0引言（yán）

      間歇（xiē）傳動鏈（liàn）廣（guǎng）泛應（yīng）用於包裝、印刷等行業, 自為動化機械（xiè）提供間歇運動、輸送物料和半成品到預期工（gōng）位等（děng）功能, 以便其他裝置完成所需的（de）加工工藝。但在實際生產（chǎn）情況下（xià）, 傳動過程中鏈與鏈輪的齧合衝擊、間歇運動的規律、鏈係（xì）統的運動參數（shù）和鏈的結構等（děng）都影響振動衝擊和定位精（jīng）度（dù）, 進而影響（xiǎng）加工精度。

      目前國內外許多學者對傳動鏈展開了理論和實驗方麵的研究。文獻[ 1] 在中高（gāo）速工況下（xià）, 根據幾（jǐ）何學和（hé）力平衡條件來計算研（yán）究鏈節間的張力、振動狀況和鏈（liàn）輪上（shàng）載荷的分配等。文獻[ 2 ] 290給（gěi）出的模型考（kǎo）慮（lǜ）了多邊形效應、鏈板的（de）彈性、橫向振動和導軌的外激勵, 對（duì）齧合時鏈和鏈輪間（jiān）的（de）衝擊、鏈和（hé）導軌間的衝擊進行（háng）了深入分析。文獻[ 3, 4] 用有限元分析方法來模（mó）擬滾子鏈傳動的動態過程, 得到了更接近實際工況的動態響應, 尤其是齧合時的瞬態振動響應。文獻[ 5] 提出（chū）計算機輔助的（de）滾子鏈選型（xíng）方（fāng）法。文獻[ 6] 提出導軌（guǐ）布局設（shè）計的優劣對（duì）鏈條（tiáo）係統的振（zhèn）動（dòng）影響非（fēi）常大。文（wén）獻[ 7] 利用多自由（yóu）度係（xì）統振動理論對（duì）傳動鏈進行建模分析。文獻[ 8] 以間歇傳動（dòng）鏈為研究對象（xiàng）, 應用有限單元法將其（qí）離散化, 建（jiàn）立該係統的（de）動力學方程並進行了求解計算。文獻[ 9 ] 15構建了步進鏈傳動的（de）虛擬樣機模型, 分析了該類（lèi）係（xì）統采用不同（tóng）步進（jìn）運動規律及不同預緊（jǐn）力狀況下動力學特性的變化規律。文獻[ 2 ] 295提供的建模方（fāng）法（fǎ）要求研究者有較高的數學建（jiàn）模和分析能力, 且沒有對間歇傳動鏈的研究。文獻[ 9] 17提供的實驗模（mó）型未考慮其他（tā）關鍵因素對動態性能的綜合影響。因此（cǐ）, 考慮對傳動鏈中各（gè）影響因素進行動力學分析, 研究其（qí）輸出（chū）端的（de）動態響應, 為優化機構的性能提供理論（lùn）依據具有重要（yào）的意義。

      文章運用正交試驗法進行實驗（yàn）編排, 用（yòng）ADAMS解算器對UG NX 中建立的傳動鏈虛（xū）擬樣機進行動力學解算, 得到鏈條附件的加速度響應（yīng）。在此基礎上, 用極差分析法分析了5個因素的水（shuǐ）平變動對輸（shū）出端加速度響應的影響程度。

      1 間歇傳動（dòng）鏈係統建模

      1. 1 間歇傳（chuán）動鏈的簡化模型（xíng）

      本（běn）文以研（yán）究傳動鏈的（de）間歇（xiē）運動為主要目的, 將傳動（dòng）鏈係統（tǒng）簡化如圖（tú）1。圖1中（zhōng）選用齒（chǐ）數相同的鏈輪分別作為主動輪1和從（cóng）動（dòng）輪3。主動輪一般由做間歇轉（zhuǎn）動的分（fèn）度凸輪（lún）機構（gòu）驅動, 帶動鏈條實現間歇運動, 其（qí）間歇運動規律由分度凸輪的輪廓設計決定。從動輪上附有撐緊彈簧裝置, 代表實際物理樣機中的預緊裝置。鏈條附件（jiàn）由4個集中（zhōng）質量塊圖中零件2來表示。緊密貼在鏈條下側較（jiào）簡易的構件5 是導軌, 指（zhǐ）引鏈條運行方向, 還起（qǐ）到阻尼（ní）防振（zhèn）作用。故不用考慮鏈條的橫向振動, 而（ér）考慮導軌與（yǔ）鏈條間的摩（mó）擦和其材料阻尼。

      1. 2 三維實體模（mó）型

      主要結構件有: 銷（xiāo）軸、套筒、滾子、內鏈板、外鏈板、鏈輪、導軌等零（líng）部件。傳動鏈主要參數: 鏈條選用短節距（jù）滾子輸送鏈10A, 鏈輪齒形按短節距滾子輸（shū）送鏈鏈輪齒形造型, 中心距（jù）、集中（zhōng）質量塊數目和質量。

