自動(dòng)化生產(chǎn)線用同步帶傳動(dòng)升降機(jī)的動(dòng)態(tài)特性分析

王學(xué)軍，普江華，陳明方

（昆明理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，云南 昆明 650500）

在自動(dòng)化生產(chǎn)線中，升降機(jī)是連接2個(gè)工序且對(duì)工件進(jìn)行升降操作的重要設(shè)備。目前，生產(chǎn)線用升降機(jī)多采用鏈傳動(dòng)或鋼絲繩傳動(dòng)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)移載和升降物料的功能，其通常配置為單向輸入和輸出。隨著對(duì)生產(chǎn)線自動(dòng)化水平度要求的不斷提高，現(xiàn)有的升降機(jī)在功能和性能方面均須進(jìn)一步改進(jìn)。在功能方面，在一些柔性生產(chǎn)線中須采用雙向多進(jìn)多出的輸送模式，目前單向輸入輸出的模式無(wú)法滿(mǎn)足功能要求。在性能方面，升降機(jī)采用鏈傳動(dòng)的方式雖然可以提高其承載能力，但存在沖擊、振動(dòng)，且噪聲較大［1］。鋼絲繩傳動(dòng)易發(fā)生打滑現(xiàn)象，傳動(dòng)精度較低，只適用于較小的力和力矩的傳遞［2］。相比較而言，同步帶傳動(dòng)運(yùn)行較平穩(wěn)，振動(dòng)噪聲較小，傳動(dòng)精確度較高，有利于實(shí)現(xiàn)升降機(jī)的雙向輸送。本文以顯示器自動(dòng)化生產(chǎn)線的功能需求為背景，針對(duì)傳統(tǒng)升降機(jī)存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種采用同步帶傳動(dòng)的具有換向移載裝置、橫向移載功能的多進(jìn)多出型升降機(jī)。

為驗(yàn)證升降機(jī)結(jié)構(gòu)及其傳動(dòng)的合理性，并對(duì)其性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，須對(duì)其結(jié)構(gòu)力學(xué)、升降動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析。在升降機(jī)力學(xué)特性、動(dòng)態(tài)特性等方面，已經(jīng)有很多可借鑒的研究成果。如：李梅等［3］、鄒杰等［4］、王曉輝［5］等基于多體動(dòng)力學(xué)對(duì)升降機(jī)主要傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析，得到了傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)曲線及其振動(dòng)和載荷情況；劉樹(shù)青等［6］建立了剪式升降機(jī)構(gòu)的剛?cè)狁詈夏Ｐ?，分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)耦合振動(dòng)的影響；劉相權(quán)等［7］建立了快速出藥系統(tǒng)升降平臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程，對(duì)該動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行求解，并分析了升降平臺(tái)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)；李小民等［8］采用有限元方法對(duì)立體車(chē)庫(kù)垂直升降系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度和剛度分析并進(jìn)行優(yōu)化。綜上可知，對(duì)升降機(jī)性能的研究主要集中在：對(duì)升降機(jī)主要傳動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析；對(duì)升降結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜態(tài)分析，對(duì)其關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。目前對(duì)升降機(jī)整機(jī)動(dòng)態(tài)特性的研究較少，大多只是為了驗(yàn)證結(jié)構(gòu)的合理性，并沒(méi)有考慮結(jié)構(gòu)變形。

