【摘要】： V帶傳動(dòng)是一種應(yīng)用越來(lái)越廣泛的摩擦傳動(dòng),針對(duì)帶與帶輪進(jìn)行摩擦分析和動(dòng)力學(xué)研究,可實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的高效、可靠和平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。本課題來(lái)源于省教育廳自然科學(xué)基金項(xiàng)目。研究V帶傳動(dòng)特性,進(jìn)一步完善V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)理論和方法,具有廣泛的應(yīng)用前景和實(shí)用價(jià)值。 首先進(jìn)行帶與帶輪的摩擦分析。現(xiàn)存V帶當(dāng)量摩擦系數(shù)計(jì)算方法有兩種,通過(guò)分析V帶傳動(dòng)中的帶與帶輪的接觸過(guò)程,發(fā)現(xiàn)V帶在進(jìn)入帶輪、接觸帶輪、離開(kāi)帶輪的各階段,V帶不只沿圓周切向運(yùn)動(dòng),而是沿周向和徑向的復(fù)合方向運(yùn)動(dòng),以此推導(dǎo)出較精確的V帶當(dāng)量摩擦系數(shù)計(jì)算公式。在分析帶與帶輪摩擦的影響因素中,考慮帶與帶輪相對(duì)滑動(dòng)速度、帶的徑向位移、帶的剪切變形和帶的質(zhì)量慣性四個(gè)因素,分別使用單元體的分力平衡方程、幾何方程等進(jìn)行定量分析,得出帶與帶輪間的相對(duì)滑動(dòng)速度使摩擦力的變化過(guò)程改變,主動(dòng)帶輪和從動(dòng)帶輪與帶接觸過(guò)程無(wú)靜角區(qū)；V帶徑向位移產(chǎn)生附加摩擦力使承載能力發(fā)生改變；帶剪切變形的分析方法闡述帶與帶輪間靜角區(qū)段摩擦力；帶沿周向和徑向的質(zhì)量慣性對(duì)于高速帶傳動(dòng)和柔性帶傳動(dòng)的影響較大等相關(guān)結(jié)果。 其次,研究V帶與帶輪摩擦運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。假設(shè)V帶為軸向移動(dòng)的梁?jiǎn)卧?可模擬V帶在輪槽中產(chǎn)生的徑向和切向摩擦力。與原有V帶力學(xué)模型僅分析單一帶輪不同,文中建立了兩帶輪系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)力學(xué)模型。在采用數(shù)值方法進(jìn)行求解時(shí),需先將未知邊界問(wèn)題轉(zhuǎn)化成固定邊界值問(wèn)題,然后通過(guò)一般BVP方法求解,得出穩(wěn)態(tài)下包角、徑向位移和轉(zhuǎn)矩等參數(shù)的數(shù)值解。依據(jù)此模型,分析帶傳動(dòng)時(shí)的振動(dòng)情況,建立了兩種邊界條件下的振動(dòng)模型,即：固定邊界條件模型和未定邊界條件模型。通過(guò)計(jì)算得出了固有頻率、彎曲剛度,帶的運(yùn)行速度,帶長(zhǎng)和帶輪半徑比、帶的振幅與彎曲剛度及跨度的關(guān)系。從這些分析結(jié)果中可看出,影響系統(tǒng)固有頻率和振動(dòng)的因素不是單一的、線(xiàn)性的,是多種因素共同作用的結(jié)果。故此分析結(jié)果有助于減小系統(tǒng)振動(dòng)幅度,避免共振。 再次,應(yīng)用有限元方法建立平帶的有限元模型,并以此為基礎(chǔ)使用增量法建立V帶模型。通過(guò)模型簡(jiǎn)化、計(jì)算仿真,得出在V帶傳動(dòng)過(guò)程中V帶的受力和變形情況。將結(jié)果與理論分析進(jìn)行對(duì)比,可看出仿真結(jié)果的大體趨勢(shì)與計(jì)算結(jié)果一致,從而證明了V帶力學(xué)建模的合理性,將此方法應(yīng)用到V帶系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中將提高設(shè)計(jì)效率。 最后,以光纖傳感器測(cè)試技術(shù)為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)制作測(cè)量帶動(dòng)角和測(cè)量V帶在帶輪中的真實(shí)滑動(dòng)軌跡的實(shí)驗(yàn)裝置。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析,與計(jì)算、仿真結(jié)果的比較,可得出計(jì)算、仿真和實(shí)驗(yàn)三種結(jié)果趨勢(shì)相符,證明課題研究方法的正確性。 V帶與帶輪的摩擦分析和動(dòng)力學(xué)研究具有實(shí)際的應(yīng)用意義,所得到的摩擦分析、動(dòng)力學(xué)建模、實(shí)驗(yàn)等方法和結(jié)論,為V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類(lèi)號(hào)】：TH132.32

【引證文獻(xiàn)】

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1 解芳;馮長(zhǎng)虹;王召興;陳鐵軍;;汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)水泵帶輪結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)[J];機(jī)械強(qiáng)度;2014年02期

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本文編號(hào)：2629574