基于ADAMS仿真新型滚子链链轮齿形的研究

摘要

链轮作为国民经济中不可或缺的重要机械基础传动件，已广泛应用于矿山机械、农业机械、工程机械、林业机械、石油化工、自动流水线等传动机械上。我国一直沿用前苏联和欧洲的三圆弧一直线齿形，虽然传动性能较好，但设计和制造相对复杂；同时传统滚子链传动由于存在多边形效应和啮入冲击效应，振动、噪声较大，不适于高速传动，因此需要研究新型滚子链来提高滚子链机构的传动性能。首先，本文从理论上分析了滚子链传动的多边形效应和啮入冲击的形成原理，并提出了补偿措施。同时以降低高速传动过程中链条的波动量和链条与链轮的啮合冲击力及提高从动轮运转的平稳性为基本原则，进行了新型滚子链链轮齿形的研究。以滚子在齿根圆上作纯滚动为前提，得出了新型链轮的外摆线方程；利用包络线求等距线的方法，推导出了新型链轮的齿廓方程；参照国标链轮的设计，得到了外摆等距线链轮的设计方法。
　　 其次，基于三维建模技术建立了GB1244-85标准链轮、日本JIS B1801-90标准链轮、外摆等距线链轮及与它们相配套的传统滚子链传动模型。通过在ADAMS中添加旋转副、驱动力等约束，建立了以上三种滚子传动系统的多刚体系统动力学模型。完成了主动链轮转速为1000-8000r/min时的仿真实验，并从理论上提出了修J下新型链轮齿形的方法。最后，通过仿真实验，对比分析了在不同的转速下GB1244-85标准链轮、日本JIS B1801-90标准链轮及新型外摆等距线链轮滚子传动机构的紧边链条中心波动量、紧边链条与主动链轮的啮入冲击力及从动链轮角速度的不均匀系数。分析结果表明：使用修正后的新型外摆等距线链轮，能显著降低紧边链条的波动量，尤其是当转速高于3000r/min时，这种优势更加明显；对紧边链条与主动链轮的啮入冲击力的峰值取平均值，则新型外摆等距线链轮的冲击力数值最小；新型外摆等距线链轮从动轮的角速度不均匀系数最低。仿真实验证明使用新型外摆等距线链轮的滚子链传动系统，能够有效的减小多边形效应及啮入冲击效应的影响，从而降低了整个传动系统的振动及噪声，提高了系统在高速传动时的动态性能。

目录

文摘

英文文摘

CONTENTS

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 滚子链传动的研究背景及现状

1.2.1 滚子链传动研究背景

1.2.2 我国链传动的行业现状

1.2.3 滚子链传动国内外研究现状

1.3 多体系统动力学发展及研究现状

1.4 课题的主要工作内容

第2章 链传动理论概述

2.1 滚子链机构的技术参数

2.1.1 滚子链结构与尺寸参数

2.1.2 滚子链轮齿形

2.2 滚子链传动的运动学

2.2.1 链传动的多边形效应

2.2.2 链条的速度变化

2.2.3 从动链轮的角速度变化

2.2.4 多边形效应的补偿措施

2.3 链传动动力学

2.3.1 传动链条受力分析

2.3.2 链条运动轨迹变化引起的附加动载荷

2.4 链传动的啮合过程

2.5 滚子链系统多体动力学建模基础

2.5.1 滚子链传动模型建立

2.5.2 滚子链传动运动方程

2.6 本章小结

第3章 新型滚子链三维实体建模

3.1 链轮齿形标准

3.1.1 国家标准GB1244-85滚子链轮齿形

3.1.2 日本JIS B 1801-90滚子链轮齿形

3.2 外摆线等距线滚子链轮

3.2.1 外摆线方程

3.2.2 新型链轮齿廓方程的建立

3.3 新型齿廓链轮三维实体模型的建立

3.4 本章小结

第4章 基于ADAMS多体动力学建模

4.1 ADAMS简介

4.1.1 ADAMS软件模块组成

4.1.2 ADAMS分析方法

4.1.3 动力学方程的建立与求解

4.1.4 计算方法

4.1.5 计算分析过程综述

4.2 MECHANISM/Pro模块

4.2.1 MECHANISM/Pro简介

4.2.2 MECHANISM/Pro的设计流程

4.3 机械系统在ADAMS中仿真分析基本过程

4.4 滚子链传动系统仿真模型

4.4.1 滚子链传动模型简介

4.4.2 MECHANISM/Pro中的模型设置

4.4.3 ADAMS中约束的添加

4.5 仿真前的验证工作

4.6 本章小结

第5章 滚子链传动系统仿真结果及优化方法

5.1 滚子链传动系统的仿真结果

5.1.1 滚子传动系统的链条波动量

5.1.2 啮合冲击力

5.1.3 从动链轮角速度变化

5.2 外摆等距线链轮的优化

5.2.1 外摆线等距线链轮齿形修正机理

5.2.2 外摆等距线链轮齿形的修正方法

5.4 外摆等距线链轮修正后的动态特性

5.4.1 外摆等距线链轮修正后的波动量

5.4.2 外摆等距线链轮修正后的啮合冲击力

5.4.3 新型外摆等距线链轮的从动轮角速度变化

5.5 本章小结

结论与展望

全文总结

工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间参与课题

致谢

学位论文评阅及答辩情况表