲軸鏈輪的轉(zhuǎn)動慣量僅需要一個非零虛擬值即可。固定導(dǎo)板的轉(zhuǎn)動慣成為。，因為它沒有自由度.其他轉(zhuǎn)動部件均需要繞X軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動憒量,經(jīng)計算，各部件的轉(zhuǎn)動噴量如表4.3所示。表4.3傳幼系統(tǒng)各部件轉(zhuǎn)動慣雄部件耕動曲軸鏈輪非零值進氣及拌氣凸輪軸鏈挖9.8576x10"液壓張素器1x10“固定導(dǎo)極0最后，定義固定導(dǎo)板和液壓張緊野的局部坐標。蟲于局部坐標系中A軸方向與乂軸方向一致，且各部件局部坐標系的原點在整體坐標系中的坐標值已在表4?2中予以說明。因此，在定義各部件局部坐標系肘，儀需要一個X軸方向的弟位向

量如一個方向點即可。X軸方向的單位向最定義A軸,將方向點和中心點相連即為R軸，在A軸和B軸確定后，C軸也就得到了?經(jīng)過計算，導(dǎo)板和張緊器的數(shù)據(jù)見表4.4。定好導(dǎo)板和張緊器局部坐標系后，仿真軟件經(jīng)過模型相切計算，會自動生成曲軸鏈輪和凸輪知^輪及鏈條的局部坐標系，無需手動定義。表4.4張您器和導(dǎo)板局部坐標系定義向命在整體坐標系中坐標《m)方向點在整體坐綠系中坐標(m)XYZXYZ戒壓張緊器10000.1-0.095固定導(dǎo)板10000.94174?0.33633在上述工作完成后，來，形成傳動部分模型，將曲軸鏈輪、凸輪軸鏈輪、張緊器和導(dǎo)板與鏈條連接起如圖4-2所示。圖4.2正時錠傳動系統(tǒng)模型示意圖4.2鏈輪齒形輸入在利用該軟件建立滾子鏈傳動多體動力學(xué)模型時，其中關(guān)鍵的一步就是快速、準確地將鏈輪齒席數(shù)據(jù)斌給模型中所定義的鏈輪模塊，這-步驟將關(guān)系到整個仿

其過程的準確性和高效性。在該仿真軟件中，共有三種齒形輸入方法：一般、點及圓弧和直線。一般式，可由一系列點定義-?個外形輪廊，在齒廊曲線上求取有限個點的坐標值.這些點稱為樣本點：以相鄰樣本點為直線段的端點，將所有樣本點連為一段折線，該折線即為饗入仿點軟件中的擬合逼近線。由于直線擬合遙近屬于一次逼近，相對于二次曲線逼近（指圓弧段擬合逼近）來說，誤茬較大。但是，可以通過采取增多樣本采祥點來彌補這個缺點；圓和點方式，可由可由單個的廢孤或點定義一個外形輪廓；圓弧和直線方式則同時借助回弧和直線來定義一個外形輪廓，采用有限段直線或者圓弧和直線組合的方式對需要輸入的復(fù)余曲線進行允許精度范圍內(nèi)的合理的擬合逼近，用多段圓弧或者宜線來代替原有夏雜的線進行動力學(xué)仿真，對IGB1244-85和D1N8196鏈輪，可采用圓弧和食線的方式進行輸入，如圖4.3和圖4.4。B虹B虹iRadus100W87704005885710059D5882000402W1005B9212003048300029900500565447?000320675A000544968-0003206755-000299005005654470030486-000402941005892120D59D5887-000487704005885710b）齒槽形狀a）齒魔信息圖4-3DIN8196鏈輪B|cRadius10005120800306875003111182b）齒槽形狀B|cRadius10005120800306875003111182000479370030740300046073300039047D029384040.0036590.02B808-0008320900002548300269324-000324096000256939-000524097-0002548300269324-000832098-0.0036S90.02880809-0.00390470.0293B40.004607310-00047937003074030031111811-00051208003068750a）齒明信息該仿真軟件具有根據(jù)齒數(shù)的自動陣列功能，因此用戶僅需要定義一個鏈輪齒槽的形狀即可。