      本文選取（qǔ）適合中高速且動（dòng）力性能良好（hǎo）的修正正弦加速度運動規律作為分度凸輪輸出。根據該類係（xì）統的實際工況, 鬆邊（biān）在下（xià）, 緊邊在（zài）上, 實體模型（xíng）如圖2。須添加的（de）運動副和約束: 鏈輪的轉動副, 鏈節間的鉸鏈（liàn）副（fù）, 鏈條和（hé）鏈輪間的接觸副, 鏈條和導軌間的接觸副等。從動輪處添加與機架固聯的撐緊彈簧, 接（jiē）觸力都采用基於impact函數的實體碰撞接觸模型(如圖3)。根據創建的動力學仿真（zhēn）模型進行（háng）動力（lì）學仿真得（dé）到某一工況下（xià）間歇傳動鏈（liàn）的（de）加速度曲線如圖4所示。

      2 正（zhèng）交（jiāo）試驗法設（shè）計及分析

      正交試驗法（fǎ）能合理地安排試驗以及分析試驗所得的數據, 用較少的試驗數量獲得基本上能全麵反映情況的試驗（yàn）數據[ 10] 。

      2. 1 實驗參數的選取

      選取輸（shū）入軸轉速ω / ( r· m in- 1 )、導軌材料阻（zǔ）尼因數c、鏈條和導軌之間的庫侖動摩擦因數μ、預緊彈（dàn）簧剛度K / ( N · mm- 1 )和集中質量m /kg, 5種對加速度響應表現出強烈的非線（xiàn）性影響關係的因素。

      2. 2評價指標的確定

      在工作（zuò）過程中, 鏈條特別是鏈條附件等附加裝置的加速度響應是其動力學（xué）性能的一項重要指標。而（ér）且在不同工況下存在不同程度的振動, 為了研究（jiū）傳動鏈在不同工況（kuàng）下的（de）動態性能, 利（lì）用可（kě）求得的輸出端加速度響應, 構建可評價係（xì）統振動（dòng）的指標函數

      式中, n 為一個工作周期內的采樣點數, ai為（wéi）集中質量在對應采樣點i的加速度響應, aio為相應的間歇運（yùn）動規律加速度理論值。e值（zhí）越大, 工作端的加速度變化幅值越大（dà）, 表示係統動態性能越差。

      2. 3 因素水平的確定

      以工程（chéng）實際的經驗（yàn）取（qǔ）值作為因素的水平, 安排各（gè）因素及水平見表1。為了得到能（néng）全（quán）麵反映（yìng）情況的實驗（yàn）數據, 使用L25 ( 56 )正交表來設計樣本, 對試驗數據采用正交設計法進（jìn）行采樣。

      根據正交表進行25種工況下的動力學（xué）仿真, 得到25個試驗評價指標值e如表（biǎo）2所示。

      2. 4 實驗結果分析

      為了分析（xī）每個影響因素（sù）對於振動的影響（xiǎng）趨（qū）勢, 利用統計工具SPSS進行分析, 得到各個因素的散點圖（tú）,並用響（xiǎng）應的曲線進行擬合得到振動誤差的（de）相對值, 見圖5~ 圖9。

      分析以上圖形可知: 轉速和集中質量m 增大時（shí）,振（zhèn）動加劇, 而（ér）且（qiě）轉速對其影響較（jiào）大。適當的材料阻尼和摩擦可以減小振動, 但摩擦力同時附加了摩擦力矩,使傳動效率降（jiàng）低, 造成能量損耗。過大或過小的支撐彈簧剛（gāng）度（dù）都會（huì）加大傳動鏈振動。

對此試（shì）驗進行極差分析, 5 因素分別標記為ABCDE, 設A 因素水平“ i” ( i= 1, 2, 3, 4, 5)對應的試驗（yàn）指標和為（wéi）eA i, 以此類推（tuī）, 得到（dào）其他因素各（gè）水平對應的試（shì）驗指標和。由此可以計（jì）算出各因素對應極差如下表（biǎo）3所示。

      為了直觀起見, 我們把各影響振動的影響（xiǎng）參數在不同水平下模（mó）擬試驗得到的振動評價（jià）值(即表3中的e1, e2, e3, e4, e5 )畫成“因素水平- 指（zhǐ）標均值”圖, 如圖10所示。

      由（yóu）圖中可以清（qīng）晰的（de）看（kàn）到, 在選定的設計（jì）變（biàn）量範圍內, 各因素對試驗指標的影響程（chéng）度大小為（wéi）RA > RE > RD> RB > RC。即各因素對試驗指標e的影響程度大小依次為轉速、集中質（zhì）量、彈簧剛（gāng）度、材料阻尼係數、摩擦係數。轉速對指（zhǐ）標影響程度在所有因子中是最大的,表示轉（zhuǎn）速的大小值在試驗範圍內變化（huà）時, 影響工作端振動的程度最大。由此也驗證了（le）齒數少時, 鏈輪轉速對多（duō）邊形效應影（yǐng）響較大, 是產生噪聲和振（zhèn）動的（de）主要原因。在持續時間較短的衝擊過程中, 材料的阻尼和摩擦對係統的振動影響較（jiào）小。

      3 結（jié）語

      在UG Mot ion環境下, 通過創建連杆、添加運（yùn）動（dòng）約束、定義驅動載荷等（děng）操作, 建立了此係統（tǒng）的（de）虛擬樣機。在此（cǐ）基礎上, 運用正交試（shì）驗法來設（shè）計動力學仿真實驗,選取多個影響因素（sù）, 建立動態性能評價指標。分析了各重（chóng）要因（yīn）素對動態性能的影響程度及主次關係。結果表明正交設（shè）計方法應用到（dào）多因素影響動力學性能的研究上是行之有效的（de）。