Study on the design and impact resistance performance of lattice roller movable teeth

ZHANG Shuang; YIN Guihu; CHEN Meiyu; YI Yali; WU Menglei

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Study on the design and impact resistance performance of lattice roller movable teeth

更新时间：2025-07-03

- Study on the design and impact resistance performance of lattice roller movable teeth
- Journal of Mechanical Strength Pages: 1-10(2025)
- 作者机构：
  
  1.燕山大学工程训练中心，秦皇岛 066004
  2.江苏泰隆减速机（集团）股份有限公司，泰州 225400］
  3.燕山大学机械工程学院，秦皇岛 066004
- 作者简介：
  
  ZHANG Shuang, E-mail: zhangshuang@ysu.edu.cn
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(52375064);Natural Science Foundation of Hebei Province(E2024203121)
- DOI：
  CLC： TH132.4
- Received：17 March 2025，
  
  Revised：24 April 2025，
  
  Published Online：02 July 2025，
- 稿件说明：
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张爽，殷桂虎，陈美宇等.点阵型滚柱活齿设计及抗冲击性能研究［J］.机械强度，DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.XXXX.XX.001.

ZHANG Shuang，YIN Guihu，CHEN Meiyu，et al.Study on the design and impact resistance performance of lattice roller movable teeth［J］.Journal of Mechanical Strength，DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.XXXX.XX.001.
张爽，殷桂虎，陈美宇等.点阵型滚柱活齿设计及抗冲击性能研究［J］.机械强度，DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.XXXX.XX.001. DOI：

ZHANG Shuang，YIN Guihu，CHEN Meiyu，et al.Study on the design and impact resistance performance of lattice roller movable teeth［J］.Journal of Mechanical Strength，DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.XXXX.XX.001. DOI：

摘要

目的

针对滚柱活齿长期承受冲击载荷而存在振动明显的问题，基于空心滚柱结构提出了一种新型点阵型滚柱活齿。

方法

首先，采用等效刚度预测和抗冲击试验，分析了4种点阵结构抗冲击能力，确定了抗冲击性能最优的点阵结构及点阵型滚柱活齿结构参数。其次，通过仿真分析探究了实心滚柱活齿、空心滚柱活齿及点阵型滚柱活齿的等效应力及振动特性。最后，搭建了滚柱活齿振动特性测试平台，对比分析了不同类型活齿振动加速度。

结果

结果表明，所提点阵型滚柱相比实心滚柱等效应力减小了28.72%，相比空心滚柱等效应力减小了3.96%；另外，相较于实心滚柱活齿、空心滚柱活齿，点阵型滚柱活齿振动加速度峰值降低明显，具有良好的减振效果。试验结果与仿真结果趋势一致，验证了仿真模型的可靠性以及试验结果的准确性。研究结果可为减振型活齿结构设计提供参考。

Abstract

Objective

Aiming at the problem of significant vibration in the roller movable teeth due to long-term impact loads

a novel lattice roller movable teeth was proposed based on the hollow roller structure.

Methods

Firstly

the impact resistance of four lattice structures was analyzed through equivalent stiffness prediction and impact tests

determining the optimal lattice structure and the structural parameters of the lattice roller movable teeth. Subsequently

simulation analysis was conducted to investigate the equivalent stress and vibration characteristics of solid roller movable teeth

hollow roller movable teeth

and lattice roller movable teeth. Finally

a vibration characteristic testing platform of roller movable teeth was established

and the vibration accelerations of different types of movable teeth were comparatively analyzed.

Results

The results indicate that the proposed lattice roller exhibits a 28.72% reduction in equivalent stress compared to the solid roller and a 3.96% reduction compared to the hollow roller. Additionally

the peak vibration acceleration of the lattice roller movable teeth is significantly lower than that of the solid and hollow roller movable teeth

demonstrating excellent vibration damping performance. The test results align with the simulation trends

verifying the reliability of the simulation model and the accuracy of the test results. The findings of this study can provide a reference for the structural design of vibration reducing movable teeth.

关键词

Keywords

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