V帶與帶輪穩(wěn)態(tài)運轉(zhuǎn)摩擦分析與動力學(xué)研究.pdf

1、V帶傳動是一種應(yīng)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(xué)研究，可實現(xiàn)傳動的高效、可靠和平穩(wěn)運轉(zhuǎn)。本課題來源于省教育廳自然科學(xué)基金項目。研究V帶傳動特性，進一步完善V帶傳動的設(shè)計理論和方法，具有廣泛的應(yīng)用前景和實用價值。
　　 首先進行帶與帶輪的摩擦分析?，F(xiàn)存V帶當(dāng)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

2、向的復(fù)合方向運動，以此推導(dǎo)出較精確的V帶當(dāng)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(zhì)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(zhì)量慣性對于

3、高速帶傳動和柔性帶傳動的影響較大等相關(guān)結(jié)果。
　　 其次，研究V帶與帶輪摩擦運動的動力學(xué)問題。假設(shè)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(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)值方法進行求解時，需先將未知邊界問題轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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

4、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(guān)系。從這些分析結(jié)果中可看出，影響系統(tǒng)固有頻率和振動的因素不是單一的、線性的，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。通過模型簡化、計算仿真，得出在V帶傳動過程中V帶的

5、受力和變形情況。將結(jié)果與理論分析進行對比，可看出仿真結(jié)果的大體趨勢與計算結(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)計中將提高設(shè)計效率。
　　 最后，以光纖傳感器測試技術(shù)為基礎(chǔ)，設(shè)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(jié)果的分析，與計算、仿真結(jié)果的比較，可得出計算、仿真和實驗三種結(jié)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(xué)研究具有實際