车载钻机ATB260减速器箱体力学性能分析

发布时间：2017-03-27 09:15

  本文关键词：车载钻机ATB260减速器箱体力学性能分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：齿轮箱是减速器传动系统中的重要部件,对减速器的运转起到支撑、减振等作用,其性能直接影响整个传动系统的平稳运行,必须具有足够的强度及刚度。与传统铸造类齿轮箱体比较而言,学者们对焊接结构类的齿轮箱研究相对较少。因此很有必要对车载钻机ATB260(Angle Gear Transmission Box 260)减速器这类大功率焊接结构齿轮箱体的刚度等重要力学性能进行分析研究。主要针对ATB260减速器箱体进行了静力分析、刚度计算、模态分析等工作性能的分析。根据该型号减速器的结构及传动条件,对各传动齿轮的载荷及各轴和轴承处对箱体施加的载荷进行了计算,得到箱体所受到的最大轴向力出现在主轴输入端,在最大轴向力作用下箱体理论计算刚度值为/4.397mN?;以最大轴向力作为受载条件对该减速器箱体进行有限元静力分析所得到的刚度值为/4.415mN?,该值与理论刚度计算值的相对误差为4.55%,相互验证了有限元分析及传统理论计算方法在箱体刚度分析应用的正确性,为箱体类部件的刚度分析提供依据;以箱体正常工况下的受载进行有限元静力分析,得到的箱体最大变形量仅比最大轴向力作用下的理论计算变形量大0.006mm,进一步验证了箱体有限元模型的正确性,此时的最大应力值为77.83MPa,满足使用要求。在前述刚度分析的功能模型基础之上,对箱体进行了模态分析,得到其前8阶固有频率及振型图。通过对振型图及变形量的分析,得到箱体振动特性的薄弱之处在从动锥齿轮动力输入端的轴承套部位,为该箱体以后的结构改进设计提供理论依据;通过其固有频率与齿轮啮合频率的比较分析得到该箱体不会因共振产生不稳定工作因素。关于ATB260减速器箱体的相关分析,对该减速器箱体性能的进一步提高有一定的参考意义,同时也为此类焊接结构箱体的性能研究和设计提供一定的理论基础。
【关键词】：齿轮箱 刚度 有限元 模态分析
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH132.46
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-17
• 1.1 引言10-11
• 1.2 课题研究背景11-12
• 1.3 本课题研究实施的意义及目的12-13
• 1.3.1 本课题研究实施的意义12
• 1.3.2 本课题研究实施的目的12-13
• 1.4 本课题的国内外研究现状13-15
• 1.4.1 静力分析13-14
• 1.4.2 模态分析14-15
• 1.5 本文主要研究内容15-16
• 1.6 本章小结16-17
• 2 有限元分析理论基础及仿真软件简介17-25
• 2.1 引言17
• 2.2 有限元法17-19
• 2.2.1 有限元法的基本思想17-19
• 2.2.2 有限元法分析流程19
• 2.3 弹性力学理论19-23
• 2.3.1 平衡方程21-22
• 2.3.2 几何方程22
• 2.3.3 物理方程22-23
• 2.4 有限元的ANSYS求解方法23-24
• 2.4.1 软件简介23
• 2.4.2 ANSYS分析的基本过程23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 3 减速器箱体刚度分析25-41
• 3.1 减速器箱体载荷计算简介25-27
• 3.1.1 ATB260减速器工作原理26
• 3.1.2 ATB260减速器箱体主要技术参数26
• 3.1.3 箱体载荷计算过程26-27
• 3.2 齿轮受力分析计算27-30
• 3.2.1 直齿轮受力分析计算27-28
• 3.2.2 锥齿弧齿轮受力分析计算28-30
• 3.3 ATB260减速器轴载荷计算30-31
• 3.4 滚动轴承受力分析计算31-34
• 3.4.1 轴承径向力31-32
• 3.4.2 轴向力32-34
• 3.5 箱体载荷计算34-37
• 3.5.1 径向载荷大小分析34-35
• 3.5.2 载荷方向35-37
• 3.6 箱体刚度的计算37-40
• 3.6.1 箱体刚度计算方法37
• 3.6.2 ATB260减速器箱体刚度计算37-40
• 3.7 本章小结40-41
• 4 ATB260减速器箱体刚度的有限元分析41-50
• 4.1 箱体有限元分析的的策略研究41-42
• 4.2 最大轴向力作用下的箱体有限元分析42-47
• 4.2.1 ATB260减速器箱体有限元模型的建立42-45
• 4.2.2 添加约束及载荷45-46
• 4.2.3 有限元分析结果46-47
• 4.3 箱体理论刚度与有限元分析结果的误差分析47
• 4.4 箱体实际工况下的有限元静力分析47-49
• 4.4.1 添加约束和受载47-48
• 4.4.2 有限元结果分析48-49
• 4.5 本章小结49-50
• 5 ATB260减速器箱体的模态分析50-57
• 5.1 箱体的振源分析50-51
• 5.2 模态分析概述51
• 5.3 模态分析基础51-52
• 5.4 箱体的模态分析52-56
• 5.4.1 建模53
• 5.4.2 加载及模态求解53
• 5.4.3 设置模态分析范围53
• 5.4.4 箱体模态计算及结果分析53-56
• 5.5 本章小结56-57
• 6 结论与展望57-59
• 6.1 结论57-58
• 6.2 展望58-59
• 参考文献59-62
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果62-63
• 致谢63

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