由于漸開線鏈輪、外擺線和短幅外建線鏈輪齒廓較為復(fù)朵，所以在本文中采用一般式。由于采用一般式輸入鏈輪齒廓，所以需要計算齒廓上一系列離散點的坐標值,樣本點越多，最終得到的鏈輪齒形誤差越小。本文中采取140點數(shù)據(jù)通近，以減小齒形誤差。通過MATLAB強大的數(shù)學(xué)計算功能，對樣本點的坐標值進行計算（52-531（1）在MATLAB界面中輸入鏈輪齒廊方程，計算離散點坐標值，并繪制齒槽形狀?齒槽形狀如圖4.5所示。圖4?5短幅外攏線曲軸鏈輪齒懵形狀（2）在確定完數(shù)據(jù)點后，將得到數(shù)值復(fù)般到記事本中，生成txt文件，并把該文件導(dǎo)入到仿真.軟件中，如圖4-6所示，同時，按照要求在仿真軟件中設(shè)宣好鏈輪的齒數(shù)、分度圓、鏈條節(jié)距等參數(shù)，最終得到斑輪齒槽形狀，圖4.6和圖4.7分別為短幅外擺線曲軸鏈輪和短喉外擺線凸輪軸鏈輪的樣本點坐標值和齒槽形狀。005T93W00?97>oowmOCC$?65IOO2W20CC95450S580039410CQ93a?0W9JT3C02923600?H15?0.G2907S0OM加002BM4005T93W00?97>oowmOCC$?65IOO2W20CC95450S580039410CQ93a?0W9JT3C02923600?H15?0.G2907S0OM加002BM4D020M0028SUOOM7W_3一亍。（0475_5_0X468^6T~0X4C2W00^15645BODCU3W7甘0X4?38?f<~0CG4S52?12^'000427682^OCGdZTWM0CG41W2飛5OOCWM690054055600WO!5?U17?8OOD5rSe56a)曲軸鎮(zhèn)輪部分樣本點坐標值b)曲轄鏈輪沃槽形狀圖4?6短幅外我線曲蛹萩輪恒&一?GCWW?CM^79!2tiOCMtOWCaSttM；_jowbr:玲a0004^4110??6O：QWWG??77"DOGa才100M3MTD0C4S72?00M2I9eoo&u^oc?om9^000<?SJoJdowjoH'tKS削"7?5CC4!W?，39婦370C5??4oowew0056T?DOWCW0056S13甫:o0C4fl?8>oo*co.jsJoaMO^00W?W"l^'eWS^e?D09O18Dnocc^^*owe?fD05TM5a)凸輪軸鏈輪部分樣本點坐標值b)凸輪軸鏈輪齒槽形狀43液壓張緊器和固定導(dǎo)板的建模與輸入鏈輪齒形一樣，對于張緊器和固定導(dǎo)板，較件中也設(shè)髯了三種輸入方法，由于導(dǎo)板和張緊器形狀遠比鏈輪齒廓簡單，所以采用圓孤和直線的方式即可。43.1液壓張肇器張緊器的位置及方位數(shù)據(jù)如圖4.8(a)所示，形狀如圖4.8(b)所示.L0190041710.0D5JD.1883310.W54390.0797113108觥3990.3457-0.0179741L0190041710.0D5JD.1883310.W54390.0797113108觥3990.3457-0.01797410G192230.0057-0.02W520G14910a）張紫苗方位數(shù)據(jù)Tenuan^iGudeb）張素器形狀示意圖4.3.2固定導(dǎo)板類似于液壓張緊器導(dǎo)鏈極，同樣按照軟件操作少驟.