心形孔Hy-Vo链轮和链轮滚刀的优化啮合设计

1.啮合设计体系

基于Hy-Vo齿形链与链轮刚柔传动的啮合原理和链轮滚刀与链轮的滚切原理，将Hy-Vo齿形链工作链板齿形视作滚刀法向齿形，如图4-32所示，建立以链轮中心为坐标原点，过链轮轮齿的对称中心线为纵坐标，过链轮中心且垂直于链轮轮齿对称中心线的直线为横坐标的Hy-Vo齿形链-链轮-刀具齿条的啮合设计直角坐标系，将以链轮分度圆d与链轮齿槽对称中心线的交点为极点、齿槽对称中心线为极轴的极坐标系连接在上述直角坐标系上，从而构建了Hy-Vo齿形链的啮合设计体系。

在上述啮合设计体系中，作为极轴的齿槽对称中心线是Hy-Vo齿形链啮合设计的重要基准之一，即Hy-Vo齿形链围链后相邻链节铰链副中心（即O-O延长线的交点）必须在齿槽对称中心线上，此时相邻链节铰链副中心也就是“缠绕圆”与齿槽对称中心线的交点。由此可见，随着“缠绕圆”的变化，交点在齿槽对称中心线（极轴）上移动。同理，随着滚刀法向齿距的变化，滚刀节线与齿槽对称中心线的交点位置也在变动，则滚刀加工链轮的啮合位置也随之变化。

2.啮合设计计算

已知Hy-Vo齿形链基本节距p=9.525mm，工作链板齿形半角α=30°，基准边心距f=4.25mm，其工作链板心形孔的基准圆的圆心距A=9.68mm，两个异形销轴相接触表面的曲率半径r=6.60mm，工作链板心形孔基准圆圆心至异形销轴相接触表面的距离S_m=0.06mm，异形销轴在链板孔内的定位偏置角γ=4°；链轮齿数z=35，链轮基本节距p₁=9.525mm，压力角α₁=31.5°。

由式（4-7）计算可得：p′=9.528mm。

图4-32 心形孔Hy-Vo齿形链-链轮-刀具齿条啮合示意图(www.xing528.com)

当Hy-Vo齿形链链节围在链轮轮齿上定位时，，则分别由式（4-8）、式（4-9）、式（4-12）计算可得：p″=9.5569mm，f₂=4.3033mm。

令滚刀法向齿形角α₂=α=30°，由于α₁≠α，则由Hy-Vo齿形链链轮与刀具齿条的共轭啮合条件可得，m₂=2.9850mm。

假设的Hy-Vo齿形链的初始节距p₀=p₂=9.3778mm，则其节距增量Δp=p″-p₀=0.1791mm，当量边心距增量，由此可求得假设的Hy-Vo齿形链初始当量边心距f₀=f₂-Δf=3.8833mm。

由式（4-22）计算可得加工Hy-Vo齿形链链轮时的变位系数x=-1.2885，令d_R=5.225mm，则由式（4-20）计算可得Hy-Vo齿形链链轮的量柱测量距M_R=103.661mm。由此可见，加工出来的Hy-Vo齿形链链轮是一种大负变位的渐开线齿形的链轮。

3.试验验证

为了验证基于心形孔的Hy-Vo齿形链的啮合分析及其设计方法的科学性和可行性，在封闭力流式齿形链高速试验台上进行了171h的运转试验。

试验过程中，Hy-Vo齿形链与链轮的啮合传动平稳，试验171h后的磨损伸长率仅为ε=0.264%，表明了基于心形孔的Hy-Vo齿形链的啮合分析及其设计方法是科学的，也是切实可行的。同时，试验研究表明，心形孔Hy-Vo齿形链工作链板孔的外侧曲线与异形销轴相接触的面积，比圆形基准孔和长腰形孔Hy-Vo齿形链的接触面积大，因而接触比压相对较小，有利于提高其耐磨性能。