自动扶梯是现代社会必不可少的交通工具,它的出现与普及便捷了人们的出行和生活,已成为我们日常生活不可或缺的基础设施。梯级链传动系统作为自动扶梯的核心传动装置,在自动扶梯运行中通过链条传动携带乘客提升或下降,其动态性能与部件工作状态决定着自动扶梯运行平稳性与安全性。研究自动扶梯运行过程中梯级链传动平稳性、部件的工作状况以及对梯级链部件进行优化减重有着重大意义。本文采用动力学仿真与有限元分析的方法研究了不同运行工况下自动扶梯梯级链传动系统的动态性能,梯级滚轮和链板部件的受力、变形及应力分布情况,并对梯级链板部件进行了轻量化设计。研究内容与结论如下:（1）通过ADAMS建立了自动扶梯梯级链传动系统的动力学仿真模型,研究了运行速度、初始张紧力大小对于自动扶梯运行稳定性影响,结果表明梯级链的速度波动会随着运行速度的增大而增大,合适的初始张紧力可提升自动扶梯运行稳定性。研究了不同运行速度、乘客负载下的梯级链传动部件受载,结果表明不同运行速度下,梯级链部件滚轮与链板受力情况变化不大,获取了在不同乘客负载下梯级滚轮与链板的受力数据,为下文梯级链部件进行有限元分析提供了载荷。（2）基于动力学仿真梯级滚轮的受力数据,采用ABAQUS对梯级链传动过程中的梯级滚轮部件进行了啮合与滚动接触分析,研究了两种情况下的梯级滚轮运行状况。1)在啮合接触研究中,结果表明滚轮内部最大应力集中于滚轮内圈区域,内部应力分布从滚轮内圈及中间区域向四周递减。2)在滚动接触研究中,结果表明运行速度滚轮与导轨接触情况的影响不明显,运行过程中滚轮与导轨之间的摩擦系数增大,有助于改善滚轮与导轨的接触状态,但同时滚轮与导轨的接触面积也会随之减小,滚轮与导轨之间的接触应力出现增大。处于磨损状态下的滚轮与导轨的接触情况迅速下降,滚轮磨损量越大,滚轮接触应力也随之增大。（3）基于动力学仿真获取的梯级链板载荷数据,通过ABAQUS对梯级链板进行受载分析,研究了在不同负载下链板结构的应力分布与变形情况,结果表明受载梯级链板的中间区域很多材料未充分使用。采用了ATOM拓扑优化模块对链板结构进行优化设计,优化后的梯级链板减少了35%的体积。对优化前后梯级链板进行了静态应变试验,测量了链板中间与轴孔位置的应力分布,验证了前文链板静力有限元模型的可靠性,确定优化后链板结构的应力值增涨幅度在安全范围之内。