CN102312690A - V型汽车发动机正时链系统的设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种V型汽车发动机正时链系统的设计方法，正时链条内凹垂度值的计算依据以下公式：h_n＝r_n[1-cos(α_n/2)]，式中：h对应正时链条内凹垂度值；r正时链与对应导轨接触的侧边圆弧的曲率半径；α正时链与对应导轨接触的侧边圆弧的弧度。上式中，正时链与导轨接触的侧边圆弧的半径r，即圆弧型导轨的曲率半径，该半径的计算依据以下公式：r_n＝(A_n/2)/sin(α_n/2)，式中：r正时链与对应导轨接触的侧边圆弧的曲率半径；A正时链与对应导轨接触的侧边圆弧的玄长；α正时链与对应导轨接触的侧边圆弧的弧度。采用该方法设计获得的V型汽车发动机正时链系统，提高了正时链条松边传动的平顺性，改善了正时链条松边受力，降低了振动和噪音。

Description

V型汽车发动机正时链系统的设计方法

技术领域

本发明属于汽车发动机正时链系统，具体涉及一种V型汽车发动机正时链系统的设计方法。

背景技术

近年来，随着汽车工业的飞速发展，发动机正时系统已越来越多的采用链传动取代正时齿带传动或齿轮传动，而较大排量较大功率的V型发动机，尤其是较大排量(4000CC以上)的V型柴油发动机的正时系统，目前大都采用齿轮传动，导致发动机正时系统体积庞大笨重、噪音大、振动大和使用寿命低等问题，制约了发动机整机性能的提高。正时链传动系统的尺寸紧凑，高可靠性、高耐磨性的显著特征是齿轮传动和齿带传动所不具备的，显示了其广阔的应用前景。

随着汽车发动机高性能、高寿命的发展要求，发动机链条正在朝着高强度、高耐磨性、高耐疲劳性、高使用寿命、低运行噪音的方向发展，要满足上述发展要求，链条的各零部件质量非常重要，因此各链条生产厂家，均在链条零部件质量的提高上加大投入，使得链条的质量稳步提高。V型汽车发动机正时链系统是一个动态的产品，其质量不仅取决于零部件自身的质量，以及链条各部件之间的装配连接状态，此外，由于V型汽车发动机正时链特殊的传动轨迹，正时链链条传动的路径设计、张紧度设计，直接影响发动机正时链传动过程的噪音大小、振动大小、传动的平顺性能，进而影响正时链系统的使用寿命。因此研究V型汽车发动机正时链的传动轨迹、张进度成为该技术领域的技术难题。

发明内容

为了克服现有技术领域存在的上述缺陷，本发明的目的在于，提供一种V型汽车发动机正时链系统的设计方法，

本发明设计的V型汽车发动机正时链系统，包括一个主动链轮、两个凸轮轴链轮、一个惰链轮、正时链、导轨和张紧器。两个凸轮轴链轮分别设置在主动链轮的两侧，三个链轮呈V型排列，正时链围绕在所述三个链轮上，导轨设置在链轮之间的正时链外侧。传动过程中，主动链轮沿逆时针方向转动，由于链条在传动时的受力不同，V型传动的正时链分为紧边、次紧边、松边。采用了有五个曲率半径圆弧组成的V型导轨，实现了V型传动；采用了大曲率半径圆弧的紧边导轨和次紧边导轨，并使正时链条在紧边和次紧边形成内凹的小垂度张紧，以提高链传动的平顺性，减小振动和降低噪音；采用了一个传动惰链轮，把正时链条的松边分为两端，设置了两个液压张紧器分别对正时链条进行张紧，减小了张紧器的工作行程，保证了正时链条在松边形成内凹的适度垂度张紧，提高了正时链条松边传动的平顺性，改善了正时链条松边受力，降低了振动和噪音。

本发明提供的V型汽车发动机正时链系统的设计方法，正时链条内凹垂度值的计算依据以下公式：h_n＝r_n[1-cos(α_n/2)]，

式中：h对应正时链条内凹垂度值；

      r正时链与对应导轨接触的侧边圆弧的曲率半径；

      α正时链与对应导轨接触的侧边圆弧的弧度。

上式中，正时链与导轨接触的侧边圆弧的半径r，即圆弧型导轨的曲率半径，该半径的计算依据以下公式：r_n＝(A_n/2)/sin(α_n/2)