采用圓弧和直線的方式將關(guān)鍵邊界數(shù)據(jù)導(dǎo)入多體動力學(xué)仿真軟件，輸入固定導(dǎo)鏈板在全局坐標系中的位黃，局部坐標系向在等關(guān)很參數(shù)，模型便會在軟科中自動生成。圖4.9是固定導(dǎo)鏈板的剖分邊界數(shù)據(jù)以及其輸入軟件后的形狀圖。BCRadius1-0.0101750.16920.005BCRadius1-0.0101750.16920.0052-0.0151740.16409433-0.007121-0.0008810.054—?0.002136—…-0.00550a）固定導(dǎo)板方位數(shù)據(jù)b）導(dǎo)板形狀示意圖4.4鏈條建模在完成建立傳動系統(tǒng)、輸入齒形、張緊器和固定號板的建模工作以后，下一步便是對鏈條的建模工作.包括鏈條的基本參數(shù)，鏈條與其他部件的摩擦系數(shù)，確保鏈條與其他零部件保持相切等。4.4.1鏈條基本參致設(shè)置說條的基本參數(shù)包括鏈條的節(jié)距、內(nèi)外鏈節(jié)的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量及鏈案的預(yù)緊力。需要說明的是，在本文4.!節(jié)中定義了局部坐標系，對于鏈條來說，軟件會自動給每個鏈節(jié)生成局部坐標系，原點在鏈節(jié)幾何中心上，不需要手動添加，這樣，極大的方便了我們的建模工作。鏈條節(jié)距為9.525mm,外鏈節(jié)質(zhì)量為0.008kg,對A軸的轉(zhuǎn)動慣量為2.5x】（Tkgm2,內(nèi)鏈節(jié)的基本參數(shù)同外鏈節(jié)一致.為使模型盡量符合實際工況，應(yīng)讓鏈條和其他部件有合理的摩擦系數(shù)，包括內(nèi)外說節(jié)的摩擦系數(shù)。在實際工作條件F,鏈條使用時要添加潤滑油，因此，本文設(shè)置摩擦系數(shù)為0.05。同肘，為了使鏈條獲得足夠的預(yù)索力，往往需要通過液壓張緊器施加一定的預(yù)緊力。預(yù)緊力的施加將有效提高鏈傳動的性能，使得鏈條的松邊不致過松，防止產(chǎn)生抖動、跳齒和脫鋌。在本文正時機構(gòu)模型中，為保證系統(tǒng)在初始時的靜態(tài)平衡，根據(jù)正時機構(gòu)的實際工作條件，繾條需要施加的預(yù)緊力約為400N。4.4.2鏈條模型相切計算在給定鏈條的基本參數(shù)以后，我們需要運行仿真軟件的鏈條和切編輯器，用來確保鏈條圍繞曲軸鏈輪、凸輪軸鏈輪轉(zhuǎn)動，同時對鏈輪、鏈條的模型謎行檢查，確保所有的參數(shù)已被鼓值，保證參數(shù)設(shè)置的前后一致和合理性，詳細檢查張緊初期的相關(guān)數(shù)據(jù)是否正確。從而為后期的彷賓計算提供正確的模型。在運行完該編輯器后，若各項參數(shù)正確無誤，傳動模型會如圖4.10所示。'、圖4?】0鏈條相切模型4.5傳動軸、負載及旋轉(zhuǎn)激勵的添加在正稅I完成鏈條相切模型后，我們需要箜整個系統(tǒng)添加負載扭矩、旋轉(zhuǎn)激勵和傳動軸模塊。旋轉(zhuǎn)激勵模塊即為驅(qū)動裝置，由于在發(fā)動機正時鏈傳動系統(tǒng)中，曲軸鏈輪為主動鏈輪，帶動凸輪軸鏈輪排氣、遂氣，所以在本模型中，將旋轉(zhuǎn)激勵模塊與曲軸鏈輪相連接，并將傳動軸首.于兩者中間。在旋轉(zhuǎn)激勵模塊中，可以方便的設(shè)置需要仿其的轉(zhuǎn)速，同時可以設(shè)置是否為勻速轉(zhuǎn)動。需要注意的是，山于在4.1節(jié)中，我們己經(jīng)規(guī)定了旅轉(zhuǎn)的正方向是逆時針方向，所以在添加轉(zhuǎn)速時,要表明正負