链轮是最基本的机械零件之一,在链传动装置中起着传递动力及运动的作用。目前链轮的齿廓多采用锻坯切削方式加工,存在切削余量大、材料利用率低、生产效率低及力学性能下降等问题。提出采用闭式模锻工艺直接成形链轮齿形,以实现锻件齿廓不再切削加工而直接达到链轮产品对齿廓尺寸的精度要求;考虑影响锻件尺寸的若干因素,给出了链轮闭式模锻成形模具齿形型腔精确设计方法。采用齿廓型腔尺寸精确设计的成形模具进行了某型号链轮闭式模锻成形实验,并与常规设计进行了对比。结果表明,所建立的链轮闭式模锻成形模具齿形型腔精确设计方法具有较高的准确性,能够实现链轮齿形不再加工的模锻成形精度要求。本文中建立的齿廓型腔尺寸精确设计方法可为其他齿类锻件精密模锻模具齿廓型腔的精确设计提供参考。

对链条压出力理论进行了深入研究,并针对链条过盈配合特点,对理论计算方法进行了优化,引入应力集中影响系数,减小了理论计算结果与实际试验之间的误差。同时,基于优化后的理论计算方法进行了ABAQUS有限元仿真分析和试验验证,进一步证明了该方法的通用性和有效性,为链系统压出力的计算提供了一种更加接近实际试验结果的理论计算方法。

针对链条疲劳寿命可靠性设计求解复杂、试验周期长、试验成本高等问题,在ABAQUS有限元分析的基础上,提出了一种基于MSC.Fatigue的链条疲劳寿命分析方法,能够快速确定链条的最小疲劳寿命及其分布,找出链条设计薄弱环节。同时提出了一种优化设计方案,并且对优化方案分别进行了MSC.Fatigue疲劳寿命分析和疲劳试验验证。疲劳寿命结果不仅满足了疲劳设计要求,而且更进一步验证了仿真分析与实际试验验证结果的一致性和有效性,为后续链系统的可靠性设计提供了依据。