基于RecurDyn软件的偏心链轮、带传动等柔性传动分析

摘要：简要介绍了RecurDyn软件的常规用法，通过建立偏心链轮、带等柔性传动模型，仿真了其运动学、动力学结果，得出了柔性传动系统都存在传动速度、作用力波动的结论，同时验证了链传动中运动多边形效应。

关键词：柔性传动 带速波动 偏心链轮波动

中图分类号：TH11 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）08（b）-0061-01

带传动、链传动等柔性传动广泛地应用于机械动力传动。带传动主要应用在高速传动中，能够对缓和载荷冲击、过载保护起到良好的作用；链传动适用于中低速、对传动比要求较高的传动。但柔性传动也存在自身的弊端，主要体现在柔性件受力的波动性，交变力对柔性件的疲劳、寿命有着重要的影响，因此，通过软件研究柔性体中的运动、力学问题对实际生产有着重要的指导意义。

Solidworks、Proe等常用软件有动力学等仿真功能，但只适用于刚性零部件；Adams软件有着强大的仿真功能，但必须导入Solidworks模型或重建模型，同时链条对装配、约束有着较高的要求。多体动力学软件RecurDyn可以为链传动、带传动等柔性传动系统仿真提供便捷的方法。

1 RecurDyn软件简介

RecurDyn软件（以下简称R软件）是由韩国FunctionBay公司开发出的多体系统动力学仿真软件，它采用相对坐标系运动方程理论和完全递归算法，适合于求解大规模的多体系统动力学问题。

R软件最大的特点是模块化，如：建模模块、铰链模块、力模块等，SubSystem选项中提供了链、带等零件模块及装配模块，用户通过点击所需零件再输入相关参数就可以快速生成零件模型，装配时，点击装配模块再选中零件即可；需要动力仿真时，首先在Joint模块中选择旋转、移动、螺旋等运动副，添加到零件中即可，然后在Database栏中Joint下的运动副上单击右键，选择Property选项，为运动副添加驱动力或力矩。单击Analysis键，在没有错误前提下，软件将自动运行求解相关动力学参数，供制作动画与仿真分析结果使用。

2 模型建立

本文中选择了常用的带传动与偏心链轮等柔性传动。实体建模方法可以概括为：（1）选择装配体模块；（2）在零件子模块中选择零件；（3）添加所需的运动副；（4）添加力或力矩（力或力矩随时间方程可以自行定义）；（5）点击Analysis，系统自动分析运动；（6）获取动画或仿真结果。

带传动的建模按照以上步骤操作就可以实现；偏心链轮传动建模需要额外处理，因为链传动涉及链、轮正确啮合的问题，只有在正确啮合的条件下，系统才能自动解出相关动力学参数，处理的方法是：选择Object Control选项，选中链轮圆点所在坐标，设置旋转角度，将链轮绕Z轴旋转，直至链、轮正确啮合即可。另外，偏心链轮的偏心处理可以通过将旋转副施加于偏心位置再在偏心处添加旋转力矩的方法来实现。

3 仿真结果分析

在带的仿真中，输入时间值10S，所得到的带传动仿真结果如图1所示。

由图1可以看出：带传动在起动初步阶段，带速、张紧力都有着较大的波动；带速瞬时最大值可以达到正常状态值的近2倍，张紧力的波峰值也能达到稳定值的近2倍；启动阶段时间较短，该阶段带速、张紧力的浮动对应实际情况中的带与带轮间相对滑动较为严重；达到稳定状态后，带速、张紧力分别在某一值附近浮动，带速的浮动值较大，张紧力更为稳定。

带速在达到稳定状态后作小范围的浮动是正常的，实际当中可以平衡载荷，当负载有冲击时，带的浮动可以将其平衡，对动力源等设备是一种良好的保护。

偏心链轮传动中，起动阶段，链的速度、加速度都有一个突变值，将近是正常值的5倍；平稳状态时，链的速度与加速度均出现波动，链速度的波动是加速度波动的结果；在链平稳传动一个周内，波动幅值不是一个定值，即该波动不同于不偏心链轮中链速的波动，该波动是链的多边形效应与偏心链轮共同作用的结果。

4 结语

R软件可以快速的建立标准零件的三维模型，在柔性传动仿真中占据优势，可以根据需要输入不同的动力学方程并能迅速求解，相关运动学、动力学参数可以根据需要来生成。由前面的分析可以看出柔性传动系统中都存在交变力的现象，这为零件的疲劳分析、使用寿命的研究提供理论基础。本文中的不足是三维建模的参数都采用了系统的默认参数，因此作结果分析时并未用具体数值，只是用倍数作了定性分析。

参考文献

[1] 邱宣怀，等.机械设计（第4版）[M].北京：高等教育出版社，2007.

[2] 乔学敏，马晓军.基于RecurDyn和MATLAB的链传动仿真系统[J].CAD/CAM与制造业信息化，2011（1）.