矿用挖掘机提升机构减速器动力学特性研究

发布时间：2017-05-12 08:17

  本文关键词：矿用挖掘机提升机构减速器动力学特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：机械式矿用挖掘机的提升机构减速器体积庞大，结构复杂，工作环境较恶劣。为保证挖掘机安全可靠的运行，必须对减速器进行必要的动力学研究。齿轮箱是一种通用部件，在工业发展中用来传递运动和动力，应用比较广泛，是机械设备中不可缺少的部件。近些年，随着工业技术的不断发展，矿用减速器齿轮箱发展快速，转速在不断加快的同时，传递功率也不断增大，当齿轮箱本身固有频率与所受外部激励频率接近或重合时，整个减速器就会产生共振现象，这会直接导致其内部的零部件破损，影响工作的安全性和稳定性，因此研究齿轮箱的动力学特性就显得尤为重要。本文基于对WK-12型机械式矿用挖掘机提升机构设计的一款新型双侧驱动减速器为研究对象，对其进行系统的动力学特性研究，为挖掘机提升机构减速器的设计和改造提供有效依据。本文研究的主要内容有： （1）介绍二级对称式直齿轮的传动特点，基于UGNX7.5对减速器进行三维建模，并进行装配。对其进行传动比、啮合振动频率以及回转振动频率的计算，同时应用MATLAB软件，，从啮合刚度角度出发，采用石川法变形公式计算轮齿变形，进而求得轮齿的综合啮合刚度的变化规律。采用ISO计算公式对动载荷进行了理论计算，得到一个周期内齿轮传动动载荷的变化曲线，找到轮齿最大接触动载荷，为减速器箱体的性能分析奠定基础。 （2）考虑到计算精度与效率，将减速器箱体三维模型进行合理简化。并且运用前处理软件HyperMesh对箱体进行前处理操作，根据力学知识计算出各轴承处的支反力，并将其正确施加到减速器箱体上。基于结构静力学理论对箱体进行静力学分析，结果说明箱体的强度、刚度均满足要求，为下文的动力学特性分析打下基础。 （3）在静力学分析的基础上，对箱体进行动力学分析。基于模态分析理论对箱体进行动力学模态分析，求解箱体固有频率和固有振型。将箱体所受外部激励频率与箱体固有频率进行比较，并对各阶振型进行描述，找出箱体变形趋势较大的节点，为箱体谐响应分析做准备。 （4）对减速器箱体做谐响应分析，研究减速器齿轮啮合产生的周期性激振力对箱体固有频率以及固有振型的影响，将周期性激振力施加到箱体受力的实际位置。对模态分析选出的变形趋势较大的节点进行分析，确定每个节点的频率位移曲线图，结果表明减速器箱体不会发生共振现象，判断箱体设计合理。并且找出箱体发生振动时的薄弱位置，可为后续箱体结构改进给出有效意见。 本文利用多种软件技术的综合应用，如建模软件、编程软件和仿真软件的建模、计算和分析，对挖掘机提升机构减速器动态特性进行了有效系统的分析研究，为提高箱体的抗振能力、合理设计及改进箱体结构等方面提供了一定的参考。
【关键词】：挖掘机 提升机构 减速器 模态分析 谐响应分析
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TD422.2;TH132.46
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题研究的背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 机械式矿用挖掘机的研究现状11-12
• 1.2.2 减速器齿轮传动动态特性研究现状12-14
• 1.2.3 齿轮箱振动噪声的研究现状14-16
• 1.3 本文的整体思路及主要研究内容16-18
• 第2章 二级对称式直齿轮参数化计算18-34
• 2.1 挖掘机提升机构减速器18-21
• 2.1.1 提升机构减速器简介18-19
• 2.1.2 提升减速器齿轮基本参数19-20
• 2.1.3 齿轮啮合振动频率的计算20-21
• 2.1.4 齿轮回转振动频率的计算21
• 2.2 齿轮时变啮合刚度及其计算21-27
• 2.2.1 齿轮轮齿变形的计算方法22-25
• 2.2.2 齿轮副啮合刚度的计算方法25-27
• 2.3 齿轮齿面接触动载荷计算27-33
• 2.3.1 轮齿的基节误差28
• 2.3.2 轮齿的齿形误差28-29
• 2.3.3 齿轮接触动载荷计算的理论基础29-32
• 2.3.4 各工况轮齿齿面接触动载荷计算结果32-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第3章 提升机构减速器箱体结构静力学分析34-54
• 3.1 箱体三维模型的建立34-35
• 3.2 箱体有限元模型的建立35-39
• 3.2.1 单元的选取35-37
• 3.2.2 材料属性37-38
• 3.2.3 网格的划分38-39
• 3.3 箱体结构静力学分析39-52
• 3.3.1 减速器箱体结构特点和传动力学分析39-41
• 3.3.2 减速器二级直齿轮的受力计算41-42
• 3.3.3 减速器箱体轴承支反力计算42-47
• 3.3.4 箱体载荷及位移边界条件的施加47-49
• 3.3.5 箱体静力学计算结果分析49-52
• 3.4 本章小结52-54
• 第4章 挖掘机提升机构减速器动态特性研究54-76
• 4.1 箱体模态分析54-60
• 4.1.1 模态分析技术55
• 4.1.2 基于 ANSYS 对减速器箱体进行模态分析55
• 4.1.3 施加约束和求解55-57
• 4.1.4 减速器箱体模态分析结果57-60
• 4.2 减速器箱体的谐响应分析60-74
• 4.2.1 谐响应分析概述61-63
• 4.2.2 工况一情况下对箱体进行谐响应分析63-69
• 4.2.3 工况二情况下对箱体的谐响应分析69-74
• 4.3 本章小结74-76
• 第5章 结论与展望76-78
• 5.1 结论76-77
• 5.2 展望77-78
• 参考文献78-82
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果82-84
• 致谢84

【参考文献】

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本文编号：359261