滚子链传动系统动力学理论与实验研究

发布时间：2020-06-22 15:08

【摘要】：链传动具有传动效率高、承载能力强、可实现远距离传动等诸多优点,广泛应用于农业、采矿、冶金、起重、运输、石油、化工、汽车、纺织以及印刷包装等各种机械的动力传动中。随着链传动在各种工程应用中不断向高速、高精度方向发展,针对高速链传动系统的动力学研究已成为该领域的热点之一。链传动在工程应用中主要有等速链传动和步进链传动两类。本文主要研究以上两类链传动系统在中高速工况下的若干动力学基础问题。论文取得如下主要研究成果:提出并建立了以链系统中心距、与链条紧边两端第一个滚子啮合接触的主、从动链轮齿的位置角为基本参数,适用于任意结构参数下具有紧边与松边的完整滚子链系统的一般参数化动力学模型。模型中计及链节间隙、输入轴扭转弹性、链节拉伸弹性、链节惯性力、重力以及从动轴阻力矩等多种因素的影响。该模型能够较好地模拟滚子链传动系统动态响应行为,为揭示各种中高速链传动系统的动力学特性提供一种有效的方法。基于该参数化模型,研究并归纳了多边形效应、啮合冲击以及链节间隙,对主从动链轮扭转振动、链条紧边与松边振动及链条动态张力变化的影响规律。研究表明啮合冲击会激起链传动系统高阶谐波振动成分;间隙将导致直接参与啮合作用的链节冲击振动幅值增大。针对横向振动是引起高速等速链传动运动失稳的主要问题,建立了链传动系统横向振动模型。分析并归纳了链长、链质量、节距、速度、张力以及耦合集中质量对一般等速链横向振动模态特性的影响规律。揭示出当运动链上耦合集中质量时,其横向振动各阶固有频率呈现波动变化的特点。针对步进链传动系统附有纵向导轨的工况特点,建立了考虑多间隙影响因素的步进链传动系统纵向振动模型。分析并归纳了常用步进运动规律、链节间隙、预紧力对该类系统动力特性的影响规律。研究表明,采用在跨越点附近跃度值小的运动规律可有效降低链节间隙引起的跨越点冲击;分度期末端跃度值小的非对称运动规律可抑制步进链传动系统残余振动。该结论为步进链传动新型运动规律的设计提供了理论指导。设计并搭建了针对步进链传动系统实际工况特点的动力学实验台。测试了该系统在不同运动规律,以及不同预紧力下链条纵向振动响应。实验测试结果验证了理论研究结论的正确性。通过实验进一步发现在大预紧力条件下,步进链系统更容易引发链条在其固有频率处的弹性振动,得出适当大小的预紧力有利于改善该系统动力性能的结论。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH132.45
【图文】：

滚子链传动系统动力学理论与实验研究

我国汉代翻车

北宋时期,天梯

链条作为机械元件之一，其发展与应用已有三千多年的历史。在我国古代，远在夏商时期（公元前约 1 600 年），链条在我国马匹的已经有了应用，它是现代圆环链的雏形。我国农村使用了 1 700 多年的 1-1）和 1 300 多年的水车，均是最原始的链条输送装置。其中，翻车板式连续提水机械，又名龙骨水车，是我国古代最著名的农业灌溉机械汉书》记有“毕岚作翻车，三国马钧加以完善”。翻车可用手摇、脚踏水转或风转驱动。龙骨叶板近似为链条，卧于矩形长槽中，车身斜置河边，下链轮和车身一部分没入水中。驱动上链轮，叶板沿着槽刮水上升上端将水送出。如此连续循环，把水输送到需要之处，可连续取水，功高，操作搬运方便，还可及时转移取水点。尽管翻车在结构形式上与现有很大不同，但其工作原理与现代输送链相同。翻车的出现使我国古代技术得到了很大的发展。另外，在北宋时期苏颂著的《新仪象法要》中，其中提到的“天梯”（图 1-2）实际上就是一种铁制的链条。它把下边横轴的运动，经过两个小链轮传递到上边的一个小横轴上，以驱动浑天“天梯”是我国古代最早用于实现传动功能的链条。

【引证文献】