双节距齿形输送链工作链板的有限元分析

摘 要 双节距齿形输送链是一种新型的输送链条，本文利用Solidworks软件创建了其工作链板的三维模型，并对其进行了结构应力分析，得到了工作链板的应力分布云图，结果显示，双节距齿形输送链链板的最大应力发生在胯部与工作齿交界处，且远远大于销轴孔处应力，应力分布不合理；将胯部高度调整至于销轴孔心平齐时，胯部与工作齿交界处应力与销轴孔处应力基本相等，应力分布合理，有效增强了链板的使用能力。

关键词 双节距齿形链 链板 有限元 应力分布

中图分类号：TH132.4 文献标识码：A

双节距齿形输送链是一种新型的，为了改善传统的双节距滚子输送链和标准齿形输送链的单位长度质量大、振动剧烈、磨损严重等问题而提出的，其兼具标准齿形链高速、重载、低噪声的优点以及双节距滚子输送链单位长度质量轻的优点。研究表明：其与标准齿形链相比单位长度质量降低了30%左右，且噪声与双节距滚子输送链相比降低了4 dB以上。由于双节距变节距齿形链的这种优势，其必将在工程输送领域得到广泛的应用。

本文利用Solidworks软件创建了双节距齿形输送链工作链板的三维模型，并对其进行了结构应力分析，得到了其应力分布，并对其胯部高度进行修改，使得应力分布更加合理，为双节距变节距齿形输送链的设计提供指导依据。

1链板结构设计

双节距齿形输送链主要由工作链板、边板、导板以及销轴构成，其中工作链板与链轮啮合传递运动和动力，其结构参数示意图如图1所示。

2 1—对应的标准齿形链的齿形角

2几何模型创建

采用节距P0=25.4 mm的双节距齿形输送链进行分析。利用Solidworks三维软件零件模块里的拉伸凸台基体功能，创建工作链板的三维模型，如图2所示。

3有限元模型的创建

利用图2的三维模型，打开Solidworks的Simulaton插件对该模型进行结构静力学分析。

3.1 模型简化

为了更加精确快速的计算工作链板的应力分布情况，有必要对模型进行适当的简化，工作链板简化后为对称结构，如图3所示。

3.2 约束条件及载荷设置

为简化后的模型添加夹具，如图3所示，在面1上添加对称夹具，在面2上添加平面约束夹具，设置法向位移为0 mm。在面3上添加压力载荷20 Mpa。

3.3 网格划分及求解器设置

对添加好约束与载荷的模型进行网格划分如图4所示，其中模型整体采用中等网格大小进行划分，之后采用网格控制功能，对模型面3上网格进行适当细化。

在运行仿真程序之前，需要对仿真程序的求解器进行设置启用“使用软弹簧使模型稳定”功能。运行仿真程序，得到结果。

4仿真结果分析

如图5所示为求解得到的在20 Mpa作用下，工作链板的应力分布模型。其应力分布情况如下，胯部与工作齿交界处最大，销轴孔处其次。其中，最大应力为231.978 MPa，远大于销轴孔处的170.118 Mpa，为提高工作链板的使用能力，有必要对工作链板胯部就行强化，以减小该处应力与销轴孔处应力的差值。

如图6所示，将胯部高度降至销轴孔心时，得到，最大应力发生在销轴孔处为197.377 Mpa，胯部与工作齿交界处其次为185.322 Mpa，且两处应力大小基本相等，可以有效增强工作链板的工作能力。

5结论

以P0=25.4mm的双节距齿形输送链为例，利用Solidworks软件创建了工作链板的三维模型，利用Solidworks/Simulation对工作链板进行了结构静力学分析。结果表明：现有设计方式，工作链板应力分布不合理，最大应力发生在胯部与工作齿交界处，销轴处应力次之，且两处应力差值较大，应力分布不合理；修改模型，将胯部高度降低至于销轴孔平齐，得到应力分布更加合理，能有效提高工作链板的使用能力。本文研究成果将为双节距变节距齿形输送链的设计提供指导依据。

基金项目：河北省高等学校科学技术研究项目（QN2015196）。

作者简介：王文成（1985-），男，河北沧州人，承德石油高等专科学校机械工程系讲师，博士，主要研究方向：高速链传动技术理论及应用等。

参考文献

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