轨迹约束型链输送系统传动特性研究

发布时间：2020-07-30 10:50

【摘要】：链传动是机械传动中一种重要的传动方式,广泛应用于农业、军工等领域。在某些应用大节距输送链的场合,常常将链条约束在一条预定轨道内,以减小链条振动,提高其工作性能,并延长其使用寿命。本文从约束轨道的设计,大节距链条的冲击载荷及振动等方面对大节距轨迹约束型链条进行了详细的分析。由于链条多边形效应的存在,其约束轨迹必定为一条不规则的曲线。从大节距轨迹约束型输送链的运动学特性出发,对链条的轨迹补偿作了详细的研究,并得出一系列的计算方法;然后根据运动学特性,对其动力学特性作了一些研究;最后将约束轨迹的计算方法应用到U型输送链补偿轨迹的计算中,得到了在特殊工况下该链条的约束轨迹。运动学特性的分析分为两个部分,第一部分为静态分析,建立包含受约束销轴和自由销轴的输送链模型,首先分析了静态下输送链各个销轴的位置。第二部分为动态分析,根据其坐标,计算了在一个周期内链条绕上链轮时销轴的运动速度和位移,建立了每个销轴在运动状态下的数学模型,提出由于链传动的多边形效应,自由销轴的运动轨迹应包含上下两部分,其补偿轨迹也应该分开进行计算。在静态分析中,针对链传动数学模型中非线性方程组难以求解的问题,提出一种近似解法。在动态分析中,轨迹约束型输送链动态分析的关键就在于对链条链轮过渡位置速度的求解。针对大节距轨迹约束型输送链多边形效应严重的问题,从两个方面出发,研究了减小多边形效应的方法。一方面建立三种不同装配方式的轨迹约束型输送链模型,另一方面改变链节绕上及绕下链轮的时序。应用Matlab软件建立以上各种链条的数学模型,分别计算出在一个周期内链条绕上及绕下链轮时销轴运动速度,并通过对比两销轴速度差的波动来检测其多边形效应的强弱,排除不合适的方案,最终得到一种能减小链条多边形效应的方法。因多边形效应的存在,输送链尤其是大节距输送链在运动过程中始终承受周期性的冲击载荷。针对此问题,建立了大节距轨迹约束型输送链模型。通过分析,将该模型分为链轮和链条上边两个部分。根据拉格朗日方程,建立了以上两部分的动力学模型,并分别求出其广义力矩。为了更加精确的计算销轴与其他部分的接触应力,使用有限元软件Abaqus建立了链轮-销轴和链节-销轴模型,最终得到了链轮与销轴、链节与销轴之间的最大接触应力及其位置。为后期链条零部件的选材和热处理提供了一些参考。振动是影响链传动性能的主要因素。与普通滚子链传动不同,由于轨道的约束,大节距输送链的主要振动形式为沿着轨道方向的纵向振动。针对此问题,建立了大节距轨迹约束型输送链模型及其等效构型。根据多自由度系统振动原理,建立了链条的动力学模型,并求出其固有频率和主振型。根据多自由度系统强迫振动理论,计算了链条在一个周期内的动态响应。以上分析表明大节距轨迹约束型输送链纵向振动固有频率较大,空载工况下的受迫振动响应较弱,即链条整体振动较普通滚子链有很大的改善。
【学位授予单位】：天津商业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH132.45
【图文】：

起重链,输送链,传动链

第一章绪论第一章绪论1.1 课题研究的背景1.1.1 链传动技术的发展及应用链传动作为机械传动中一种重要的机械传动方式，广泛应用于农业、军工、等领域，对其性能的不断优化和加工工艺的改进将给整个国家机械化工业生产带来长足的进步。与带传动不同，链条是一种半挠性的传动原件，它继承了传动带的可远距离传输、造价低廉、装配精度较低等优点，又不会存在皮带的打滑现象，传动比更加稳定；同时，与齿轮传动相比，在远距离传输时，其结构比齿轮传动轻便的多，而且允许瞬时过载情况的出现[1-2]。根据用途不同，链条可分为传动链，输送链，起重连。如图 1-1 所示：

输送链,理想模型,链节,约束型

2.1 静态下轨迹约束型输送链理论研究2.1.1 轨迹约束型输送链理想模型的建立通过对轨迹约束型输送链的抽象简化，建立如图2-1所示的理想输送链模型，为描述方便，用一段直线i i1p p 表示链节，其中 P 为连接各个链节的销轴，图中所示的即为理想状态下链条的运动轨迹。将销轴视为质点，对于链条的研究就变成了对有限个按照一定规律分布的质点的研究。对于图 2-1 中的理想链传动模型作以下一些说明：该模型共 12 个链节，取链节长度为 L 102，左右两个链轮大小相等（设右侧为驱动轮

分布曲线,销轴,静态,位置

y)来绘制，该函数的调用格式如下：plot(x,y1, ‘PropertyName’, Property Value)其中 PropertyName 用于指定属性名称，PropertyValue 用于设置属性值，x 、y1可以是向量，也可以是矩阵，表示横纵坐标。(3) 对图形进行属性设置及标注。例如设置图形的横纵坐标名称、刻度和字体大小等等，还可以针对一副图中的多个图形添加图例，以及为图形添加一些箭头等必要描述。(4) 保存和导出图形。Matlab 支持.eps 等多种图片格式的导出。但在导出.eps格式的图片后中文会变成乱码，需要通过其他矢量软件进行修改。结合 2.1.2 中的数学模型和 2.2.1 中的简化模型，通过编程得到数据点的横纵坐标。值得注意的是，数据必须是按照数学关系求出的一一对应的位置坐标。一一对应十分重要，直接影响后续的动态分析。通过 Matlab 得到静态下销轴分布曲线的位置，如图 2-2 所示。图中链条上边突出部分 1 即为销轴10P 的位置。

【参考文献】