何偉棟 陳樺 王潤鑫

摘要：為了研究鏈傳動中主動鏈輪存在偏心誤差時對其動力學(xué)特性的影響，在多體動力學(xué)仿真軟件RecurDyn中，分別建立了無偏心誤差鏈傳動模型和存在偏心誤差模型，進行動力學(xué)仿真分析，得到了兩種模型的各主要參數(shù)的動力學(xué)響應(yīng)變化情況。

關(guān)鍵詞：鏈傳動;偏心;RecurDyn;仿真分析

中圖分類號：TH132.45? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2020）20-0041-02

0? 引言

鏈傳動是由鏈輪和鏈條組成的一種撓性傳動裝置 [1]，通過輪齒與鏈節(jié)嚙合來傳遞運動和動力。鏈傳動無整體打滑現(xiàn)象和彈性滑動，能保持準(zhǔn)確的傳動比，且其制造及安裝精度要求較低[2]。

由于鏈傳動系統(tǒng)中制造及裝配產(chǎn)生的誤差，導(dǎo)致鏈輪與輸入軸的幾何旋轉(zhuǎn)中心不能完全重合，最終將導(dǎo)致鏈輪繞其安裝軸承的中心線呈周期性作弓形回轉(zhuǎn)。為了分析由于偏心誤差對其動力學(xué)性能造成的影響，本文在多體動力學(xué)仿真軟件RecurDyn中建立鏈傳動模型，并對其分別進行無偏心鏈傳動及偏心鏈傳動動力學(xué)仿真[3-4]。

1? 鏈傳動模型的建立

RecurDyn軟件中特有的Chain模塊可快速準(zhǔn)確的實現(xiàn)鏈傳動模型的創(chuàng)建以及裝配[5]，并自動完成相應(yīng)約束的創(chuàng)建，通過使用該模塊可以有效的解決鏈傳動三維模型的創(chuàng)建及裝配難題。

在Toolkit工具包命令中選擇Chain模塊，鏈輪及鏈條參數(shù)如表1和表2所示，完成無偏心鏈傳動仿真模型的創(chuàng)建如圖1所示。

2? 動力學(xué)仿真分析

2.1 鏈輪的動力學(xué)響應(yīng)

當(dāng)鏈傳動不存在偏心情況時，得到的主動輪與從動輪的速度變化曲線如圖2所示。由圖2可以看出由于主動輪角速度設(shè)定為恒定值以及啟動瞬間產(chǎn)生的沖擊震蕩的影響，從動輪的角速度有較大波動，0.4s左右以后開始趨于穩(wěn)定。又由于鏈傳動本身存在著多邊形效應(yīng)，所以從動輪角速度保持在5rad/s上下波動。

當(dāng)主動輪與驅(qū)動軸之間存在偏心情況仿真得到主動輪與從動輪的速度變化曲線如圖3所示。由圖3可知啟動以后由于沖擊震蕩的影響從動輪角速度在0.5s左右以后開始趨于穩(wěn)定。

2.2 鏈節(jié)的動力學(xué)響應(yīng)

歐拉角坐標(biāo)下鏈節(jié)在無偏心及偏心狀態(tài)下的質(zhì)心點角度變化情況分別如圖4、圖5所示。從圖4、圖5中可以看出在啟動階段由于啟動沖擊的影響，兩種狀況下的鏈節(jié)角度變化波動差異不大，但是當(dāng)渡過啟動階段后，無偏心鏈輪的鏈節(jié)波動情況明顯減少，鏈節(jié)開始呈周期性波動。而存在偏心的鏈傳動系統(tǒng)鏈節(jié)角度波動仍然較大，這是由于該鏈輪存在偏心情況，導(dǎo)致鏈輪與鏈節(jié)的嚙合位置置在Y方向上呈周期性變化，將導(dǎo)致鏈條在其運行平面內(nèi)上下抖動。

取鏈節(jié)1的瞬時速度變化情況如圖6、圖7所示。從圖6、圖7中可知當(dāng)鏈節(jié)嚙入主動輪時其瞬時速度將會有較大波動。當(dāng)主動輪旋轉(zhuǎn)無偏心時鏈節(jié)的最大瞬時速度為1401.38mm/s，當(dāng)主動輪旋轉(zhuǎn)存在偏心誤差時其最大瞬時速度為1931.75mm/s。對比可知存在偏心誤差的鏈輪對于鏈節(jié)的瞬時速度影響較大，而這種明顯的速度波動將導(dǎo)致鏈節(jié)的運動狀況更加不平穩(wěn)。

3? 結(jié)論

本文利用多體動力學(xué)仿真軟件RecurDyn對鏈傳動系統(tǒng)分別進行了鏈輪無偏心誤差仿真及鏈輪存在偏心誤差仿真。對兩種情況下鏈節(jié)及鏈輪的動力學(xué)仿真結(jié)果進行了分析比較。結(jié)果表明：當(dāng)鏈傳動主動輪旋轉(zhuǎn)存在較小的偏心誤差時在啟動階段會加長從動輪的轉(zhuǎn)速震蕩時間，當(dāng)震蕩結(jié)束后，對其固有的速度波動特性影響不大。但鏈輪存在偏心誤差將導(dǎo)致鏈節(jié)的質(zhì)心位置及速度波動明顯加劇，鏈節(jié)的質(zhì)心位置波動即其抖動更加明顯，鏈節(jié)的瞬時速度在啟動階段波動更加嚴(yán)重。故在工程實際中，對于輸送用鏈傳動系統(tǒng)，應(yīng)盡量避免鏈輪安裝存在偏心誤差。

參考文獻(xiàn)：

[1]濮良貴，紀(jì)名剛.機械設(shè)計[M].北京：高等教育出版社，2001：170-173.

[2]侯紅玲，趙永強.基于RecurDyn的精密滾子鏈傳動的運動特性仿真分析[J].機械傳動，2014，38（11）：148-151.

[3]劉雨，趙俊天.基于Recurdyn的滾子輸送鏈爬行現(xiàn)象仿真與分析[J].機械傳動，2016，40（02）：137-141.

[4]程明.基于Recurdyn鏈傳動的仿真與分析[J].機械設(shè)計，2013，30（09）：42-46.

[5]郝馳宇，閆鵬程，孫華剛，劉超.基于RecurDyn的鏈傳動動力學(xué)故障仿真分析[J].機械傳動，2014，38（10）：173-176.