齿形包布窄V带齿形设计优化及其相关试验研究

发布时间：2017-10-02 14:20

  本文关键词：齿形包布窄V带齿形设计优化及其相关试验研究

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【摘要】：随着科技的进步以及当下能源的过渡消耗、全球气候变暖，节能减排成为全球范围内的热点问题。带传动在机械传动领域的广泛应用，带传动的传动效率直接影响了机械的整体的能量损耗，因此在带传动领域如何提高传动带的传动效率，开发研制节能型传动带已成为各生产企业、高校院所的重点研究课题之一。 窄V带传动是继普通V带传动之后开发成功的一种V带传动，其截面上表面和侧面弧形结构形状的设计，极大地改善了带与带轮的接触状态，与普通V带传动相比，窄V带传动具有更大的承载能力和传动效率，在实际工程中具有非常广泛的应用。本文以日本阪东公司生产的SPA和SPB型包布窄V带为基础，开展齿形包布窄V带传动相关技术研究，旨在通过齿形的设计，进一步减少包布窄V带工作过程中所受弯曲应力，实现高效节能的目的。 本文以SPA和SPB包布窄V带为基础，以改善传动带弯曲应力状态，提高其承载能力和疲劳寿命为目的，完成了齿形包布窄V带的齿形结构设计、参数优化及有限元仿真分析，构建了带体分析数学模型，推导了传动带弯曲损耗功率计算式，建立了传动带弯曲损耗与弯曲应力间的关系。 利用ABAQUS有限元分析软件，对三角形齿、矩形齿、梯形齿以及齿顶有圆弧过渡的组合齿形进行分析，获得了不同齿形结构对包布窄V带所受弯曲应力的影响；开展了带齿间距不同对齿形包布窄V带传动性能影响的相关研究，综合分析计算结果，确定了齿形最佳几何参数。 针对齿形包布窄V带的工艺特点，制定了齿形加工的工艺方法和路线，成功制备出具有不同齿形结构参数的试验样带；设计完成了包布窄V带横截面专用切割装置，成功的解决了橡胶、包布、线绳符合弹性体难于切割的技术难题，为传动带内部微观分析研究提供了保证。 为了验证理论研究和仿真分析结果的正确性，分别对SPA和SPB齿形包布窄V带样带进行了动态摩擦系数试验、系统能耗试验、传递效率试验、传动能力试验以及疲劳耐久试验。试验结果表明：本文所设计的齿形包布窄V带传动与现有的包布窄V带传动相比，，传动过程中带体温度降低了约30℃，疲劳寿命提高了近3倍，最佳节能效果近20%，达到了预期的研究目标。
【关键词】：窄V带 节能 齿形带 数值仿真
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-10
• 1.2 传动带研究概述10-14
• 1.2.1 带传动发展概述10-11
• 1.2.2 国内外传动带研究现状11
• 1.2.3 传动带节能技术发展概述11-14
• 1.3 本文主要研究内容14-15
• 第2章 齿形 SPA 包布窄 V 带齿形设计及仿真分析15-35
• 2.1 包布窄 V 带传动过程中弯曲损耗功率推导15-17
• 2.2 包布窄 V 带相关特性分析17-22
• 2.2.1 包布窄 V 带传动非线性来源17-18
• 2.2.2 包布窄 V 带传动过程中弯曲接触问题分析18-19
• 2.2.3 包布窄 V 带弯曲接触分析的求解方法19-22
• 2.3 齿形 SPA 包布窄 V 带齿形设计过程22-28
• 2.3.1 窄 V 带传动问题分析22
• 2.3.2 SPA 包布窄 V 带模型建立及分析22-26
• 2.3.3 齿形参数的确定26-28
• 2.4 齿形 SPA 包布窄 V 带有限元分析过程28-34
• 2.4.1 分析模型的建立28-30
• 2.4.2 分析模型材料属性的定义30-31
• 2.4.3 接触属性的定义以及网格划分31-32
• 2.4.4 定义分析步骤32-33
• 2.4.5 提取分析结果33-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第3章 齿形 SPA 包布窄 V 带相关试验研究35-53
• 3.1 试验准备35-36
• 3.1.1 试验用带轮的制备35-36
• 3.1.2 试验样带的制备36
• 3.2 相关试验研究36-52
• 3.2.1 齿形样带的基本尺寸测量36-39
• 3.2.2 传动效率测定试验39-41
• 3.2.3 节能效果试验验证41-45
• 3.2.4 动态摩擦系数试验45-48
• 3.2.5 传动能力试验48-50
• 3.2.6 疲劳耐久试验50-52
• 3.3 本章小结52-53
• 第4章 齿形优化在 SPB 包布窄 V 带上的应用试验53-61
• 4.1 齿形 SPB 包布窄 V 带模型建立及分析53-55
• 4.2 齿形 SPB 相关试验研究55-60
• 4.2.1 齿形 SPB 传动效率试验55-56
• 4.2.2 齿形 SPB 节能效果验证56-57
• 4.2.3 齿形 SPB 动态摩擦系数试验57
• 4.2.4 齿形 SPB 传动能力试验57-58
• 4.2.5 齿形 SPB 疲劳寿命试验58-60
• 4.3 本章小结60-61
• 结论61-62
• 参考文献62-68
• 致谢68

【参考文献】

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本文编号：960063