采煤机截割部行星齿轮减速器三维优化设计研究

发布时间：2017-07-01 05:11

  本文关键词：采煤机截割部行星齿轮减速器三维优化设计研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 行星齿轮减速器具有体积小、传动比大、承载能力大等特点，在机械工程上有着广泛的应用，采煤机截割部就是运用行星齿轮减速器来传递采煤截割工作扭矩的，其性能的优劣对采煤机的开采性能影响较大。由于采煤机的工作场所受空间限制，要求行星齿轮减速器在满足所传递功率的条件下，，外形尺寸越小越好，这样有利于改善采煤机的工作性能，但是行星齿轮减速器又需要传递较大的功率，结构尺寸过小，会造成零件强度不足而降低使用寿命，结构上必须进行优化。传统的行星齿轮减速器设计方法是根据总传动比，初步确定主要结构参数，再根据安装条件、邻接条件、同心条件等逐步配齿计算获得一组参数，然后进行强度校核，如果强度不满足要求，就需要重新验算，因此计算量大、重复次数多，参数之间也难以优化组合。 为了解决这一实际问题，本文对行星齿轮减速器的优化设计进行了深入细致的研究。根据其结构最紧凑的设计要求，确定了以行星轮和太阳轮总体积为最小的目标函数，同时根据行星齿轮减速器相关的设计准则，确定了约束条件，建立了优化设计的数学模型。通过运用该模型对MG-1370型采煤机截割部行星齿轮减速器进行优化设计，使结构在满足传递额定功率的前提下，体积减小了20.22％，径向尺寸减小了11.03％，改善了其工作性能。在求解计算过程中，运用MATLAB软件的优化函数工具箱进行求解，避免了复杂计算机程序的编制，简化了求解过程，提高了工作效率。 在结构设计上，运用Pro／E软件强大的三维实体造型功能，创建了行星齿轮减速器的三维实体模型，该模型的创建有利于产品的改进、制造以及工程分析，提高了产品的数字化程度。另外，通过虚拟装配有利于校验零件间的装配关系，减少了审图的工作量和装配错误发生的可能性，缩短了产品的开发周期。 为了验证行星齿轮机构中最薄弱环节的零件强度，对太阳轮进行了弯曲强度有限元分析。在分析过程中，探讨了单元类型选择、网格划分、精确加载位置和加载方法的合理性，并通过分析得到了齿轮弯曲强度等值应力云图，证明了所设计的太阳轮满足强度要求。
【关键词】：采煤机 截割部 行星齿轮减速器 优化设计
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TD421.6
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-18
• 1.1 课题背景12-13
• 1.2 国内外行星齿轮传动技术的发展概况13-15
• 1.3 课题研究的目的和意义15-16
• 1.4 本文主要研究内容16-18
• 第2章 行星齿轮传动机构的设计原则18-23
• 2.1 行星齿轮机构的分类18-19
• 2.2 传动比条件19
• 2.3 邻接条件19-20
• 2.4 同心条件20
• 2.5 安装条件20-21
• 2.6 行星轮间的均载问题21-22
• 2.6.1 基本构件浮动的均载机构21
• 2.6.2 杠杆联动均载机构21-22
• 2.6.3 弹性件均载机构22
• 2.7 本章小结22-23
• 第3章 采煤机行星齿轮减速器的优化设计23-33
• 3.1 优化设计方法概述23
• 3.2 优化设计目标函数的建立23-25
• 3.3 优化设计约束条件的建立25-28
• 3.4 基于MATLAB的行星齿轮减速器优化设计计算28-32
• 3.4.1 MATLAB软件简介28
• 3.4.2 MATLAB优化工具箱功能28-30
• 3.4.3 建立目标函数的M文件30
• 3.4.4 建立约束条件的M文件30
• 3.4.5 求解并对结果处理分析30-32
• 3.5 本章小结32-33
• 第4章 行星齿轮减速器的受力分析33-40
• 4.1 行星齿轮机构的受力分析33-34
• 4.2 MG-1370采煤机截割部行星减速器齿轮的受力计算34-36
• 4.2.1 行星齿轮减速器设计要求34-35
• 4.2.2 齿轮的受力计算35-36
• 4.3 轴承受力及寿命计算36-37
• 4.4 齿轮的强度计算37-39
• 4.5 本章小结39-40
• 第5章 行星齿轮机构三维实体造型和虚拟装配研究40-52
• 5.1 Pro/E软件简介40
• 5.2 渐开线齿轮的三维实体造型40-46
• 5.2.1 太阳轮的三维实体造型40-45
• 5.2.2 行星轮的实体造型45-46
• 5.2.3 内齿轮的三维实体造型46
• 5.3 行星轮架的实体造型46-47
• 5.4 辅助零件的实体造型47-48
• 5.4.1 轴承的三维实体造型47-48
• 5.4.2 其它零件的三维实体造型48
• 5.5 行星齿轮减速器的虚拟装配48-51
• 5.5.1 齿轮与行星轮架的子装配49
• 5.5.2 内齿圈及太阳轮的装配49-50
• 5.5.3 生成爆炸图50-51
• 5.6 本章小结51-52
• 第6章 齿轮的有限元分析52-74
• 6.1 有限元分析的基本原理及ANSYS软件简介52-54
• 6.1.1 有限元分析的基本原理52-53
• 6.1.2 ANSYS软件简介53
• 6.1.3 ANSYS有限元分析的一般步骤53-54
• 6.2 齿轮有限元分析前需要解决的技术问题54-62
• 6.2.1 模型的简化54-55
• 6.2.2 模型的导入、检验、几何修补55-56
• 6.2.3 单元类型的选择56
• 6.2.4 网格划分56-57
• 6.2.5 单位的统一57-58
• 6.2.6 加载位置的确定58-60
• 6.2.7 太阳轮与行星轮接触区域面积和面载荷60-61
• 6.2.8 确定加载方案61-62
• 6.3 齿轮的有限元分析62-72
• 6.3.1 齿轮有限元分析的前处理62-67
• 6.3.2 边界条件的确定67-69
• 6.3.3 求解计算69
• 6.3.4 结果分析与处理69-72
• 6.4 本章小结72-74
• 结论74-75
• 参考文献75-78
• 附录78-79
• 致谢79-80
• 个人简历80

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 高杨;掘进机截割部减速器优化设计研究[D];吉林大学;2011年

2 李陆俊;割刀行星齿轮传动机构的优化设计研究[D];西北农林科技大学;2011年

3 郭冬梅;采煤机牵引部调速系统研究与关键零件的优化[D];辽宁工程技术大学;2011年

4 吕晓丹;EBZ135掘进机行星减速器结构优化设计[D];太原理工大学;2010年

5 逯亚东;掘进机切割减速机设计及工况校核[D];清华大学;2013年

  本文关键词：采煤机截割部行星齿轮减速器三维优化设计研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：504672