本文所設(shè)計(jì)的升降機(jī)采用同步帶傳動(dòng)方式，在對(duì)整個(gè)升降系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性分析時(shí)，考慮同步帶的柔性變形對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響十分必要。目前已有的針對(duì)同步帶結(jié)構(gòu)的研究成果對(duì)本研究具有借鑒價(jià)值。方亞輝等［9］采用多體動(dòng)力學(xué)方法對(duì)大跨距同步帶直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析，研究表明，大跨距同步帶的彈性變形是導(dǎo)致負(fù)載產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)誤差的主要原因；Kagotani等［10］、Shi等［11］對(duì)同步傳動(dòng)特性及其影響因素進(jìn)行了分析；焦棟［12］基于有限剛體元方法和多體系統(tǒng)碰撞動(dòng)力學(xué)理論，建立了同步帶傳送裝置的剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)模型，分析了其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)響應(yīng)；袁志權(quán)［13］將柔性體同步帶離散為剛性帶元和柔性連接，并采用相對(duì)坐標(biāo)法建立了同步帶動(dòng)力學(xué)模型，同時(shí)利用RecurDyn軟件建立了灌裝機(jī)同步帶實(shí)體動(dòng)態(tài)仿真模型；王留柱等［14］、胡建平等［15］研究了同步帶變形對(duì)移栽機(jī)定位精度的影響，建立了移栽機(jī)動(dòng)平臺(tái)的剛?cè)狁詈戏抡婺Ｐ停?duì)其水平運(yùn)動(dòng)的規(guī)律進(jìn)行仿真分析；李巖［16］利用ADAMS（automatic dynamic analysis of mechanical systems，機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)自動(dòng)分析）等軟件建立了同步帶傳動(dòng)設(shè)備的剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)模型，并分析了其執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性；周舟等［17］設(shè)計(jì)了同步帶送料裝置，在考慮同步帶柔性變形的前提下，構(gòu)建了送料裝置虛擬樣機(jī)并進(jìn)行仿真分析，得到了滑塊位移、速度和加速度等曲線，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的可行性。通過(guò)上述分析可知：同步帶的彈性變形是導(dǎo)致負(fù)載產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)誤差的主要原因，因此在分析同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性時(shí)必須考慮同步帶的柔性變形；將同步帶離散為剛性帶元和柔性連接，采用多體動(dòng)力學(xué)理論建立同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)模，再基于耦合模型對(duì)其動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析，是可行的。

本文基于多體動(dòng)力學(xué)理論建立自動(dòng)生產(chǎn)線用同步帶傳動(dòng)升降機(jī)的剛?cè)狁詈夏Ｐ?，通過(guò)對(duì)升降機(jī)在升降過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，開(kāi)展升降機(jī)動(dòng)態(tài)特性研究，以期為同步帶傳動(dòng)升降機(jī)后續(xù)的設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試和改進(jìn)提供參考。

1 升降機(jī)傳動(dòng)設(shè)計(jì)

1.1 升降系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求

顯示器自動(dòng)化生產(chǎn)線包括生產(chǎn)線和老化線兩條產(chǎn)線。生產(chǎn)中升降機(jī)的作用是將生產(chǎn)線上組裝完成的顯示器提升到多層老化線進(jìn)行老化，然后將老化后的顯示器輸送回生產(chǎn)線，以完成其后續(xù)的功能測(cè)試。為了實(shí)現(xiàn)顯示器生產(chǎn)組織的高度柔性，升降機(jī)須滿(mǎn)足雙向多進(jìn)多出的配置要求。生產(chǎn)中顯示器的輸送如圖1所示。圖中給出了老化線和生產(chǎn)線的位置關(guān)系，箭頭表示顯示器的運(yùn)輸方向。

圖1 顯示器輸送示意Fig.1 Schematic of display transportation

為了達(dá)到柔性、高速傳輸?shù)男Ч?，升降系統(tǒng)應(yīng)滿(mǎn)足以下幾點(diǎn)要求：

1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于裝配、檢查和維修；

2）結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積較小，以使生產(chǎn)線上的其他設(shè)備有較多的安裝空間和工作空間；

3）具有自動(dòng)移載功能，使貨物能夠自動(dòng)進(jìn)出升降機(jī)；

4）具有自動(dòng)換向功能；

5）能升降至老化線任意一層。

1.2 升降機(jī)的結(jié)構(gòu)及功能需求

根據(jù)升降系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)升降機(jī)。升降機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。其主要由同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)、導(dǎo)向裝置、配重、機(jī)架、載貨臺(tái)、換向裝置和移載裝置組成。為了實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)過(guò)程的穩(wěn)定性和升降位置的準(zhǔn)確性，采用同步帶傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)貨物在不同高度的平穩(wěn)升降；在載貨臺(tái)上設(shè)置換向裝置和移載裝置，實(shí)現(xiàn)貨物在輸送過(guò)程中的自動(dòng)換向和移載；設(shè)有導(dǎo)向裝置和配重，來(lái)提高升降過(guò)程的穩(wěn)定性和升降效率。

