双向驱动型链输送系统及样机研究

摘要

链传动作为一种在机械传动中重要的运动传递方式，因其经济可靠以及传动性能良好的特点而被广泛应用于运输、采矿、冶金、农业、军事等各种机械的机械传动系统中。但是，在输送机中使用链传动时，由于输送机低速重载的特点，带有松边的传统型链传动已经不能满足工程实际的要求。采用滑道约束的输送机，在给定的区域内实现有限空间内携带负载量的最大化，并能显著地提高输送系统的可靠性，可以有效地改善输送装置的承载能力，最大限度地规划负载的运动路径，缩短负载输送的时间。
　　本课题针对装备制造业领域链传动构型及驱动方式的局限性，研制出一台高性能双向驱动型重载链输送装置样机，用于普通链传动难以实现的复杂构型重载链板的传动和双向驱动场合。本课题具体的研究内容如下：
　　(1)研究项目总体方案的设计。在规定的矩形区域内建立了一个有效利用空间的链传动机构模型——U型链传动模型。基于冗余量吸收和释放的非线性轨迹补偿的建模方法，分析了输送链在一个周期内传递动力过程中的运动特性，得出产生压缩和拉伸趋势的变化规律，对销轴中心的运动轨迹进行了实时位置补偿，使得输送链可以实现连续传动。
　　(2)生成U型滑道的轨迹。依据等距曲线的构成原理，并结合MATLAB软件中的多项式拟合函数对负载仓的三条轨迹进行曲线拟合，分别得到U型滑道中各段轨迹的曲线方程。利用多段圆弧将曲线不规则的部分代替，从而降低实际加工难度。
　　(3)输送机系统中的结构构件的设计。在SolidWorks三维设计软件中对链输送系统中的结构件（负载仓、链板结构、星型链轮、U型滑道、链轮轮轴、星型链轮）进行三维建模，并且按照销轴中心的运动轨迹进行装配并以约束销轴的方式运动仿真。
　　(4)将链输送系统中不同区域利用铰链四杆机构进行模型简化，并应用解析综合法分析了该区域中中杆件的速度和加速度，得出各杆件的运动学理论分析结果，得出了各杆件的运动特性曲线。结合运动仿真分析结果，验证是否与设计思想相一致。
　　(5)对链输送机的各个关键零部件进行有限元分析，分析结果显示各个零部件均具备良好的强度及刚度，满足设计要求及材料性能。

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第一章 绪论

1.1课题研究的背景及意义

1.2国内外相关课题研究发展现状

1.3课题研究的主要内容

第二章 多边形效应分析及U型链位置补偿

2.1链传动的多边形效应

2.2 U型输送链的整体构型

2.3 U型输送链轨迹确定及多边形效应位置补偿

2.4本章小结

第三章 U型输送链系统的结构设计

3.1 U型约束式滑道的设计及三维建模

3.2 U型滑道输送机结构零件建模及轴承的选用

3.3星型链轮设计

3.4 U型滑道约束式输送机总体模型及简化模型仿真

3.5本章小结

第四章 U型输送链系统运动学分析

4.1等效的系统物理模型

4.2主动链轮进入啮合区域运动学分析

4.3主动链轮退出啮合区域运动学分析

4.4位置补偿区域运动学分析

4.5从动链轮退出啮合区域运动学分析

4.6本章小结

第五章 关键零部件的有限元分析

5.1链轮的模态分析

5.2链轮轴的有限元分析

5.3本章小结

第六章 结论与展望

6.1 课题总结

6.2 课题展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢

附录I：图3-7 U型滑道中心及内外轮廓曲线编程

附录II：图3-7 U型滑道中心及内外轮廓曲线数学描述方程