基于RecurDyn軟件的偏心鏈輪、帶傳動等柔性傳動分析

石增輝　張峻寧　馬楠

摘要：簡要介紹了RecurDyn軟件的常規用法，通過建立偏心鏈輪、帶等柔性傳動模型，仿真了其運動學、動力學結果，得出了柔性傳動系統都存在傳動速度、作用力波動的結論，同時驗證了鏈傳動中運動多邊形效應。

關鍵詞：柔性傳動帶速波動偏心鏈輪波動

中圖分類號：TH11 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）08（b）-0061-01

帶傳動、鏈傳動等柔性傳動廣泛地應用于機械動力傳動。帶傳動主要應用在高速傳動中，能夠對緩和載荷沖擊、過載保護起到良好的作用；鏈傳動適用于中低速、對傳動比要求較高的傳動。但柔性傳動也存在自身的弊端，主要體現在柔性件受力的波動性，交變力對柔性件的疲勞、壽命有著重要的影響，因此，通過軟件研究柔性體中的運動、力學問題對實際生產有著重要的指導意義。

Solidworks、Proe等常用軟件有動力學等仿真功能，但只適用于剛性零部件；Adams軟件有著強大的仿真功能，但必須導入Solidworks模型或重建模型，同時鏈條對裝配、約束有著較高的要求。多體動力學軟件RecurDyn可以為鏈傳動、帶傳動等柔性傳動系統仿真提供便捷的方法。

1RecurDyn軟件簡介

RecurDyn軟件（以下簡稱R軟件）是由韓國FunctionBay公司開發出的多體系統動力學仿真軟件，它采用相對坐標系運動方程理論和完全遞歸算法，適合于求解大規模的多體系統動力學問題。

R軟件最大的特點是模塊化，如：建模模塊、鉸鏈模塊、力模塊等，SubSystem選項中提供了鏈、帶等零件模塊及裝配模塊，用戶通過點擊所需零件再輸入相關參數就可以快速生成零件模型，裝配時，點擊裝配模塊再選中零件即可；需要動力仿真時，首先在Joint模塊中選擇旋轉、移動、螺旋等運動副，添加到零件中即可，然后在Database欄中Joint下的運動副上單擊右鍵，選擇Property選項，為運動副添加驅動力或力矩。單擊Analysis鍵，在沒有錯誤前提下，軟件將自動運行求解相關動力學參數，供制作動畫與仿真分析結果使用。

2模型建立

本文中選擇了常用的帶傳動與偏心鏈輪等柔性傳動。實體建模方法可以概括為：（1）選擇裝配體模塊；（2）在零件子模塊中選擇零件；（3）添加所需的運動副；（4）添加力或力矩（力或力矩隨時間方程可以自行定義）；（5）點擊Analysis，系統自動分析運動；（6）獲取動畫或仿真結果。

帶傳動的建模按照以上步驟操作就可以實現；偏心鏈輪傳動建模需要額外處理，因為鏈傳動涉及鏈、輪正確嚙合的問題，只有在正確嚙合的條件下，系統才能自動解出相關動力學參數，處理的方法是：選擇Object Control選項，選中鏈輪圓點所在坐標，設置旋轉角度，將鏈輪繞Z軸旋轉，直至鏈、輪正確嚙合即可。另外，偏心鏈輪的偏心處理可以通過將旋轉副施加于偏心位置再在偏心處添加旋轉力矩的方法來實現。

3仿真結果分析

在帶的仿真中，輸入時間值10S，所得到的帶傳動仿真結果如圖1所示。

由圖1可以看出：帶傳動在起動初步階段，帶速、張緊力都有著較大的波動；帶速瞬時最大值可以達到正常狀態值的近2倍，張緊力的波峰值也能達到穩定值的近2倍；啟動階段時間較短，該階段帶速、張緊力的浮動對應實際情況中的帶與帶輪間相對滑動較為嚴重；達到穩定狀態后，帶速、張緊力分別在某一值附近浮動，帶速的浮動值較大，張緊力更為穩定。

帶速在達到穩定狀態后作小范圍的浮動是正常的，實際當中可以平衡載荷，當負載有沖擊時，帶的浮動可以將其平衡，對動力源等設備是一種良好的保護。

偏心鏈輪傳動中，起動階段，鏈的速度、加速度都有一個突變值，將近是正常值的5倍；平穩狀態時，鏈的速度與加速度均出現波動，鏈速度的波動是加速度波動的結果；在鏈平穩傳動一個周內，波動幅值不是一個定值，即該波動不同于不偏心鏈輪中鏈速的波動，該波動是鏈的多邊形效應與偏心鏈輪共同作用的結果。

4結語

R軟件可以快速的建立標準零件的三維模型，在柔性傳動仿真中占據優勢，可以根據需要輸入不同的動力學方程并能迅速求解，相關運動學、動力學參數可以根據需要來生成。由前面的分析可以看出柔性傳動系統中都存在交變力的現象，這為零件的疲勞分析、使用壽命的研究提供理論基礎。本文中的不足是三維建模的參數都采用了系統的默認參數，因此作結果分析時并未用具體數值，只是用倍數作了定性分析。

參考文獻

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