双向驱动型重载链传动构型啮合特性与齿形研究

发布时间：2017-05-12 13:17

  本文关键词：双向驱动型重载链传动构型啮合特性与齿形研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在国民经济的各个领域，链传动都有着相当广泛的使用，并且应用范围也在逐渐扩大。随着科技的发展，越来越多的个性化需求对链传动的传动性能提出更高的要求。所以进一步提高链传动的运动性能是势不可挡的趋势。而链轮是链传动机构中的最主要的部件，很大程度上决定链传动系统的工作状况和效率。本文研究的是轨道约束下双向驱动型链传动系统，对其轨道约束下的运动和动力进行分析，探索多边形效应的补偿方法，同时参照齿轮轮齿齿廓的成功经验，推导出新型链轮齿廓方程，通过ANSYS有限元分析，对其进行优化设计，进一步提高链传动的稳定性与传动可靠性，为以后链传动机构的设计提供一定的理论依据。 首先，本文对双向驱动型重载链传动的结构特点及原理进行分析，研究其多边形效应，同时为详细解释说明输送方向速度变化，将链传动结构等效为平面五杆机构，推导出速度变化的公式，得到速度变化的影响因素。由于链传动过程的受力复杂性，而传统的数学模型的精确度也不能保证，，所以建立链传动等效物理模型，分析链传动中啮入时传动性能，得到啮入过程中链轮与销轴的应力，为其强度验证提供可靠数值。然后在有限空间限制约束下建立链传动机构等效模型-U型轨迹约束的链传动机构，对其链板的结构，轨道参数进行分析，同时对啮合销轴进行位置速度分析，探索补偿多边形效应的方法。 其次，为改善传动特性，根据运动轨迹的特殊性，从理论上结合链传动啮合特性，参考齿轮的共轭齿廓法，以销轴在链轮齿根圆上作纯滚动为前提，推导出链轮的外摆线方程，根据等距曲线的性质，得到新型链轮的齿廓方程；参照德国标准中链轮设计，通过Pro/E软件的参数化建模，建立新型链轮的三维实体模型。 最后，通过有限元分析软件ANSYS，分别对链轮和啮合机构进行模态分析，得到系统的固有属性，包括固有频率和振型，为避开发生共振，应该使外界激振力的频率与系统的固有频率错开；同时对链轮的应力和啮合机构的接触应力进行分析，将理论计算得到的数据与仿真结果进行对比分析，找到设计中的不安全因素，对链轮结构进行参数优化设计，得到最佳方案，保证结构的安全可靠性，为链传动的设计提供了一定参考意义。
【关键词】：链传动 外摆线 模态分析 应力分析
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH132.45
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 引言11-12
• 1.2 链传动的研究概况及发展12-15
• 1.2.1 链传动研究的背景12-13
• 1.2.2 国内外链传动领域的现状13-14
• 1.2.3 链轮技术的发展14-15
• 1.3 课题研究的目的和意义15-16
• 1.4 课题的主要研究内容16-17
• 第二章 链传动系统的等效机构和运动分析17-27
• 2.1 链传动基本结构特点17-18
• 2.2 双向驱动型重载链传动的运动规律18-20
• 2.3 链传动水平输送方向的速度分析20-23
• 2.3.1 双向驱动型重载链传动系统的基本假设20
• 2.3.2 双向驱动型重载链传动构型等效机构建立20-23
• 2.4 链传动的动力分析23-27
• 2.4.1 啮合区域物理模型的建立23-24
• 2.4.2 啮合区域的受力分析24-25
• 2.4.3 动力分析的结果25-27
• 第三章 链传动啮合构型设计与分析27-34
• 3.1 链节结构27-28
• 3.2 轨道设计28-29
• 3.3 轨道约束下的销轴运动分析29-34
• 3.3.1 啮合销轴的速度分析30-32
• 3.3.2 多边形效应的补偿方法32-34
• 第四章 外摆线链轮齿廓的推导34-45
• 4.1 链轮齿形的特点34-35
• 4.2 链轮齿形设计35
• 4.3 外摆线链轮齿廓的曲线方程35-40
• 4.3.1 广义外摆线概述36-37
• 4.3.2 外摆线方程的推导37-38
• 4.3.3 外摆线链轮齿廓方程的建立38-40
• 4.4 外摆线链轮模型40-45
• 第五章 链传动啮合构型的模态分析45-55
• 5.1 模态分析概述45
• 5.2 模态分析的理论45
• 5.3 模态分析的方法45-46
• 5.4 链轮的模态分析46-50
• 5.4.1 链轮模型的建立46-47
• 5.4.2 网格划分47
• 5.4.3 加载约束和求解47-48
• 5.4.4 链轮的模态结果分析48-50
• 5.5 啮合机构的模态分析50-55
• 5.5.1 啮合机构模型建立50-51
• 5.5.2 建立接触对51
• 5.5.3 施加载荷及约束51-52
• 5.5.4 计算求解和分析52-55
• 第六章 链传动的有限元仿真分析55-64
• 6.1 驱动链轮的静强度有限元分析55-57
• 6.1.1 建立链轮有限元模型55-56
• 6.1.2 边界约束和载荷的施加56
• 6.1.3 求解计算56-57
• 6.1.4 链轮的静力学分析结果57
• 6.2 链轮接触应力的有限元分析57-61
• 6.2.1 建立有限元模型57-58
• 6.2.2 接触的设定58
• 6.2.3 施加约束条件和载荷58-59
• 6.2.4 计算求解和结果分析59-61
• 6.3 啮合机构的优化61-64
• 6.3.1 确定目标函数和设计变量61-62
• 6.3.2 约束条件62
• 6.3.3 数学模型62
• 6.3.4 优化设计及结果分析62-64
• 第七章 总结与展望64-66
• 7.1 研究总结64-65
• 7.2 工作展望65-66
• 参考文献66-69
• 发表论文和科研情况说明69-70
• 致谢70-71

【参考文献】

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本文编号：359892