基于有限元理論的兩種雙排鏈傳動方式受力分析

1、    基于有限元理論的兩種雙排鏈傳動方式受力分析    李彬摘 要：本文針對機(jī)械傳動中雙排鏈傳動的兩種使用方式，運用了理論力學(xué)、材料力學(xué)、彈塑性力學(xué)等力學(xué)知識和有限元理論，得到了兩種傳動方式下的鏈輪和傳動軸的受力情況，綜合運用了matlab、ansys、solidworks等軟件求解，得到了兩種傳動方式下鏈輪和軸的總變形、應(yīng)力應(yīng)變和安全系數(shù)，并給出合理建議。關(guān)鍵詞：雙排鏈傳動；受力分析；有限元理論；應(yīng)力應(yīng)變本文旨在確定在鏈條力影響下，兩種雙排鏈工作方式下鏈輪和傳動軸的受力變形情況1，對結(jié)果進(jìn)行分析進(jìn)而給出對實際生產(chǎn)有意義的建議。鏈傳動的動載荷：鏈傳動的

2、動載荷一方面由鏈條速度變化引起，另一方面由從動輪角速度變化所引起。鏈速變化引起的動載荷為：從動輪角速度引起的動載荷為：j-從動系統(tǒng)轉(zhuǎn)化到從動鏈輪軸上的轉(zhuǎn)動慣量，kg.m2由以上分析，轉(zhuǎn)速n增加和齒數(shù)z減少都將造成沖擊和動載荷增加。鏈傳動受力分析2現(xiàn)給定一個鏈傳動的特定裝配工況：電機(jī)采用86步進(jìn)電機(jī)，額定功率為500w，雙排鏈輪采用08b鏈條鏈輪，齒數(shù)z1=z2=14，模數(shù)m=1，主動鏈輪和從動鏈輪中心距為250mm，輸入扭矩為t=60n·m，主動輪轉(zhuǎn)速為n=60 rpm。傳動方式1如圖1所示，傳動軸分布在主動軸的兩側(cè)；傳動方式2如圖3所示，傳動軸在主動軸的一側(cè)。傳動方式1在此工況下的

3、受力為：f1=fe+fc+fff2=fc+fff1 、f2分別為鏈條緊邊和松邊拉力，fe 、fc 、ff分別是鏈條的有效拉力、離心拉力和垂度拉力，受力示意圖如圖2，其中p電機(jī)額定功率，kwq鏈條每米重量，kg/mkf垂度系數(shù)a中心距，m于是有：f1=fe+fc+ff=2653+0.025+11.83=2665nf2=fc+ff=0.025+11.83=11.855n傳動方式2在此工況下的受力為：f1=fe+fc+ff=2665nf2=fc+ff=11.855n受力示意圖如圖4所示。有限元理論概述有限元法（finite element method）是基于近代計算機(jī)的快速發(fā)展而發(fā)展起來的一種近似

4、數(shù)值方法，主要用來求解一般連續(xù)場問題。利用有限元法求解問題一般分為以下幾個步驟：結(jié)構(gòu)離散化；求出各單元的剛度矩陣：在彈性范圍的小變形情況下，節(jié)點力和節(jié)點位移呈線性關(guān)系3，有：pe=ke e集成總體剛度矩陣并寫出平衡方程：q=k引入邊界條件，求出各個節(jié)點的位移；求出各單元的應(yīng)力應(yīng)變。利用計算機(jī)求解有限元方程利用ansys求解本問題中主動鏈輪和主動軸的應(yīng)力應(yīng)變等結(jié)果如圖5-16，其中圖5-10是反向傳動方式，圖11-16是同向傳動方式。4由以上云圖結(jié)果可以看出，對于主動鏈輪，反向傳動下變形量最小為0，最大為0.039mm；同向傳動下變形量最小為0，最大為0.038mm。對于主動軸，反向傳動下變形量最小為0，最大為0.122mm；同向傳動下變形量最小為0，最大為0.31mm。結(jié)語本文利用有限元法，結(jié)合計算機(jī)求解出了兩種雙排鏈傳動方式下鏈輪和軸的變形量。從傳動上看雙排鏈傳動穩(wěn)定，傳動力是單排鏈的1.6-1.8倍，但雙排鏈傳動不適合變動力矩的傳動，它只適合作勻速力矩的傳動，如輸送帶，同步勻速傳遞作用等，在變動力矩的傳動時會產(chǎn)生滑脫跳動，設(shè)計上如按最大傳動力矩設(shè)計往往造成浪費。參考文獻(xiàn)：1 張煥文.淺談08b-2