【数学建模论文】刮板输送机链轮的传输系统动态建模及仿真分析

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1、【数学建模论文】刮板输送机链轮的传输系统动态建模及仿真分析摘要：这篇文章介绍了一个动态模型,它基于多体系统动力学理论，可以用于刮板输送机链轮传输系统的动态特性研究。动态模型包括链轮，链条，中间槽，过渡槽和刮削器。元器件的主要参数被考虑，如质量参数，惯性参数，参数几何学和结构参数等。根据主要部件之间相互作用的特性，高接触对主要用于动态模型的建模。作为一个例子，动态仿真上进行的条件电动机额定输出功率。然后，链轮和链条的动态负载被导出和分析。刮板输送机链轮传输系统的动态模型能够为链轮齿廓的优化提供更加真实的边界条件，关键部件的结

2、构强度评估和疲劳寿命预测。关键词：刮板输送机，链轮传动系统动力学建模，多体系统动力学理论，高接触对I.引言对于刮板输送机来说链轮传输系统起着重要的作用，它会直接影响刮板输送机的传输性能，质量和使用寿命。通常，链轮传输系统是由链轮，刮板，中间和过渡槽，以及成千上万条链条组成的。所以这是一个传统的动态分析方法不再适用的非常复杂的机械系统。随着多体系统动力学理论，数值分析技术和计算机技术的发展和成熟，对于研究人员来说找到复杂的机械系统的多体动态模型是可能的。为了研究刮板输送机链轮传动的动态特性，并为设计师和用户提出改良建议，在这

3、篇文章中动态建模与仿真分析的方法是基于多体系统动力学理论的。动态模型可以为链轮齿廓的优化，关键部件的结构强度评估和疲劳寿命预测提供更加真实的边界条件。II.刮板输送机链轮传输系统动态模型概述实际链轮传输系统具有大约八千条链条和数以百计的中间槽。在现有的软件环境和计算机硬件条件下，甚至可以发现动态模型，它应该有太大的自由度以至于无法解决。因此，本实际链系统需要简化。在这篇文章中，实际的刮板输送机链轮传输系统被简化为两个中间槽段，两个过渡段及相关链。链轮的实际负载与刮削器和中间槽之间的滑动摩擦力是等效的。根据刮板输送机链轮传输

4、系统的实际结构，本文发现的动态模型由三个子系统组成：二个链子系统和一个槽子系统。链子系统包括左链子系统和右链子系统，它是由钢板链，垂直链条，链轮和驱动电动机组成。槽子系统包括中间槽，过渡槽，和刮削器。图1显示的是刮板输送机链轮传输系统的动态模型，图2显示的是关键部件的拓扑结构。图2显示了主要用来模拟板链和垂直链，板链和链轮，垂直链和槽接触对之间的相互作用。在动态模型中，两个驱动电引擎是简化为运动链轮和参考系之间的强加的旋转副，其值由平稳启动的链轮的一个阶跃函数决定。III.接触对的接触搜索算法更高的接触对被广泛应用于刮板输

5、送机链轮传动系统中具有相互作用力的仿真组件上，它是非常必要的接触模型。接触副的两个构件在逻辑上可以认为是在一个接触参考系中定义的一个固定构件和一个可以相对于固定构件运动的滑动构件分别组成。在轴接触的参考系中固定构件的轮廓被许多三角形片体所包围，图3显示了在空间坐标系的两个接触物体。图3.接触对3运动符号双撇坐标系是节点参考系，滑移构件和表面接触的参考系固定构件，分别地。所有几何固定构件的变量的表面测定参考系。该接触对的参考系被定义为固定构件的边框的左上角，如图4所示。图4.联系参照系和广义坐标滑动构件相对于固定构件的位置和

6、方向是通过广义坐标来定义的，并用ch’d和ch’A表示出来如图4所示。因此广义坐标被直接用来表示构件之间的接触程度。为了接下来讨论的方便，接触副的两个构件分别称为滑动构件和固定构件，滑动构件和固定构件的轮廓分别称为滑动边界和目标边界。每对固定构件和滑动构件的边界节点必须进行检查，以检测两构件之间的联系。为了节省大量的计算，在预搜索阶段每个滑移构件的节点搜索来查找其所属的块域。该相对位置和滑动构件参照的取向相对于图4中所示的接触的参考系。因此，滑动构件相对于所描述的参考系的相对位置可以得到代表滑动构件相对于参考系的正常位置，

7、表示固定构件的接触状态。如果一对节点和一个块的是在接触后的搜索步将在前面。固定构件的边界框被分成许多块。每个块都有修补程序列表在内或块边界。因此，后检索步骤将在预搜索接触块步骤，如图所示。图。5节点和块预搜索阶段在固定构件表面已经选择用于在预检索步骤后的搜索步骤。对于候选构件，有必要计算的量渗透产生的接触力，如图6所示。图。6节点和补丁在搜查后阶段与所描述的一个节点与参考系的相对位置如下矢量被投射到补丁参考系如其中是补丁参考的方向矩阵系相对于所述接触参考系在第一步搜索后检查节点是否接触补丁或不通过检查。在非接触的情况下，程

8、序的其余部分必须被跳过。否则渗入补丁节点的计算其中δ始终为正。n'''是一个补丁的法线矢量和相对于所述补丁参考系常向量。C.接触力因此，由此所得到的接触法向力其中k和c是弹簧和阻尼系数是确定的，分别与是时间微分δ的渗透值。该指数和产生非线性接触力和指数产生的压痕的阻尼效果。当渗透非常小,由于负阻尼力的原