式中：r正时链与对应导轨接触的侧边圆弧的曲率半径；

      A正时链与对应导轨接触的侧边圆弧的玄长；

      α正时链与对应导轨接触的侧边圆弧的弧度。

设置在正时链次紧边的V型导轨，采用有五级曲率半径圆弧组成，V型导轨的安装位置由这五级曲率半径圆弧的中心坐标O(x，y)确定，这五级曲率半径圆弧的中心坐标O(x，y)的计算方法如下：

设x₆＝0，y₆＝0时，

x₅＝(r₅-r₆)sin(α₆/2)，

y₅＝(r₅-r₆)cos(α₆/2)；

x₂＝(r₂-r₅)sin(α₅+α₆/2)+x₅＝(r₂-r₅)sin(7α₆/10)+x₅，

y₂＝(r₂-r₅))cos(α₅+α₆/2)+y₅＝(r₂-r₅))cos(7α₆/10)+y₅。

本发明提供的V型汽车发动机正时链系统的设计方法，其有益效果在于，提出了实现V型链传动新的设计方法和采用双张紧器张紧链条松边的新结构设计，并给出了正时链条内凹垂度值h_n和圆弧型导轨的曲率半径r_n的计算公式，采用该方法设计获得的V型汽车发动机正时链系统，解决了发动机因采用正时齿带传动或齿轮传动而导致的正时系统体积庞大笨重、噪音大、振动大和使用寿命低等问题，改善了正时链条受力，大大减小了正时传动的振动和噪音，提高了传动的平顺性能，提高了正时链系统的使用寿命。

附图说明

图1是本发明一个实施例的正时链系统整体结构示意图；

图2是图1中正时链各边垂度值的计算方法示意图；

图3是图1中V型导轨圆弧曲率半径r的计算方法示意图。

图中标注：

1.主动链轮；2.固定导轨；3.正时链；4.凸轮轴链轮；5.喷油嘴；6.侧导板组件，7.V型底部的中间导板组件；8.张紧导轨I；9.惰链轮；10.张紧导轨II；11.张紧器；12.紧边；13.次紧边；14.松边。

具体实施方式

下面参照附图，结合一个实施例，对本发明提供的V型汽车发动机正时链系统的设计方法进行详细的说明。

实施例

参照图1，本实施例是一种6000CC的V型柴油汽车发动机正时链系统，它包括一个主动链轮1、两个凸轮轴链轮4、一个惰链轮9、正时链3、喷油嘴5、导轨和张紧器11。两个凸轮轴链轮4分别设置在主动链轮1的两侧，三个链轮呈V型排列，正时链3围绕在所述三个链轮上，导轨设置在链轮之间的正时链外侧。

发动机工作过程中，主动链轮1沿逆时针方向转动，由于两个凸轮轴链轮4的受力不同，V型传动的正时链3分为紧边12、次紧边13、松边14。设置在正时链紧边12外侧的导轨为固定导轨2，设置在正时链次紧边13外侧的导轨为V型导轨，所述V型导轨包括三个导板组件，中间为是V型底部的中间导板组件7，两侧为对称设置的侧导板组件6。

它还包括惰链轮9，所述惰链轮9设置在正时链的松边14，把松边正时链分为两段，所述两段松边正时链外侧设有导轨。所述松边正时链外侧的导轨为张紧导轨，所述张紧导轨为一对，分别设置在惰链轮的两侧，分别是张紧导轨I 8、张紧导轨II 10，所述张紧导轨一端固定设置，另一端连接张紧器11。

参照图2、图3，本实施例的V型汽车发动机正时链系统的设计方法，导轨对正时链的传动进行定位，使正时链的紧边、次紧边以及惰链轮两侧的松边，分别形成内凹的小垂度张紧，正时链条内凹垂度值的计算依据以下公式：h_n＝r_n[1-cos(α_n/2)]，

式中：h对应正时链条内凹垂度值；

      r正时链与对应导轨接触的侧边圆弧的半径；

      α正时链与对应导轨接触的侧边圆弧的弧度。

依据以上公式，可以计算得出正时链的紧边、次紧边以及惰链轮两侧的松边的内凹垂度值：

h₁＝r₁[1-cos(α₁/2)]

h₂＝r₂[1-cos(α₂/2)]

h₃＝r₃[1-cos(α₃/2)]

h₄＝r₄[1-cos(α₄/2)]

正时链条在紧边和次紧边形成内凹的小垂度，其紧边垂度值h₁为相对应两轮中心距的5.2％，其次紧边垂度值h₂为相对应链轮和假想链轮中心距的5％。

正时链条在松边形成内凹的适度垂度，其松边垂度值h₃为相对应两轮中心距的8.6％，松边垂度值h₄为相对应两轮中心距的7.8％。

下面以正时链次紧边V型导轨为例，说明本实施例的正时链与导轨接触的侧边圆弧的半径r，即圆弧型导轨的曲率半径的计算方法：正时链与导轨接触的侧边圆弧的半径r，即圆弧型导轨的曲率半径，该半径的计算依据以下公式：r_n＝(A_n/2)/sin(α_n/2)

