JY60型运输绞车传动系统动态特性研究

论文摘要

JY型运输绞车是中国矿业大学矿山机械研究所研发的一种矿用绞车。由于该绞车的设计工作是在经验设计方法指导下完成的,且该绞车物理样机在实验时振动剧烈,因而有必要对其振动进行研究。而绞车的振动主要来源于传动系统,所以本文对其传动系统展开动态特性研究以获得其振动信息。JY型运输绞车的传动系统是一个三级齿轮传动系统:锥齿轮传动→行星齿轮传动→圆柱齿轮传动。本文在分析单对齿轮副扭转振动和行星齿轮机构扭转振动的基础上,结合传动系统的具体结构,采用集中参数法建立了运输绞车传动系统的扭转振动力学模型,利用拉格朗日方程建立了其数学模型,并在此基础上利用Matlab软件以JY60型运输绞车为例求解出系统的固有频率和主振型。本文建立的传动系统模型具有12个自由度,属于多自由度系统的范畴。对于多自由度系统,建立的数学模型存在着耦合。本文利用求解出的主振型组成振型矩阵,对系统进行坐标变换,从而使系统方程解耦,变成12个单自由度方程的叠加。从解耦后的方程组得到的系统固有频率与未解耦方程组求解出的固有频率相一致,说明解耦正确,本文在此基础上完成系统无阻尼自由振动、无阻尼强迫振动和线性阻尼强迫振动的响应分析。分析结果表明,无阻尼自由振动的响应与系统的初始条件有关,而强迫振动的响应和激励力有关,阻尼能降低系统响应的幅值。最后本文利用三维软件Pro/E建立了绞车传动系统的仿真模型,然后在其Mechanism环境下完成了系统在不同激励力和负载下的动态仿真,并对结果进行了比较分析。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的来源（Source of Thesis）
• 1.1.1 我国矿山辅助运输现状（Present Situation of Mine Subsidiary Transport at Home）
• 1.1.2 我国矿山辅助运输的发展方向 （Trend of Mine Subsidiary Transport at Home）
• 1.1.3 我国矿用绞车现状（Present Situation of Mine Winch at Home）
• 1.1.4 矿用小绞车的发展趋势（Development Trend of Mine Winch）
• 1.1.5 JY 型运输绞车（JY Transport Winch）
• 1.2 关于齿轮系统的研究（Research on Gear Transmission System）
• 1.3 课题的研究意义和主要研究内容（Significance and Main Research in This Paper）
• 2 JY 型运输绞车传动系统的扭转振动分析模型
• 2.1 JY 型运输绞车的结构特征和工作原理（Structural Feature and Operational Principle of JY Transport Winch）
• 2.2 齿轮扭转振动分析模型（Analytic Model of Gear’s Torsional Vibration）
• 2.2.1 单对齿轮副扭转振动分析模型[7] （Analytic Model of Mono-Gear Pair’s Torsional Vibration）
• 2.2.2 行星齿轮机构扭转振动分析模型（Analytic Model of Planetary Pearing’s Torsional Vibration）
• 2.3 运输绞车传动系统的扭转振动分析模型（Torsional Vibration Model of Transort Winch’s Transmission System）
• 2.4 本章小结（Summary）
• 3 JY 型运输绞车传动系统的固有特性分析
• 3.1 JY 60 型运输绞车的几何参数（Geometry Parameters of JY60 Transport Winch）
• 3.2 动态激励的类型和性质（Type and Property of Dynamic Excitation）
• 3.2.1 齿轮副的内部激励（Internal Excitation of Gear Pair）
• 3.2.2 齿轮系统的外部激励（External Excitation of Gear System）
• 3.3 刚度参数的计算方法（Calculation Method of Stiffness）
• 3.3.1 齿轮啮合刚度（Meshing Stiffness of Gear）
• 3.3.2 传动轴扭转刚度[8]（Torsional Stiffness of Shaft）
• 3.4 固有特性计算（Calculation of Inherent Characteristic）
• 3.4.1 固有频率和主振型简介（Introduction of Natural Frequency and Main Vibration Mode）
• 3.4.2 固有频率和主振型求解（Solution of Natural Frequency and Main Vibration Mode）
• 3.5 本章小结（Summary）
• 4 JY 型运输绞车传动系统的响应分析
• 4.1 系统微分方程的解耦（Decouping of System’s Differential Equations）
• 4.1.1 振型矩阵（Matrix of Vibration Mode）
• 4.1.2 微分方程解耦（Decoupling of Differential Equations）
• 4.2 传动系统的响应（Response to Transmission System）
• 4.2.1 传动系统无阻尼自由振动响应（Response to Undamped Free Vibration of Transmission System）
• 4.2.2 传动系统无阻尼强迫振动响应（Response to Undamped Forced Vibration of Transmission System）
• 4.2.3 绞车传动系统线性阻尼强迫振动响应（Response to Linear Damping Forced Vibration of Transmission System）
• 4.3 本章小结（Summary）
• 5 基于Pro/E 技术的运输绞车传动系统的动态仿真
• 5.1 Pro/E 运动仿真概述（Introduction of Movement Simulation of Pro/E）
• 5.2 传动系统仿真模型的建立（Building of Transmission System’s Simulation Model）
• 5.2.1 建立零件模型（Build Parts）
• 5.2.2 建立装配模型（Build Assembly Model）
• 5.3 传动系统动态仿真（Dynamic Simulation of Transmission System）
• 5.3.1 传动系统运动学分析（Kinematic Analysis of Transmission System）
• 5.3.2 传动系统动态分析（Dynamic Simulation of Transmission System）
• 5.4 本章小结（Summary）
• 6 结论与展望
• 6.1 结论（Conclusion）
• 6.2 展望（Forecast）
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集