【摘要】： V帶傳動是一種應用越來越廣泛的摩擦傳動,針對帶與帶輪進行摩擦分析和動力學研究,可實現(xiàn)傳動的高效、可靠和平穩(wěn)運轉。本課題來源于省教育廳自然科學基金項目。研究V帶傳動特性,進一步完善V帶傳動的設計理論和方法,具有廣泛的應用前景和實用價值。 首先進行帶與帶輪的摩擦分析。現(xiàn)存V帶當量摩擦系數(shù)計算方法有兩種,通過分析V帶傳動中的帶與帶輪的接觸過程,發(fā)現(xiàn)V帶在進入帶輪、接觸帶輪、離開帶輪的各階段,V帶不只沿圓周切向運動,而是沿周向和徑向的復合方向運動,以此推導出較精確的V帶當量摩擦系數(shù)計算公式。在分析帶與帶輪摩擦的影響因素中,考慮帶與帶輪相對滑動速度、帶的徑向位移、帶的剪切變形和帶的質量慣性四個因素,分別使用單元體的分力平衡方程、幾何方程等進行定量分析,得出帶與帶輪間的相對滑動速度使摩擦力的變化過程改變,主動帶輪和從動帶輪與帶接觸過程無靜角區(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量慣性對于高速帶傳動和柔性帶傳動的影響較大等相關結果。 其次,研究V帶與帶輪摩擦運動的動力學問題。假設V帶為軸向移動的梁單元,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)力學模型。在采用數(shù)值方法進行求解時,需先將未知邊界問題轉化成固定邊界值問題,然后通過一般BVP方法求解,得出穩(wěn)態(tài)下包角、徑向位移和轉矩等參數(shù)的數(shù)值解。依據(jù)此模型,分析帶傳動時的振動情況,建立了兩種邊界條件下的振動模型,即：固定邊界條件模型和未定邊界條件模型。通過計算得出了固有頻率、彎曲剛度,帶的運行速度,帶長和帶輪半徑比、帶的振幅與彎曲剛度及跨度的關系。從這些分析結果中可看出,影響系統(tǒng)固有頻率和振動的因素不是單一的、線性的,是多種因素共同作用的結果。故此分析結果有助于減小系統(tǒng)振動幅度,避免共振。 再次,應用有限元方法建立平帶的有限元模型,并以此為基礎使用增量法建立V帶模型。通過模型簡化、計算仿真,得出在V帶傳動過程中V帶的受力和變形情況。將結果與理論分析進行對比,可看出仿真結果的大體趨勢與計算結果一致,從而證明了V帶力學建模的合理性,將此方法應用到V帶系統(tǒng)的設計中將提高設計效率。 最后,以光纖傳感器測試技術為基礎,設計制作測量帶動角和測量V帶在帶輪中的真實滑動軌跡的實驗裝置。通過對實驗結果的分析,與計算、仿真結果的比較,可得出計算、仿真和實驗三種結果趨勢相符,證明課題研究方法的正確性。 V帶與帶輪的摩擦分析和動力學研究具有實際的應用意義,所得到的摩擦分析、動力學建模、實驗等方法和結論,為V帶傳動的設計和應用提供理論基礎。
【學位授予單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TH132.32

【引證文獻】

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1 解芳;馮長虹;王召興;陳鐵軍;;汽車發(fā)動機水泵帶輪結構改進設計[J];機械強度;2014年02期

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本文編號：2629574