式中：r正时链与对应导轨接触的侧边圆弧的曲率半径；

      A正时链与对应导轨接触的侧边圆弧的玄长；

      α正时链与对应导轨接触的侧边圆弧的弧度。

V型导轨采用三个导板组件组成，如图1、图3所示，这三个导板组件分别是：一个是V型底部的中间导板组件7，另外两个是V型两侧对称的侧导板组件6。

B₁＝(35％-45％)B

A₆＝(35％-45％)B₁

A₅＝(55％-65％)(B₁-A₆)/2

B₂＝25-45mm

α₆＝35°-45°

α₅＝α₆/5

上式中：B-两凸轮轴的中心距，

        B₁-中间导板组件导向方向的长度，

        B₂-侧导板组件外测距导向圆弧切点的距离，

        A₆-中间导板组件导向的顶圆弧的玄长，

        A₅-中间导板组件导向的二级圆弧的玄长，

        α₅-中间导板组件导向的二级圆弧中心角，

        α₆-中间导板组件导向的顶圆弧中心角。

V型导轨采用了有五级曲率半径圆弧组成，依据上述公式可以得出：

r₆＝(A₆/2)/sin(α₆/2)

r₅＝(A₅/2)/sin(α₅/2)＝(A₆/2)/sin(α₆/10)

r₂＝(A₂/2)/sin(α₂/2)

上式中：r₂-V型导轨左右侧各有一级圆弧曲率半径，

        r₅-V型导轨左右侧各有一级圆弧曲率半径，

        r₆-V型导轨顶圆弧曲率半径，

V型导轨采用了有五级曲率半径圆弧组成，这五级曲率半径圆弧的中心坐标O(x，y)，见图3所示：

设x₆＝0，y₆＝0时，

x₅＝(r₅-r₆)sin(α₆/2)，

y₅＝(r₅-r₆)cos(α₆/2)；

x₂＝(r₂-r₅)sin(α₅+α₆/2)+x₅＝(r₂-r₅)sin(7α₆/10)+x₅，

y₂＝(r₂-r₅))cos(α₅+α₆/2)+y₅＝(r₂-r₅))cos(7α₆/10)+y₅。

这样就确定了V型导轨的安装位置。

Claims (3)

1.一种V型汽车发动机正时链系统的设计方法，V型汽车发动机正时链系统包括一个主动链轮、两个凸轮轴链轮以及围绕在三个链轮上的正时链，两个凸轮轴链轮分别设置在主动链轮的两侧，呈V型排列，导轨设置在链轮之间的正时链外侧，使正时链的紧边、次紧边、松边分别形成内凹的小垂度张紧，其特征在于，正时链条内凹垂度值的计算依据以下公式：h_n＝r_n[1-cos(α_n/2)]

式中：h对应正时链条内凹垂度值；

      r正时链与对应导轨接触的侧边圆弧的曲率半径；

      α正时链与对应导轨接触的侧边圆弧的弧度。

2.根据权利要求1所述的V型汽车发动机正时链系统的设计方法，其特征在于，正时链与导轨接触的侧边圆弧的半径r，即圆弧型导轨的曲率半径，该半径的计算依据以下公式：r_n＝(A_n/2)/sin(α_n/2)

式中：r正时链与对应导轨接触的侧边圆弧的曲率半径；

      A正时链与对应导轨接触的侧边圆弧的玄长；

      α正时链与对应导轨接触的侧边圆弧的弧度。

3.根据权利要求1所述的V型汽车发动机正时链系统的设计方法，其特征在于，设置在正时链次紧边的导轨为V型导轨，采用有五级曲率半径圆弧组成，V型导轨的安装位置由这五级曲率半径圆弧的中心坐标O(x，y)确定，这五级曲率半径圆弧的中心坐标O(x，y)的计算方法如下：

设x₆＝0，y₆＝0时，

x₅＝(r₅-r₆)sin(α₆/2)，

y₅＝(r₅-r₆)cos(α₆/2)；

x₂＝(r₂-r₅)sin(α₅+α₆/2)+x₅＝(r₂-r₅)sin(7α₆/10)+x₅，

y₂＝(r₂-r₅))cos(α₅+α₆/2)+y₅＝(r₂-r₅))cos(7α₆/10)+y₅。

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