圖2 升降機(jī)結(jié)構(gòu)Fig.2 Elevator structure

將升降機(jī)安裝到顯示器自動(dòng)化生產(chǎn)線上。顯示器自動(dòng)化生產(chǎn)線的布局如圖3所示。其中：2臺(tái)升降機(jī)位于老化線上，升降機(jī)的前方有2條生產(chǎn)線；右側(cè)升降機(jī)將生產(chǎn)線上組裝完成的顯示器提升至多層老化線進(jìn)行老化作業(yè)，左側(cè)升降機(jī)則將老化后的顯示器輸送回生產(chǎn)線。

圖3 顯示器自動(dòng)化生產(chǎn)線布局示意Fig.3 Schematic of layout of display automation production line

2 基于多體動(dòng)力學(xué)理論的升降機(jī)剛?cè)狁詈夏Ｐ偷臉?gòu)建

基于多體動(dòng)力學(xué)理論構(gòu)建升降機(jī)剛?cè)狁詈夏Ｐ??？紤]到構(gòu)件受力變形對(duì)分析結(jié)果有影響，將導(dǎo)向裝置、機(jī)架、載貨臺(tái)、換向裝置、移載裝置的所有零件看作剛性體，僅將同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)中的同步帶作柔性體處理。

2.1 升降機(jī)剛性體模型的構(gòu)建

升降機(jī)是一個(gè)復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng)，在三維軟件中構(gòu)建的三維模型有幾百個(gè)零件。為了降低分析難度，仿真中對(duì)升降機(jī)三維模型的結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化。

本文主要分析升降機(jī)在升降過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性，故將機(jī)架、載貨臺(tái)、換向裝置和移載裝置均保存為零件，進(jìn)而得到簡(jiǎn)化的升降機(jī)三維模型。將該模型導(dǎo)入多體動(dòng)力學(xué)分析軟件ADAMS，根據(jù)設(shè)計(jì)要求定義各構(gòu)件的材料和質(zhì)量屬性。對(duì)于沒(méi)有簡(jiǎn)化的構(gòu)件，其質(zhì)量由密度和體積決定；對(duì)于簡(jiǎn)化的構(gòu)件，則采用質(zhì)量自定義。添加固定約束將換向裝置和移載裝置固定在載貨臺(tái)上，導(dǎo)向裝置則分別固定在配重和載貨臺(tái)上，同時(shí)添加接觸將配重和載貨臺(tái)與機(jī)架關(guān)聯(lián)，從而完成升降機(jī)剛性體模型的構(gòu)建。

2.2 考慮柔性化的同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的構(gòu)建

2.2.1 同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)柔性化建模的方法

同步帶為柔性體，其建模時(shí)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化將直接影響仿真結(jié)果的準(zhǔn)確度，因此須對(duì)同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行柔性化建模［10-11］。目前同步帶柔性化建模有幾種方法。第1種方法是將同步帶離散成多個(gè)剛性單元，剛性單元之間通過(guò)旋轉(zhuǎn)副連接。該方法只能模擬同步帶運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，而不能模擬其動(dòng)態(tài)特性。第2種方法是將同步帶離散成多個(gè)帶元，帶元之間通過(guò)彈簧和阻尼器連接。該方法可以模擬同步帶的變形。第3種方法是利用CAE（computer aided engineering，計(jì)算機(jī)輔助工程）軟件對(duì)同步帶進(jìn)行網(wǎng)格劃分，通過(guò)網(wǎng)格劃分得到模態(tài)中性文件，從而建立同步帶的柔性模型［18-19］。

