一種圓環鏈的設計方法技術

一種圓環鏈的設計方法，該方法包括以下步驟：先根據設計需求和國標幾何參數建立圓環鏈單一鏈環的幾何模型，并記錄單一鏈環參數，再以單一鏈環為基礎，以圓環鏈鏈環節數、單一鏈環參數為幾何模型驅動參數，建立圓環鏈幾何模型，然后以單一鏈環質量、圓環鏈鏈環間運動副以及約束條件為參數，建立圓環鏈的參數化動力學模型，并施加載荷計算圓環鏈鏈環的運動參數，最后以圓環鏈鏈環節數、單一鏈環參數為優化變量，以圓環鏈鏈環的振幅大小為優化目標，對圓環鏈進行優化。本設計不僅提高了建模效率，而且減小了圓環鏈的振動及噪音。

【技術實現步驟摘要】
一種圓環鏈的設計方法
本專利技術涉及起重機機械設計領域，尤其涉及一種圓環鏈的設計方法，主要適用于提高建模效率、減小圓環鏈的振動及噪音。
技術介紹
圓環鏈是起重機械中常用的傳動承載部件。圓環鏈的設計及選型可根據理論力學計算和國標，但在具體應用中，不僅要考慮鏈條的強度和剛度變形，還要考慮到鏈條作為柔性傳動自身的振動和噪音。鏈條在外界激勵下產生的鏈環之間的轉動，使得起重貨物產生擺動，從而發生可能性的破壞，另外鏈條振動撞擊產生了一定的噪音。目前，圓環鏈的動力學建模僅限于理論計算、模型簡化以及有限元計算。其中，圓環鏈理論計算主要是建立圓環鏈與鏈輪之間嚙合的動力學模型，獲得二者之間的嚙合力，以助于鏈輪的設計和鏈條的選型，并未考慮鏈條懸掛段的振動和姿態；圓環鏈動力學模型簡化，一般是將鏈條簡化為柔性的長彈簧，基于經驗或者試驗賦予彈簧一定的縱向剛度，并未考慮鏈條的橫向變形及振動；圓環鏈的有限元計算，是將鏈條利用有限元技術進行網格劃分，給定材料屬性和邊界條件，計算圓環鏈在外界載荷情況下的強度、變形和瞬態響應，此計算方法對于單一的鏈傳動較為準確，但由于有限元計算對于網格依賴性較大，且計算周期長，并不適用于系統的建模計算。
技術實現思路
本專利技術的目的是克服現有技術中存在的建模效率低、圓環鏈的振動及噪音大的缺陷與問題，提供一種建模效率高、圓環鏈的振動及噪音小的圓環鏈的設計方法。為實現以上目的，本專利技術的技術解決方案是：一種圓環鏈的設計方法，該方法包括以下步驟：A、構建單一鏈環的幾何模型根據設計需求和國標幾何參數建立圓環鏈單一鏈環的幾何模型，并記錄單一鏈環參數，所述單一鏈環的幾何模型為三維幾何模型；B、建立參數化圓環鏈幾何模型以單一鏈環為基礎，以圓環鏈鏈環節數、單一鏈環參數為幾何模型驅動參數，建立圓環鏈幾何模型；C、建立圓環鏈參數化動力學模型以單一鏈環質量、圓環鏈鏈環間運動副以及約束條件為參數，建立圓環鏈的參數化動力學模型，并施加載荷計算圓環鏈鏈環的運動參數；D、對圓環鏈進行優化根據圓環鏈鏈環的運動參數，查看圓環鏈鏈環的運動情況，對圓環鏈進行優化，以減小圓環鏈振動。步驟A中，所述單一鏈環參數包括公稱直徑d、長度l、寬度w、節距p、質量m。步驟C中，所述圓環鏈鏈環間運動副采用虎克鉸，所述圓環鏈鏈環的運動參數包括鏈環的位移、速度、加速度及鏈環間作用力。步驟D中，優化變量為圓環鏈鏈環節數、單一鏈環參數，優化目標為圓環鏈鏈環的振幅大小。當圓環鏈為錨鏈時，步驟C中，所述約束條件是指將圓環鏈首節鏈環固定約束，對圓環鏈末節鏈環施加長度方向預緊載荷、垂直方向正弦位移載荷。