多輪傳動系統(tǒng)中張緊器最佳安裝位置的計算思路?

?一、設(shè)計目標與評價指標?

• 目標函數(shù)通常包含兩項：

  1. 張緊器的“有效系數(shù)”kη盡量大（>?1為佳），表示在負荷與速度變化時維持帶中張力的能力；

  2. 帶段橫向振動幅值盡量小，降低噪聲與疲勞風(fēng)險。

• 約束條件包括：各附件輪包角（通常不小于企業(yè)設(shè)計手冊的推薦值）、帶段長度下限（進入槽形輪≥60 mm、進入平輪≥50 mm）、張緊行程、安裝空間與環(huán)境（溫度、油污、粉塵）。這些指標共同構(gòu)成“最佳位置”的量化評價基礎(chǔ)。

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?二、幾何與拓撲的候選位置篩選?

• 作用側(cè)原則：優(yōu)先布置在多楔帶的松邊；若受空間限制需置于緊邊，應(yīng)顯著增大初始張緊并校核帶與輪的受力與磨損。

• 靠近大輪優(yōu)先：在松邊布置時，優(yōu)先靠近大帶輪，可減小對小帶輪包角的不利影響；若需增大接觸角或受空間制約，可布置在松邊內(nèi)側(cè)并靠近大輪，但應(yīng)避免反向彎曲導(dǎo)致壽命下降。

• 干涉與包角校核：候選位置須逐一通過幾何仿真檢查帶段長度、包角與干涉；對多輪系統(tǒng)，按企業(yè)方法論對各輪包角與帶段長度進行量化評估與篩選。

• 多楔帶專用注意：張緊輪宜作為外置輪壓在帶外側(cè)工作面；避免與導(dǎo)向/惰輪功能混淆，確保張緊輪只承擔(dān)張緊與穩(wěn)定張力之責(zé)。

?三、位置與安裝角的量化優(yōu)化?

• 變量定義：以張緊輪中心位置坐標與安裝角為設(shè)計變量，目標為最大化kη、最小化橫向振動幅值（可構(gòu)造單目標加權(quán)或Pareto多目標）。

• 動力學(xué)建模要點：

  • 將附件輪等效為慣性圓盤，帶簡化為縱向伸縮+橫向振動耦合模型；

  • 自動張緊器等效為扭轉(zhuǎn)彈簧+黏性阻尼器并聯(lián)，其剛度/阻尼由“力矩-擺角”曲線擬合得到；

  • 以發(fā)動機扭振等為激勵，計算張緊臂擺角、帶張力波動、滑移率與橫向振動固有頻率。

• 評估與尋優(yōu)：在滿足包角與帶段長度約束下，遍歷/優(yōu)化安裝位置與安裝角，使kη最大、振動最??；工程上常以“權(quán)重系數(shù)法”將多目標合成為單一目標函數(shù)進行求解

  。

?四、算例流程與判定準則（工程可執(zhí)行）??

• 步驟

  1. 建模與參數(shù)：給定輪系拓撲、各輪有效直徑De_i、包角β_i、帶段長度L_i、等效質(zhì)量與轉(zhuǎn)動慣量；將張緊器等效為扭轉(zhuǎn)彈簧-阻尼器并聯(lián)。

  2. 布置初篩：按“松邊優(yōu)先、靠近大輪”的原則給出2–3個幾何可行位置，完成干涉與包角校核；進入槽形/平輪的帶段長度分別≥60 mm/50 mm。

  3. 靜態(tài)張力校核：按功率分配求各輪有效張力Fe_i，利用歐拉公式與張緊器等效模型計算穩(wěn)態(tài)張力與最小初始張緊力，確保不打滑并留有安全裕度。

  4. 動態(tài)評估：以曲軸扭振為激勵進行系統(tǒng)級仿真，輸出kη、帶段橫向振動幅值、滑移率與張緊臂擺角；若不達標，調(diào)整位置/角度并復(fù)算。

  5. 方案優(yōu)選：綜合kη、振動、包角/長度裕度、裝配可達性與維護性，確定最佳位置與安裝角；必要時迭代結(jié)構(gòu)/材料（如低摩擦涂層、帶輪槽形）以協(xié)同降振降噪。

• 判定清單（同時滿足為佳）：

  • 各輪包角≥企業(yè)推薦值；進入槽/平輪帶段長度分別≥60 mm/50 mm；

  • kη最大化且?guī)Ф螜M向振動幅值最小化；

  • 初始張緊與動態(tài)張緊在工作范圍內(nèi)均滿足不打滑與壽命要求；

  • 無干涉、張緊行程與阻尼裕度充足，環(huán)境適應(yīng)性（油污/熱/粉塵）滿足

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