300吨矿用自卸车轮边减速器动态均载研究

发布时间：2020-08-08 18:06

【摘要】：轮边减速器是安装在矿用自卸车两个后轮轮毂内的机械传动装置,是矿车轮边驱动系统的重要组成部分。轮边减速器通常采用行星齿轮传动的形式,但由于齿轮零件的制造装配偏心误差,以及轮齿啮合副的齿侧间隙等因素的影响,致使各行星轮分担载荷不均匀,导致传动系统产生振动、噪声,严重时会发生轮系发热、齿轮失效等故障。因此研究轮边减速器的动态均载性能对于提高其工作的可靠性及使用寿命具有重要意义。本文以300吨矿用自卸车轮边减速器为研究对象,运用虚拟样机软件ADAMS对轮边减速器轮系进行了动力学数值仿真分析,探讨了齿轮零件制造装配偏心误差、齿侧间隙、中心构件浮动、弹性构件支撑刚度对轮边减速器动态均载性能的影响。论文基于行星轮系动力学理论建立了轮边减速器两级2K-H串联式行星齿轮传动系统的平移-扭转动力学分析模型,以偏心误差和时变啮合刚度为系统内部激励,采用四阶龙格-库塔数值计算方法求解轮系动力学微分方程组,通过对比不同支撑刚度水平下的轮系动态均载系数。研究了弹性构件支撑刚度对于轮边减速器动态均载性能的影响。基于动力学仿真分析软件ADAMS,通过改变轮边减速器不同构件的制造装配偏心误差精度等级建立了相应的ADAMS数值仿真分析模型,研究轮系各构件偏心误差精度等级对于轮边减速器动态均载性能的影响。还分析了轮系构件浮动对于轮边减速器动态均载性能的改善情况,得到了浮动构件的浮动位移。在上述轮边减速器数值仿真模型的基础上,引入齿侧间隙这一非线性因素,通过齿厚减薄量的方式建立了轮边减速器的数值仿真模型,研究了齿侧间隙对轮边减速器轮系动态均载性能的影响。最后,建立了考虑构件制造装配偏心误差、齿侧间隙以及弹性构件弹性支撑刚度的轮边减速器数值仿真模型,从数值模拟的角度,研究了弹性构件支撑刚度对于轮边减速器动态均载性能的影响,并得到了弹性构件的变形量。所得的仿真数据与理论模型计算结果相吻合,验证了理论模型的正确性。论文的研究成果对形成300吨矿用自卸车轮边减速器设计技术提供了理论依据。
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD50
【图文】：

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和促进我国民族装备工业的发展。湘潭电机集团有限公司从１９７０年代开始研发逡逑１００吨级矿用自卸车，先后开发了邋１０８吨、１５４吨、２２０吨和３００吨矿用自卸车。逡逑３００吨矿用自卸车整车结构如图１－１所示。逡逑图１－１国产３００吨矿用自卸车逡逑轮边驱动系统是电动轮自卸车的核心部件，一般由驱动电机、控制系统、轮逡逑边减速机构和车轮组成。驱动电机与轮边减速机构安装在后车轮的内部，驱动电逡逑机输出的动力由轮边减速机构实现降速增扭，并将增大的驱动扭矩传递给车轮驱逡逑动车辆前进，该轮边减速机构称为轮边减速器。由于车轮内部空间的限制以及大逡逑传动比、大功率密度的要求，轮边减速器一般采用行星齿轮传动，而３００吨矿用逡逑１逡逑

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逑自卸车轮边减速器采用的是两级２Ｋ－Ｈ串联式的行星轮系传动形式。３００吨矿用逡逑自卸车轮边驱动系统整体结构如图１－２所示。逡逑交流电动机逦，》．－＊＊＊＊＼逡逑轮边减速器逡逑／邋Ｗ．．：逡逑ｌ，Ｌ！＂邋Ｉ逡逑图１－２邋３００吨矿用自卸车轮边驱动系统逡逑轮边减速器行星齿轮传动系统是在一种重载荷、频繁启停、高冲击力、大温逡逑升的恶劣工况下运行的，它是整个自卸车上的故障多发部件，其发生故障往往会逡逑造成巨大的经济损失。目前国产的轮边减速器与美国、日本等发达国家设计制造逡逑的轮边减速器产品存在较大的差距，这种差距体现在设计理论、加工工艺以及材逡逑料等方面。这导致了国产轮边减速器行星轮系的齿轮零件出现寿命短、易失效的逡逑现象，而轮边减速器各行星轮间载荷分配不均是导致轮系齿轮失效的重要原因。逡逑因此研究轮边减速器的动态均载性能对于降低其工作故障率以及提高整车的使用逡逑寿命具有重大意义。逡逑湘潭电机集团有限公司对标美国某公司产品，有针对性地设立了邋“３００吨电逡逑动轮自卸车轮边减速器国产化”课题。本文是该课题工作的一部分，主要对影响逡逑轮边减速器轮系动态均载性能的各个内部因素进行了系统的仿真分析工作

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的２Ｋ－Ｈ式行星轮系，终由低速级行星架输出。查阅齿轮设计手册，对比齿轮手逡逑册上列出来的行星轮系均载结构类型，总结美国某公司设计的３００吨矿用自卸车逡逑轮边减速器所采用的均载结构类型如图２－２所示。逡逑１逦ｒ—逦逡逑运用灥调心轴逦——高速级行星架浮动逡逑承，实现静定结构一—逡逑浮动方法逦逦逡逑ｔ＼＼＼＼＼Ｍ逦ｌ＼＼＼＼＼Ｍ逡逑高速级太阳轮轴米逦逦＼＼逡逑＼低速级太阳轮浮动逡逑用弹性轴均载机构逦Ｔ逡逑0逡逑＿0逦邋Ｑ逡逑0逡逑内齿圈固定采用悬逡逑臂式，实现内齿轮＼逦逦逡逑柔性轮缘均载逦ｐ逦逦逡逑图２－２邋３００吨矿用自卸车轮边减速器均载结构运动简图逡逑３００吨矿用自卸车轮边减速器均载结构设计方案分析如下：逡逑９逡逑

【参考文献】