與現有技術相比，本專利技術的有益效果為：1、本專利技術一種圓環鏈的設計方法中圓環鏈幾何模型為參數化模型，可根據單一鏈環幾何模型參數快速改變圓環鏈的外形顯示，避免了鏈環的重復裝配，極大的提高了圓環鏈三維建模效率。因此，本專利技術提高了建模效率。2、本專利技術一種圓環鏈的設計方法中建立了參數化的圓環鏈動力學模型，可快速建立鏈環間的運動副，避免了重復建立運動副環節，對于長鏈條的建模而言，極大的提高了建模效率。因此，本專利技術提高了建模效率。3、本專利技術一種圓環鏈的設計方法中根據圓環鏈動力學模型計算結果，對圓環鏈進行優化，減小了圓環鏈的振動及噪音。因此，本專利技術減小了圓環鏈的振動及噪音。附圖說明圖1是本專利技術一種圓環鏈的設計方法的流程圖。圖2是本專利技術中單一鏈環的模型參數示意圖。圖3是本專利技術中單一鏈環的模型參數示意圖。圖4是本專利技術的實施例中的錨鏈幾何模型。圖5是本專利技術的實施例中的錨鏈動力學模型。圖6是本專利技術的實施例中的20節鏈環計算結果曲線。圖7是本專利技術的實施例中的14節鏈環計算結果曲線。圖中：虎克鉸1，d表示鏈環公稱直徑，l表示鏈環長度，w表示鏈環寬度，p表示鏈環節距。具體實施方式以下結合附圖說明和具體實施方式對本專利技術作進一步詳細的說明。參見圖1至圖7，一種圓環鏈的設計方法，該方法包括以下步驟：A、構建單一鏈環的幾何模型根據設計需求和國標幾何參數建立圓環鏈單一鏈環的幾何模型，并記錄單一鏈環參數，所述單一鏈環的幾何模型為三維幾何模型；B、建立參數化圓環鏈幾何模型以單一鏈環為基礎，以圓環鏈鏈環節數、單一鏈環參數為幾何模型驅動參數，建立圓環鏈幾何模型，用于模型顯示；C、建立圓環鏈參數化動力學模型以單一鏈環質量、圓環鏈鏈環間運動副以及約束條件為參數，建立圓環鏈的參數化動力學模型，并施加載荷計算圓環鏈鏈環的運動參數；D、對圓環鏈進行優化根據圓環鏈鏈環的運動參數，查看圓環鏈鏈環的運動情況，對圓環鏈進行優化，以減小圓環鏈振動。步驟A中，所述單一鏈環參數包括公稱直徑d、長度l、寬度w、節距p、質量m。步驟C中，所述圓環鏈鏈環間運動副采用虎克鉸1，所述圓環鏈鏈環的運動參數包括鏈環的位移、速度、加速度及鏈環間作用力。步驟D中，優化變量為圓環鏈鏈環節數、單一鏈環參數，優化目標為圓環鏈鏈環的振幅大小。當圓環鏈為錨鏈時，步驟C中，所述約束條件是指將圓環鏈首節鏈環固定約束，對圓環鏈末節鏈環施加長度方向預緊載荷、垂直方向正弦位移載荷。本專利技術的原理說明如下：本設計涉及一種圓環鏈的參數化動力學建模設計方法，以達到圓環鏈在設計中準確的動力學計算和鏈條的優化布置。設計方法首先建立單一鏈環幾何模型，以此為基礎建立了以鏈環數、質量、鏈環幾何參數為驅動的參數化圓環鏈幾何模型，然后建立了圓環鏈的參數化動力學模型，其中批量建立鏈環間的約束副，進而求解出圓環鏈的運動情況，最后以圓環鏈鏈環節數、鏈環幾何參數、鏈環質量等為優化變量，以相同鏈環振幅大小為優化目標，求解出符合邊界的圓環鏈布置長度。此方法避免了重復性的圓環鏈動力學建模計算，縮小了設計周期。