第2種方法對(duì)帶的設(shè)置較第3種方法靈活，同時(shí)考慮到同步帶變形及其動(dòng)態(tài)特性的模擬需求，故選用第2種方法對(duì)同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行柔性化建模。已知同步帶的幾何形狀、彈性模量、泊松比以及帶輪齒齒數(shù)等參數(shù)，采用ADAMS/Machinery模塊創(chuàng)建柔性同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)，并將同步帶離散成469個(gè)帶元。

2.2.2 同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)的多體接觸動(dòng)力學(xué)模型

將同步帶離散成一系列剛體帶元，使同步帶與帶輪之間的接觸為包含柔性連接的多剛體接觸。研究多體接觸耦合的方法主要有恢復(fù)系數(shù)法和連續(xù)接觸法兩種［20-21］。相比于恢復(fù)系數(shù)法，連續(xù)接觸法的計(jì)算過(guò)程較穩(wěn)定，同時(shí)能夠求解碰撞力的變化。非線性彈簧阻尼接觸碰撞模型是最常用的連續(xù)接觸模型，如圖4所示［22］。圖中：A和B表示系統(tǒng)中2個(gè)相互接觸碰撞的物體；o-xy為整個(gè)系統(tǒng)的慣性參考系；oA-xAyA為物體A的動(dòng)坐標(biāo)系，原點(diǎn)oA為物體A的質(zhì)心；oB-xByB為物體B的動(dòng)坐標(biāo)系，原點(diǎn)oB為物體B的質(zhì)心；兩物體的接觸點(diǎn)分別表示為PA、PB。

圖4 非線性彈簧阻尼接觸碰撞模型Fig.4 Nonlinear spring damping contact collision model

則兩物體在接觸碰撞處的接觸力F為：

式中：Fe為彈性力；Fd為阻尼力；K為碰撞處剛度系數(shù)；C為碰撞處阻尼系數(shù)；δ為接觸嵌入深度；為接觸點(diǎn)相對(duì)速度；n為指數(shù)系數(shù)，根據(jù)接觸物體的幾何形狀而取為不同的值。

對(duì)于Hertz接觸問(wèn)題而言，取C=0，n=1.5。

碰撞處剛度系數(shù)的表達(dá)式為：

對(duì)于同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)，剛體帶元與帶輪的接觸如圖5所示［23］。圖中：or-xryr為整個(gè)系統(tǒng)的慣性參考系；on-xnyn為帶輪的動(dòng)坐標(biāo)系；om-xmym為帶元的動(dòng)坐標(biāo)系；坐標(biāo)系on-xnyn、om-xmym的原點(diǎn)與or-xryr原點(diǎn)之間的距離分別為rn、rm；P點(diǎn)為接觸點(diǎn)。

圖5 剛體帶元與帶輪接觸示意Fig.5 Schematic of contact between rigid belt element and pulley

則接觸點(diǎn)相對(duì)于帶輪的相對(duì)位移Δrnm為：

式中：ρmP、ρnP分別為帶元和帶輪在接觸點(diǎn)P處的曲率半徑。

接觸點(diǎn)上帶元與帶輪的法向相對(duì)滲透量δnm為：

式中：r為帶輪半徑；H為帶齒高度。

則接觸點(diǎn)P處的接觸力FP可表示為：

3 升降機(jī)動(dòng)態(tài)特性仿真分析

構(gòu)建的升降機(jī)剛?cè)狁詈咸摂M樣機(jī)模型如圖6所示。

圖6 升降機(jī)剛?cè)狁詈咸摂M樣機(jī)模型Fig.6 Rigid-flexible coupling virtual prototype model of elevator

根據(jù)顯示器自動(dòng)化生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)奏確定升降機(jī)的升降速度為250 mm/s，帶輪節(jié)徑為112.24 mm，則可確定其驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速為4.550 rad/s。為了避免同步帶與帶輪首次接觸碰撞引起速度突變，分析時(shí)轉(zhuǎn)速以階躍函數(shù)形式添加，為step（time，0，0（rad/s），0.1，-4.550（rad/s））。本文主要對(duì)升降機(jī)從第1層老化層到第3層老化層的提升過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，其中升降層的間距為500 mm，故取分析時(shí)間為4 s，進(jìn)行升降機(jī)動(dòng)態(tài)特性仿真。

