基于虚拟样机的链传动系统静动态特性的研究

摘要

随着机械制造业的迅速发展，以及人们对加工精度和生产效率的高要求，对生产加工所需设备和一些辅助运输设备的设计也提出了更高的要求。作为一种高效的传递运动和力矩的传动装备，链传动系统在机械制造业的各个领域中有着非常广泛的应用。链传动是一种具有中间挠性件的啮合传动，它不仅拥有齿轮传动的一些特点，而且与带传动也有很多相似的地方。链传动系统虽然承载能力大、效率较高、能够在极其恶劣的环境中正常工作，但却因为链传动本身一些不可避免的缺点，如多边形效应、啮合冲击等，使得在传动过程中链条的瞬时速度不均匀、瞬时传动比不恒定、工作时有强烈冲击和振动。
　　本文分析总结了国内外关于链传动系统静、动态特性的研究情况，结合多体动力学和有限元静、动力学理论知识，以某送料机的滚子链传动系统为研究对象，利用ADAMS和ANSYS等工具对链传动系统的静、动态特性进行了研究。
　　首先运用三维建模软件Pro/E建立了链传动系统的简化三维实体模型。然后运用多体动力学仿真软件ADAMS对链传动系统在不同载荷、不同工况的情况下分别进行动力学仿真。根据仿真结果，分析链传动系统在实际工作中的受力、边界载荷和振动情况，研究其不同工况下的动态特性。为后续的有限元分析提供理论基础，对于整机的优化设计也有一定的借鉴意义。最后在有限元理论和多体动力学仿真分析数据的基础上，运用有限元分析软件ANSYS对链传动系统的主要零部件进行静、动力学分析，得到各个零件的弹性形变分布云图、等效应力分布云图、各阶固有频率以及相应的振型。本文对链传动系统所做的静、动态特性的研究和分析可以为其它链式送料机的设计和研发提供有效的参考。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 课题的研究背景

1．1．1 链条的发展历史

1．1．2 套筒滚子链的传动特点

1．1．3 虚拟样机技术的特点

1．2 国内外相关研究

1．2．1 链传动系统的相关研究

1．2．2 虚拟样机技术的研究

1．3 问题的提出及主要研究内容

1．4 本章总结

第二章 链传动的工作原理和建模

2．1 滚子链的结构

2．2 链传动受力分析

2．3 链传动的运动特性

2．3．1 多边形效应

2．3．2 链传动中的动载荷

2．4 滚子链的三维建模

2．4．1 内、外链节的建模

2．4．2 链轮的建模

2．4．3 虚拟装配

2．5 本章总结

第三章 链传动系统的仿真分析

3．1 ADAMS简介

3．2 多刚体系统动力学理论基础

3．2．1 ADAMS接触对计算理论基础

3．2．2 多体刚体动力学方程的建立和求解

3．3 仿真前的准备工作

3．4 仿真与分析

3．4．1 初始条件分析

3．4．2 链条速度不稳定性的分析

3．4．3 链传动动载荷分析

3．4．4 链传动的受力分析

3．5 本章总结

第四章 链传动系统的有限元分析

4．1 有限元方法理论基础

4．1．1 有限元方法概论

4．1．2 有限元方法的基本思想

4．1．3 有限元分析的基本步骤

4．1．4 Ansys有限元静力学分析

4．2 内、外链节有限元静力学分析

4．2．1 生成模型

4．2．2 分析前处理

4．2．3 分析结果

4．3 本章总结

第五章 链传动有限元动态性能分析

5．1 有限元动力学理论基础

5．1．1 有限元动力学概述

5．1．2 有限元动力学方程

5．2 链传动系统各构件的模态分析

5．2．1 外链节的模态分析

5．2．2 内链节的模态分析

5．2．3 链轮的模态分析

5．3 本章总结

第六章 结论与展望

6．1 全文总结

6．2 工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文