牙轮钻机加压回转机构优化设计及动态特性研究

发布时间：2017-08-06 14:23

  本文关键词：牙轮钻机加压回转机构优化设计及动态特性研究

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【摘要】：牙轮钻机是露天矿开采作业的重要设备之一,其工作效率直接决定了矿石开采的后续所有工序。随着生产技术的发展和采矿企业对牙轮钻机要求的提高,国外都已经对牙轮钻机的传统加压回转机构进行了改进,取消了封闭链条式机构,而我国牙轮钻机的加压回转机构仍采用这种形式,已不能满足国内矿山开采的要求。本文结合课题要求,具体研究内容如下:1.介绍牙轮钻机的发展过程及各生产厂的主要机型,对国内外众多牙轮钻机的加压回转机构进行分析。借鉴国外先进牙轮钻机的加压回转机构,采用新型无链齿轮齿条加压提升、对称减速器回转的机构,并对其提出了具体的参数要求。通过计算选取了合适的液压泵和马达,得到加压减速器和回转减速器的总传动比。2.使用常规算法对加压减速器和回转减速器进行了设计,为减少运算次数,提高计算效率,减小减速器体积,采用遗传算法分别对加压减速器和回转减速器进行优化,得到体积较小的模型参数,并把优化设计得到的加压提升、回转减速器分别与常规算法得到的模型进行对比,体积分别减轻了20.35%和8.64%。3.在三维建模软件UG中建立加压回转机构的三维模型,并将三维模型以parasolid格式导入ADAMS中,设置合适的约束,建立虚拟样机模型。对该机构的钻孔和提升工况进行动力学仿真,将仿真得到的各齿轮转速、各齿轮对啮合力与理论计算的数值进行对比,发现数值相差很小,说明虚拟样机模型的正确性和准确性。4.加压回转机构是牙轮钻机的重要工作部件,为保证其强度和刚度,从虚拟样机仿真的后处理中提取不同工况下各轴承的受力,施加在对应的轴承座上对加压回转机构的箱体和支架进行静力学分析,其刚度和强度均满足要求。计算齿轮传动的啮合频率,并对加压、回转减速器的箱体和各齿轮进行模态分析,发现加压箱体固有频率与工况三加压部分第一级啮合频率相近,对加压箱体进行改善,避免了其频率相近而引起共振。
【关键词】：牙轮钻机 加压回转机构 遗传算法 动力学仿真 模态分析
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD422.1
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 课题研究背景及意义11
• 1.2 国内外牙轮钻机的发展过程、研究现状及趋势11-16
• 1.2.1 国外牙轮钻机的发展过程及现状11-14
• 1.2.2 国内牙轮钻机的发展过程及研究现状14-15
• 1.2.3 牙轮钻机的研究现状15-16
• 1.2.4 牙轮钻机的发展趋势16
• 1.3 多体系统动力学研究发展及现状16-17
• 1.4 本文整体思路及主要研究内容17-19
• 第2章 矿用牙轮钻机加压回转机构分析与设计19-29
• 2.1 牙轮钻机的工作原理、分类与总体组成19-20
• 2.2 牙轮钻机回转机构的分类20-21
• 2.3 牙轮钻机加压提升机构的分类21-24
• 2.3.1 传统链条传动的加压提升机构21-22
• 2.3.2 现代无链传动的加压提升机构22-24
• 2.4 新型加压回转机构的设计24-27
• 2.4.1 加压提升机构总体参数确定25-26
• 2.4.2 回转机构总体参数确定26-27
• 2.5 本章小结27-29
• 第3章 基于遗传算法的减速器优化设计29-43
• 3.1 减速器的常规设计29-31
• 3.1.1 加压提升减速器的设计29-30
• 3.1.2 回转减速器的设计30-31
• 3.2 遗传算法31-33
• 3.2.1 遗传算法简介31-32
• 3.2.2 遗传算法实现步骤32-33
• 3.3 基于遗传算法的加压减速器优化设计33-40
• 3.3.1 确定目标函数34-35
• 3.3.2 确定设计变量35
• 3.3.3 确定约束条件35-37
• 3.3.4 编码37
• 3.3.5 解码37
• 3.3.6 适应度函数37-38
• 3.3.7 交叉、变异的具体操作方法38
• 3.3.8 确定遗传算法的基本参数38-40
• 3.4 回转减速器的遗传算法优化设计40-41
• 3.5 本章小结41-43
• 第4章 加压回转机构系统动力学模型建立及仿真分析43-57
• 4.1 三维模型的建立43-46
• 4.1.1 UG NX简介43
• 4.1.2 各个零部件的建模43-45
• 4.1.3 装配建模45-46
• 4.2 虚拟样机技术及ADAMS软件简介46
• 4.3 系统动力学虚拟样机模型建立46-49
• 4.3.1 动力学三维模型的建立46
• 4.3.2 施加合适的约束46-49
• 4.3.3 施加负载和驱动49
• 4.4 不同工况的仿真分析49-55
• 4.4.1 工况一（最大扭矩加压）50-52
• 4.4.2 工况二（最大转速加压）52-54
• 4.4.3 工况三（最大速度上升）54-55
• 4.5 本章小结55-57
• 第5章 加压回转机构静力学分析与模态分析57-75
• 5.1 加压回转机构静力学分析57-66
• 5.1.1 加压回转机构各轴承受力的提取57-59
• 5.1.2 关于Workbench的简介及分析流程59-60
• 5.1.3 支架箱体有限元模型静力学分析60-62
• 5.1.4 支架有限元分析结果62-64
• 5.1.5 关键轴的有限元分析64-66
• 5.2 主要部件的模态分析66-73
• 5.2.1 各对齿轮传动啮合频率66-67
• 5.2.2 模态分析简介67-68
• 5.2.3 箱体的模态分析68-71
• 5.2.4 各齿轮的模态分析71-73
• 5.3 本章小结73-75
• 第6章 结论与展望75-77
• 6.1 全文总结75-76
• 6.2 展望76-77
• 参考文献77-81
• 作者简介及科研经历81-83
• 致谢83

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1 田树人;;45—R牙轮钻机回转机构的改进[J];矿山机械;1988年05期

2 韩建生,常晓宇;平板车回转机构的设计[J];西山科技;1999年02期

3 赵虎;光学测试回转机构的设计[J];天津纺织科技;2005年01期

4 刘超贤;张杏英;;牙轮钻机回转机构的优化设计[J];江西理工大学学报;1988年03期

5 王付杰;刘龙;;针织圆纬机回转机构的分析与设计[J];上海纺织科技;2009年01期

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本文编号：630212