同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速如圖7所示。由圖可知，在主動(dòng)輪啟動(dòng)后，從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速在0—0.5 s內(nèi)波動(dòng)較大，0.5 s以后以一定幅值波動(dòng)，且波動(dòng)幅值越來(lái)越小，1.5 s以后基本與主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速一致。這是因?yàn)橄到y(tǒng)啟動(dòng)時(shí)同步帶總張緊力迅速增大至最大值，然后伴隨著較小波動(dòng)而基本穩(wěn)定，主動(dòng)輪帶動(dòng)從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。從動(dòng)輪平均轉(zhuǎn)速的仿真值為4.564 rad/s，其理論值為4.550 rad/s，相對(duì)誤差為0.3%（小于1%），滿(mǎn)足傳動(dòng)要求，同時(shí)驗(yàn)證了模型構(gòu)建和分析的正確性。

圖7 同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速Fig.7 Rotate speed of driving wheel and driven wheel of synchronous belt transmission system

3.1 同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性

為了研究同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，選取編號(hào)為450的帶元作為研究對(duì)象，分析其從運(yùn)動(dòng)到與帶輪嚙合直至嚙合結(jié)束整個(gè)過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性。同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性曲線如圖8所示。

圖8 同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性曲線Fig.8 Dynamic characteristic curve of synchronous belt transmission system

由圖8（a）可知：0.75 s以后，帶元與主動(dòng)輪開(kāi)始接觸，由于慣性作用，帶元會(huì)受到?jīng)_擊力的作用，其接觸力有一定的波動(dòng)；1.5 s以后，帶元與帶輪嚙合完成，接觸力消失。接觸力的變化規(guī)律與真實(shí)情況相符。

由圖8（b）可知：同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)剛啟動(dòng)時(shí)，由于存在轉(zhuǎn)速突變，張緊力迅速增大，然后急劇減小，隨后以一定頻率小幅波動(dòng)。同步帶由于自身的黏彈性，在與帶輪接觸的過(guò)程中不斷收縮與伸長(zhǎng)，導(dǎo)致其張緊力一直波動(dòng)。

由圖8（c）可知：同步帶在傳動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生了橫向振動(dòng)。持續(xù)變化的張緊力使同步帶產(chǎn)生瞬時(shí)加速度，從而引起速度變化，最終導(dǎo)致其橫向振動(dòng)。但在升降過(guò)程中同步帶所受外力不變，其橫向振動(dòng)位移很小，不會(huì)對(duì)升降過(guò)程的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

3.2 載貨臺(tái)的動(dòng)態(tài)特性

升降機(jī)工作時(shí)，通過(guò)同步帶傳動(dòng)帶動(dòng)載貨臺(tái)升降，從而完成貨物的輸送，故可用載貨臺(tái)的運(yùn)動(dòng)曲線來(lái)表示貨物輸送過(guò)程。載貨臺(tái)的動(dòng)態(tài)特性曲線如圖9所示。

圖9 載貨臺(tái)的動(dòng)態(tài)特性曲線Fig.9 Dynamic characteristic curve of pallet

由圖9（a）可知：載貨臺(tái)在4 s內(nèi)提升的高度為993.78 mm。第1層老化層與第3層老化層之間的目標(biāo)距離為1 000 mm，僅相差6.22 mm（小于7 mm），可見(jiàn)可以滿(mǎn)足工作要求。

由圖9（b）可知：在啟動(dòng)階段載貨臺(tái)速度波動(dòng)較大，0.5 s后速度趨于穩(wěn)定，在理想速度值附近小幅波動(dòng)；載貨臺(tái)的平均速度為252 mm/s，理想速度為250 mm/s，速度的相對(duì)誤差為0.8%（小于1%），可以滿(mǎn)足工作要求。

