行星减速器结构轻量化研究

发布时间：2017-05-09 17:21

  本文关键词：行星减速器结构轻量化研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：行星齿轮传动减速器通常应用于大转矩、大传动比、高效率和高可靠性的提升、挖掘、运输机械等领域。同常规平行轴齿轮传动的减速器相比，其承载能力强、占用空间位置相对小、效率高，且其传动比和输出扭矩较大，传动精度较高，而这些优点与其结构设计有较大的联系，因此对行星减速器的主要部件结构进行分析研究具有重要的意义。 本文针对海上钻井平台上的一种新型的行星减速器—L型行星减速器结构进行了分析研究，研究内容如下： （1）研究分析了国内外行星减速器和结构优化的现状和发展趋势，探讨了现阶段结构优化的主要方法，为本文对某一具体行星减速器的研究提供了方向。 （2）分析研究了由常规经验公式设计出的行星减速器，并建立了三维零件图及装配图；研究零件有限元分析数据时，发现按常规方法设计出来的行星减速器结构安全系数过高，造成部分结构的冗余量过大，使得零件重量偏大，可运用轻量化设计理论加以改进。 为此，分析研究了行星减速器中的一个关键零件—行星架结构，对其进行有限元分析，得出行星架的应力和位移变化云图，通过分析发现行星架部分区域有大量的结构冗余，不但增加了行星架的重量，同样也是对材料的一种浪费。在研究了行星架的应力等云图后，本文提出对其冗余较大的部分采用切除部分材料的方法，即在其冗余较大部分的中心挖去一定形状的孔来加以解决，，再通过有限元分析证明这种办法是可行的，为进一步对行星架结构进行轻量化研究提供了可靠的依据。 另外，采用相同的方法对行星减速器箱体部分结构也进行了轻量化研究减小筋板厚度、改善了箱体内部结构，其结果也为以后的箱体轻量化结构设计提供了参考依据。 （3）虽然对行星架的有限元分析证明了“挖孔”方法的可行性，但是对所挖去部分多少才是最好的尺寸大小却无法准确的确定，为此，研究并建立了求解满足各项条件下的结构尺寸最优值数学模型，运用MATLAB对数学模型进行编程计算，对计算结果进行了有限元分析，分析结果表明所建立的数学模型是正确可靠的。
【关键词】：行星减速器 结构设计 轻量化 有限元分析
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH132.46
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 目录9-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 课题背景12-14
• 1.2 课题研究的国内外研究概况14-19
• 1.2.1 行星减速器国内外研究概况14-15
• 1.2.2 行星减速器国内外研究趋势15-16
• 1.2.3 轻量化的研究状况16-19
• 1.3 课题研究的主要内容19
• 1.4 本章小结19-20
• 第2章 有限元分析20-26
• 2.1 有限元分析理论20-23
• 2.1.1 有限元方法20-21
• 2.1.2 有限元分析的目的21-22
• 2.1.3 有限元分析的步骤22-23
• 2.2 SolidWorks 软件介绍23-25
• 2.2.1 SolidWorks Simulation 介绍24
• 2.2.2 SolidWorks Simulation 模块的功能24-25
• 2.3 本章小结25-26
• 第3章 L 型行星减速器建模及主要部件有限元分析26-42
• 3.1 L 型行星减速器建模26-28
• 3.1.1 L 型行星减速器简介26
• 3.1.2 L 型行星减速器传动原理26-27
• 3.1.3 L 型行星减速器的特点27-28
• 3.2 行星架的有限元分析28-36
• 3.2.1 行星架概述28-30
• 3.2.2 行星架有限元分析30-36
• 3.3 箱体的有限元分析36-41
• 3.3.1 箱体结构概述36-37
• 3.3.2 箱体结构有限元分析37-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 行星架的优化设计42-54
• 4.1 优化设计原理42-43
• 4.2 结构优化设计方法43-44
• 4.2.1 拓扑优化方法43
• 4.2.2 尺寸优化方法43
• 4.2.3 形状优化方法43-44
• 4.3 MATLAB 软件介绍44-46
• 4.3.1 MATLAB 主要模块44
• 4.3.2 MATLAB 软件特点44-46
• 4.3.3 MATLAB 在机械工程领域的应用46
• 4.4 行星架的优化设计46-52
• 4.4.1 建立行星架数学模型47-49
• 4.4.2 优化设计49-52
• 4.5 本章小结52-54
• 第5章 结论与展望54-56
• 5.1 结论54-55
• 5.2 展望55-56
• 参考文献56-60
• 攻读硕士期间已发表的论文60-62
• 致谢62

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：352965