毕业论文答辩-岳石锋.ppt

答辩人：岳 石 锋 导 师： 陈志平 教授,杭州电子科技大学硕士论文答辩,长距离钢带精密摩擦传动机理与实验研究,2012年3月 23日,1、研究背景,2、研究现状,研究现状,1、摩擦式钢带精密传动，虽有应用，研究文献较少 2、摩擦式钢带传动与啮合式钢带传动比较，可以实现高速、重载、大中心距的精密传动 3、摩擦式钢带传动与牵引式钢带传动相比，应用场所更为广泛，可以实现无限转角的连续回转运动,带轮绕Z轴的旋转运动,式中， 是仅与带轮转角 有关的广义力,1、刚体带轮动力学方程,推导结果,传动钢带中任一点P的位形,2、柔性体钢带动力学方程,T 为钢带的应变能和动能，q为钢带的广义坐标，M 为钢带的质量矩阵，Qv 为钢带动能对时间和物体坐标取导得到的二次速度矢量,推导结果,2.1 刚柔耦合动力学模型,3、约束方程,约束方程,几何约束,接触约束,互不嵌入条件,摩擦条件,理论计算结果,1、开式约束 2、粘式接触 3、滑式接触,1、当 ，此时认为T点受压力作用 2、当 时，此时认为T点与S点处于粘式接触状态 3、当 时，此时认为T点与S点处于滑移状态,互不嵌入条件,摩擦条件,2.1 刚柔耦合动力学模型,3、刚柔耦合动力学方程,结果,2. 钢带传动性能研究,在RecurDyn建立实体模型,在RecurDyn中长距离钢带仿真模型,三、长距离钢带摩擦传动仿真分析研究,1、张紧力与负载特性关系,负载 ，预紧力 在01000范围内变化时，当 时，主动轮和从动轮转速之比保持在1:0.981范围内,张紧力与负载特性关系图,三、长距离钢带摩擦传动仿真分析研究,负载 ，预紧力 在01000范围内变化时，当 时，主动轮和从动轮转速之比保持在1:0.978范围内,张紧力与负载特性关系图,三、长距离钢带摩擦传动仿真分析研究,负载 ，预紧力 在01000范围内变化时，当 时，主动轮和从动轮转速之比1:0.981范围内,张紧力与负载特性关系图,三、长距离钢带摩擦传动仿真分析研究,负载 ，预紧力 在01000范围内变化时，当 时，主动轮和从动轮转速之比1:0.971范围内,张紧力与负载特性关系图,三、长距离钢带摩擦传动仿真分析研究,负载 ，预紧力 在01000范围内变化时，当 时，主动轮和从动轮转速之比1:0.968范围内,张紧力与负载特性关系图,三、长距离钢带摩擦传动仿真分析研究,负载 ，预紧力 在01000范围内变化时，当 时，主动轮和从动轮转速之比1:0.966范围内,张紧力与负载特性关系图,三、长距离钢带摩擦传动仿真分析研究,1、张紧力与负载特性关系,主动轮与从动轮之间的角速度的比值分别为：1:0.981、1:0.978、1:0.974、1:0.971、1:0.968、1:0.966。因此可知，钢带传动系统在带动一定负载的情况下，在保证合理的张紧力范围内，其速度变化值很微小，传动精度也是比较高的。,三、长距离钢带摩擦传动仿真分析研究,2、钢带应力与应变仿真分析,a) 主动轮上钢带应变云图,b) 从动轮上钢带应变云图,当负载 T=5000Nmm ，预紧力F=200N时，最大应变4.7010-3,三、长距离钢带摩擦传动仿真分析研究,2、钢带应力与应变仿真分析,c) 主动轮上钢带应力云图,d) 从动轮上钢带应力云图,当负载 T=5000Nmm ，预紧力F=200N时，最大应力1.25103Mpa,三、长距离钢带摩擦传动仿真分析研究,2、钢带应力与应变仿真分析,e) 主动轮上钢带应变云图,f) 从动轮上钢带应变云图,当负载 T=25000Nmm ，预紧力F=500N时，最大应变5.1710-3,三、长距离钢带摩擦传动仿真分析研究,2、钢带应力与应变仿真分析,g) 主动轮上钢带应力云图,h) 从动轮上钢带应力云图,当负载 T=25000Nmm ，预紧力F=500N时，最大应力1.37103Mpa,三、长距离钢带摩擦传动仿真分析研究,2、钢带应力与应变仿真分析,当负载 T=25000Nmm ，预紧力F=500N时，最大应力137Mpa，最大应变 5.1710-3时,钢带产生的最大应变量为钢带处处的应变量，则钢带总体变形量为0.341mm，最大应力为137Mpa 300Mpa（此处为理论计算值），0.341mm对传动精度影响较小。,三、长距离钢带摩擦传动仿真分析研究,3、钢带传动精度分析,钢带的传动精度分析主要是指在一定负载条件下，不同转速运行下，主动轮和从动轮速度和角位移是否达到精密传动的目的。传动误差是衡量传动精度的重要指标，是利用主动轮和从动轮转速差的相对变化率来度量。根据前述可知，其传动误差分别为：0.32%、0.35%、0.41%、0.46%、0.51%、0.54%等,四、长距离钢带精密摩擦传动实验研究,1、钢带试验台传动测试系统设计与开发,长距离钢带传动实验台示意图,四、长距离钢带精密摩擦传动实验研究,2、传动实验分析研究的实验方案,四、长距离钢带精密摩擦传动实验研究,2.1 预紧力特性实验,钢带有效传动(不打滑)条件下所需最小预紧力是指长距离钢带精密摩擦传动试验台在带动一定负载的条件下，需要给试验台设置一定的预紧力，以保证钢带能够进行有效传动，此实验得到是其最小预紧力与负载的关系。,通过分析实验数据和关系曲线可知，欲使钢带在不打滑的情况下实现有效传动，预紧力的设置尤其重要。,四、长距离钢带精密摩擦传动实验研究,2.2 跑偏实验,a) 未发生爬坡时钢带与带轮的相对位置 b) 发生爬坡时带轮与钢带的相对位置,四、长距离钢带精密摩擦传动实验研究,2.2 跑偏实验,通过对跑偏现象的测定可知：在带有负载的运转情况下，预紧力不宜过大，否则会造成较明显的跑偏行为，所以应保持在最小有效预紧力与发生爬坡现象时的预紧力的范围内。若超出此范围，如实验所示，会造成传动精度和传动效率的下降，无法达到精密摩擦传动的目的。,由实验可知，由于带轮轴线的不平行，预紧力和摩擦力沿带轮轴向产生分量，预紧力与负载越大，其在轴向的分量越大，使得钢带沿带轮产生滑移，从而出现跑偏现象,四、长距离钢带精密摩擦传动实验研究,2.3 传动精度实验,钢带系统在0、5000、10000、15000、20000、25000N mm的负载条件下，调节变频器在1050Hz的范围内变化，进行传动精度实验,除去粗大误差，长距离钢带精密摩擦系统具有较好的传动精度，基本保持在0.5%的误差范围内，说明该试验台具有较好的传动效率和传递精度，也进一步说明长距离钢带摩擦传动系统在带动一定负载的前提下能够达到精确的传动效果。,四、长距离钢带精密摩擦传动实验研究,3.1 所需最小预紧力的对比分析,拟合函数 能够在已知负载的前提下，为设置钢带最小有效预紧力提供依据,四、长距离钢带精密摩擦传动实验研究,3.2 传动精度对比分析,在仿真模拟和实验测试中都可发现，钢带传动始终保持较高的传动精度，传动误差始终处于0.5%的范围内。,传动精度对比分析图,五、总结与展望,完成的工作： 建立了长距离钢带摩擦传动模型 在RecurDyn软件中仿真分析 对原有的试验台进行测试系统设计 对完善后的长距离钢带摩擦传动试验台进行了传动性能测试 通过在有效传动条件下设置钢带合适的预紧力与负载关系函数、抑制钢带跑偏、提高传动精度等，得到了较理想的实验效果，不仅跑偏现象得以避免，