由圖9（c）可知：載貨臺(tái)的加速度一直在波動(dòng)，且在部分時(shí)刻出現(xiàn)突變。

由上述分析可知，升降機(jī)在工作時(shí)，柔性同步帶的材料特性使得同步帶的瞬時(shí)速度和加速度產(chǎn)生變化，進(jìn)而引起載貨臺(tái)瞬時(shí)速度和加速度波動(dòng)，從而導(dǎo)致載貨臺(tái)產(chǎn)生波動(dòng)。在升降過(guò)程中同步帶所受的外力不變，同步帶張緊力的波動(dòng)范圍不斷減小，并趨于穩(wěn)定，所以載貨臺(tái)的定位精度和運(yùn)行速度可以滿(mǎn)足工作要求。

3.3 導(dǎo)向裝置的動(dòng)態(tài)特性

導(dǎo)向裝置是保證升降機(jī)平穩(wěn)升降的關(guān)鍵機(jī)構(gòu)。所設(shè)計(jì)的升降機(jī)構(gòu)有2個(gè)導(dǎo)向裝置，分別為載貨臺(tái)導(dǎo)向裝置和配重導(dǎo)向裝置。導(dǎo)向裝置中導(dǎo)向輪的接觸力曲線如圖10所示。

圖10 導(dǎo)向輪的接觸力曲線Fig.10 Contact force curve of guide wheel

由圖10（a）可知：載貨臺(tái)左右兩側(cè)導(dǎo)向輪所受力的大小及波動(dòng)趨勢(shì)接近，左、右側(cè)接觸力的平均值分別為339.7 N和329.7 N。由導(dǎo)向輪安裝位置可知，左右兩側(cè)導(dǎo)向輪的受力方向相反，在傳動(dòng)過(guò)程中導(dǎo)向輪的負(fù)載轉(zhuǎn)矩可以相互抵消，使提升過(guò)程平穩(wěn)。

由于配重左右兩側(cè)導(dǎo)向輪所受的負(fù)載條件相同，其接觸力和轉(zhuǎn)速基本一致，所以對(duì)其中一個(gè)導(dǎo)向輪進(jìn)行分析即可。由圖10（b）可知：開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)接觸力波動(dòng)較大，0.1 s后趨于穩(wěn)定。說(shuō)明配重導(dǎo)向過(guò)程相對(duì)平穩(wěn)，能保證在升降過(guò)程中配重的穩(wěn)定性。

4 結(jié)論

根據(jù)顯示器自動(dòng)化生產(chǎn)線的功能需求，針對(duì)現(xiàn)有升降機(jī)存在的功能和性能上的不足，設(shè)計(jì)了一種新型多功能升降機(jī)?；诙囿w動(dòng)力學(xué)理論構(gòu)建了升降機(jī)剛?cè)狁詈夏Ｐ停瑢?duì)升降機(jī)在提升過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論：

1）受同步帶材料特性的影響，同步帶在與帶輪嚙合的過(guò)程中不斷收縮與伸長(zhǎng)，其張緊力一直波動(dòng)，從而引起同步帶瞬時(shí)速度和加速度變化，進(jìn)而使貨物在升降過(guò)程中的瞬時(shí)速度和加速度波動(dòng)。但在升降過(guò)程中同步帶所受外力恒定，載貨臺(tái)位置累積誤差小于7 mm，運(yùn)行速度誤差小于1%，可以滿(mǎn)足工作要求。

2）相較于傳統(tǒng)鏈傳動(dòng)方式，同步帶傳動(dòng)的運(yùn)行平穩(wěn)性更好，載貨臺(tái)可以獲得更高的定位精度。

3）在升降機(jī)傳動(dòng)過(guò)程中，導(dǎo)向裝置能抵消負(fù)載力矩，使傳動(dòng)平穩(wěn)，保證了配重和載貨臺(tái)在升降過(guò)程中的穩(wěn)定性。

研究結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的多進(jìn)多出型升降機(jī)的總體設(shè)計(jì)及傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、有效，為后續(xù)升降機(jī)結(jié)構(gòu)及控制的優(yōu)化提供了參考，為升降機(jī)在自動(dòng)化生產(chǎn)線的良好應(yīng)用提供了一定的理論依據(jù)。