實施例：參見圖1，一種船用圓環鏈-錨鏈的設計方法，該方法包括以下步驟：A、構建單一鏈環的幾何模型根據設計需求和國標幾何參數建立錨鏈單一鏈環的幾何模型，并記錄單一鏈環參數，所述單一鏈環的幾何模型為三維幾何模型，幾何模型及參數意義如圖2、圖3所示；B、建立參數化錨鏈幾何模型以單一鏈環為基礎，以錨鏈鏈環節數、單一鏈環參數為幾何模型驅動參數，建立完整的錨鏈幾何模型，如圖4所示；C、建立錨鏈參數化動力學模型以單一鏈環質量、錨鏈鏈環間運動副以及約束條件為參數，建立錨鏈的參數化動力學模型，并施加載荷計算錨鏈鏈環的運動參數，如圖5所示；D、對錨鏈進行優化根據錨鏈鏈環的運動參數，查看錨鏈鏈環的運動情況，如圖6、圖7所示，對錨鏈進行優化，以減小錨鏈振動。步驟A中，所述單一鏈環參數包括公稱直徑d、長度l、寬度w、節距p、質量m。步驟C中，所述錨鏈鏈環間運動副采用虎克鉸1，將錨鏈首節鏈環固定約束，對錨鏈末節鏈環施加長度方向預緊載荷、垂直方向正弦位移載荷，該邊界條件為錨鏈拋錨出鏈工況，所述錨鏈鏈環的運動參數包括鏈環的位移、速度、加速度及鏈環間作用力。步驟D中，優化變量為錨鏈鏈環節數、單一鏈環參數，優化目標為錨鏈鏈環的振幅大小。在本實施例中，錨鏈初始模型含20節鏈環，計算結果如圖6所示，曲線顯示：一方面，鏈環隨著外部垂直方向載荷往復運動，振動周期與載荷相同；另一方面，每節鏈環自身會產生振動，振動周期約為0.5s。20節鏈環模型中，所取四節鏈環的最大振幅為724mm；如圖7所示，為優化后的14節鏈環模型計算結果，其振動規律與20節鏈環模型相同，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種圓環鏈的設計方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：A、構建單一鏈環的幾何模型根據設計需求和國標幾何參數建立圓環鏈單一鏈環的幾何模型，并記錄單一鏈環參數，所述單一鏈環的幾何模型為三維幾何模型；B、建立參數化圓環鏈幾何模型以單一鏈環為基礎，以圓環鏈鏈環節數、單一鏈環參數為幾何模型驅動參數，建立圓環鏈幾何模型；C、建立圓環鏈參數化動力學模型以單一鏈環質量、圓環鏈鏈環間運動副以及約束條件為參數，建立圓環鏈的參數化動力學模型，并施加載荷計算圓環鏈鏈環的運動參數；D、對圓環鏈進行優化根據圓環鏈鏈環的運動參數，查看圓環鏈鏈環的運動情況，對圓環鏈進行優化，以減小圓環鏈振動。

【技術特征摘要】
1.一種圓環鏈的設計方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：A、構建單一鏈環的幾何模型根據設計需求和國標幾何參數建立圓環鏈單一鏈環的幾何模型，并記錄單一鏈環參數，所述單一鏈環的幾何模型為三維幾何模型；B、建立參數化圓環鏈幾何模型以單一鏈環為基礎，以圓環鏈鏈環節數、單一鏈環參數為幾何模型驅動參數，建立圓環鏈幾何模型；C、建立圓環鏈參數化動力學模型以單一鏈環質量、圓環鏈鏈環間運動副以及約束條件為參數，建立圓環鏈的參數化動力學模型，并施加載荷計算圓環鏈鏈環的運動參數；D、對圓環鏈進行優化根據圓環鏈鏈環的運動參數，查看圓環鏈鏈環的運動情況，對圓環鏈進行優化，以減小圓環鏈振動。2.根據權利要求1所述的一種圓環...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李熙，覃剛，
申請(專利權)人：武漢船用機械有限責任公司，
類型：發明
國別省市：湖北,42