Vilken effekt har tanddesignen för kuggremmen på transmissionsprestanda

De kuggrem är en kritisk komponent i valvetrainen för bilmotor, ansvarig för att exakt synkronisera rotationen av vevaxeln och kamaxeln. Dess tandprofil bestämmer inte bara meshingegenskaperna för bältet och tidskivan (kedjehjulet), utan påverkar också direkt effektiviteten, buller, hållbarhet och underhållskostnader för drivlinan.

Kärnmål och utmaningar med tandprofildesign

De core of a timing belt drive lies in achieving zero-slip synchronous transmission. Tooth profile design must balance the following key objectives:

Tidnoggrannhet: Säkerställer en konstant fasskillnad mellan vevaxeln och kamaxeln under hela den operativa cykeln.

Belastningskapacitet: Bältet måste pålitligt överföra det vridmoment som krävs för att driva kamaxeln, särskilt under hög hastighet och belastningsförhållanden.

Buller och vibrationsminskning: Optimerar meshingprocessen för att minska brus som genereras av påverkan och friktion.

Serviceliv: Maximerar slitage och trötthetsresistens hos bältet och remskivan.

Analys av vanliga tandprofiler och deras transmissionsegenskaper

Timingbältesprofiler har främst utvecklats från trapezoidala till cirkulära bågständer, varje design presenterar distinkta överföringsfördelar och begränsningar.

1. Trapezoidal tand

Detta är den tidigaste synkrona bältesdesignen.

Överföringsegenskaper: Trapezoidal tänder har raka sidoväggar, och vid meshing bärs lasten främst av sidorna och toppen av tänderna.

Effekter:

Stresskoncentration: Stresskoncentration är en stor nackdel med trapezoidala tänder, som förekommer vid tandrötterna och tandhörnen. Höga spänningar kan lätt leda till sprickbildning av bälte, särskilt i tunga belastning eller höghastighetsapplikationer, vilket begränsar deras lastbärande kapacitet.

Skjuvhållfasthet: Tapezoidala tänder har relativt svag skjuvmotstånd, vilket gör dem mottagliga för skjuvning vid sin bas.

Överföringsnoggrannhet: På grund av det stora motspelet genereras spel och påverkan lätt när lastriktningsomkopplare, som påverkar överföringsnoggrannheten och stabiliteten.

Tillämpningar: Med ökningen av motorns kraft och komplexitet har användningen av trapezoidtänder i moderna fordonssystem minskat avsevärt, vilket blir vanligare i låghastighets, lågbelastade industriella tillämpningar.

2. Kröklig tand

Kurvilinära tänder är mainstream -designen för moderna kuggrem, inklusive varianter som ** HTD (High Torque Drive) ** och ** STD (Super Torque Drive).

Överföringsegenskaper: Den släta, cirkulära tandprofilen ger mer enhetlig belastningsfördelning. Under meshing anpassar remskivprofilen nära med remtandprofilen.

Effekter:

Stressfördelning: krökta tänder fördelar stress från koncentrerad stress vid tandhörnet till hela tandytan och tandroten. Detta förbättrar bältets trötthetslivslängd och vridmomentförmåga. Deras bredare och tjockare tandrotdesign ger betydligt högre skjuvhållfasthet än trapesformade tänder.

Överföring Joice: Curvilinear tänder erbjuder jämnare rullning in och ut ur meshing, vilket effektivt minskar meshingchocken. Detta minskar direkt systemets vibration och driftsljud, vilket förbättrar NVH (brus, vibration och hårdhet).

Positioneringsnoggrannhet: På grund av deras ökade radiella och axiella styvhet under meshing kan bågformade tänder upprätthålla utmärkt synkroniseringsnoggrannhet medan det överför högt vridmoment.

Applikationer: Används allmänt i moderna fordonsmotor -tidssystem, som kräver hög precision, hög vridmomentöverföring och lågt brus.

3. Förbättrade bågformade tand (såsom parabolidtänder och modifierade spiralformade tand)

För att ytterligare optimera prestandan för bågformade tänder har tillverkarna utvecklat en mängd förbättrade tandprofiler.

Överföringsegenskaper: Dessa tandprofiler optimerar vanligtvis tandprofilgeometri baserat på bågformen för att ytterligare minska polygonala och flödeseffekter under meshing.

Effekter:

Brusreducering: Utformad för att uppnå tystare drift. Till exempel optimerar vissa mönster komprimering och frigöring av luft mellan tänderna genom att ändra tandomslagvinkeln, vilket effektivt minskar högfrekvensbruset.

Dermal Management: Optimizing the tooth profile helps dissipate heat, reducing thermal aging of the belt during high-speed operation, and indirectly improving durability.

Högfrekventa vibrationer: Dessa avancerade tandprofiler absorberar och sprider högfrekventa vibrationer som genereras av ValVetrain under krävande motorns driftsförhållanden.