EBZ135掘进机行星减速器结构优化设计

论文摘要

掘进机已广泛应用于桥梁、隧道、地铁和矿井巷道等工程中,在国民经济的发展中起着越来越重要的作用。掘进机技术的发展对提高桥梁、隧道、地铁、矿井巷道等工程的掘进速度和效率具有重要意义。所以,世界各国都在不断引进先进的掘进机技术和设备,并大力研制先进的掘进机。我国对掘进机技术的研制起步较晚,在大量引进国外先进技术、设备的基础上,对先进技术进行消化、吸收,使我国掘进机技术取得了很大提高,特别是悬臂掘进机技术已经跃上了一个新台阶,但仍与国际先进水平有一定差距。EBZ135掘进机是一种纵轴式悬臂掘进机,主要适用于煤及半煤岩井下巷道的掘进,也适用于工程隧道施工,应用广泛。其截割头的转矩和功率由电动机通过行星减速器传递。行星减速器的传动性能、结构形式直接影响着EBZ135掘进机的截割性能、结构及体积,它是EBZ135掘进机工作机构的重要组成部分,在EBZ135掘进机掘进过程中起着极其重要的作用。EBZ135掘进机工作机构的预留空间及工作环境,要求行星减速器尽可能简化结构、减小体积、减小齿轮模数、提高机械性能。本文通过对EBZ135掘进机行星减速器结构的分析与计算、对其传动齿轮的安全校核得知:EBZ135掘进机行星减速器安全系数很大,所以其齿轮模数相对较大,有必要对其结构进行优化设计。本文提出了EBZ135掘进机行星减速器结构优化的总体方案,分配、设计了各级传动的传动比和齿轮的齿数,对其主要构件进行了优化设计与计算。优化后的EBZ135掘进机行星减速器的结构,与原结构相比,齿轮无需变位,齿轮模数由8减小到5.5,径向尺寸减小了5%,减少了传动中冲击,提高了传动的平稳性,降低了噪音,简化了结构,方便制造、安装与维修。本文应用UG对EBZ135掘进机行星减速器的优化结构进行了实体建模,并对其实体装配模型进行了干涉检查和运动仿真。通过对实体装配模型干涉检查、运动仿真结果进行分析得知:EBZ135掘进机行星减速器优化结构,运转均匀平稳,实现了给定的传动比,能够满足运动学方面的设计要求,各零部件之间运动灵活,没有发生干涉。本文利用ANSYS对EBZ135掘进机行星减速器优化结构中的各齿轮和行星架等主要构件进行了有限元静力分析。通过有限元静力分析的结果得知:主要构件产生的应力、应变、合变形位移的变化均比较平稳,产生的最大应力、应变、合位移变形均在自身材料的许可范围之内。综上可知,本文对EBZ135掘进机行星减速器的结构优化设计合理。EBZ135掘进机行星减速器优化结构,能够实现给定的传动比,能够满足强度要求,运行安全可靠,具有较高的实用价值,并为其它行星减速器结构优化设计提供了理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 掘进机概述
• 1.2.1 掘进机的总体结构
• 1.2.2 悬臂掘进机的工作机构
• 1.2.3 悬臂掘进机的发展趋势
• 1.2.4 EBZ135 掘进机的结构特点
• 1.3 选题目的与意义
• 1.4 课题主要研究内容
• 1.5 本章小结
• 第二章 EBZ135 掘进机行星减速器的安全校核
• 2.1 行星减速器概况
• 2.1.1 行星减速器的定义
• 2.1.2 行星减速器的分类
• 2.1.3 行星减速器的特点
• 2.1.4 主要行星减速器简介
• 2.2 EBZ135 掘进机行星减速器结构及原始基本参数
• 2.2.1 EBZ135 掘进机行星减速器结构
• 2.2.2 EBZ135 掘进机行星减速器原始基本参数
• 2.3 EBZ135 掘进机行星减速器几何尺寸和啮合参数的计算
• 2.4 EBZ135 掘进机行星减速器传动比和转速的计算
• 2.4.1 EBZ135 掘进机行星减速器传动比的计算
• 2.4.2 EBZ135 掘进机行星减速器转速的计算
• 2.5 EBZ135 掘进机行星减速器受力分析计算
• 2.5.1 EBZ135 掘进机行星减速器的受力分析
• 2.5.2 EBZ135 掘进机行星减速器的受力计算
• 2.6 EBZ135 掘进机行星减速器齿轮传动强度的校核计算
• 2.6.1 EBZ135 掘进机行星减速器齿面接触强度的校核计算
• 2.6.2 EBZ135 掘进机行星减速器齿根弯曲强度的校核计算
• 2.7 本章小结
• 第三章 EBZ135 掘进机行星减速器的结构优化设计
• 3.1 EBZ135 掘进机行星减速器结构优化方案的确定
• 3.2 EBZ135 掘进机行星减速器优化结构各级传动比和各齿轮齿数的确定
• 3.2.1 EBZ135 掘进机行星减速器优化结构传动比的分配
• 3.2.2 EBZ135 掘进机行星减速器优化结构齿数的选配
• 3.3 EBZ135 掘进机行星减速器优化结构齿轮的设计及强度校核
• 3.3.1 EBZ135 掘进机行星减速器优化结构第一级传动齿轮的设计及强度校核
• 3.3.2 EBZ135 掘进机行星减速器优化结构第二级传动齿轮的设计及强度校核
• 3.4 EBZ135 掘进机行星减速器优化结构各齿轮的基本参数
• 3.5 EBZ135 掘进机行星减速器优化结构基本构件的受力分析与计算
• 3.5.1 EBZ135 掘进机行星减速器优化结构第一级传动的受力分析与计算
• 3.5.2 EBZ135 掘进机行星减速器优化结构第二级传动的受力分析与计算
• 3.6 EBZ135 掘进机行星减速器优化结构中轴的估算及与其零件联接的确定
• 3.6.1 中心轮1 的轴的估算以及中心轮1 与其轴联接的确定
• 3.6.2 行星架H1 的轴的估算以及行星架H1 与其轴联接的确定
• 3.6.3 行星架H2 的轴的估算以及行星架H2 与其轴联接的确定
• 3.6.4 行星轮2 的轴的估算以及行星轮2 与其轴联接的确定
• 3.6.5 行星轮5 的轴的估算以及行星轮5 与其轴联接的确定
• 3.7 EBZ135 掘进机行星减速器优化结构行星架的确定
• 3.8 本章小结
• 第四章 利用UG 对EBZ135 掘进机行星减速器优化结构进行建模和运动仿真
• 4.1 UG 的简介
• 4.2 利用UG 对EBZ135 掘进机行星减速器优化结构主要零部件进行建模
• 4.2.1 齿轮的建模
• 4.2.2 行星架的建模
• 4.2.3 主要轴的建模
• 4.3 利用UG 对EBZ135 掘进机行星减速器优化结构进行装配
• 4.4 利用UG 对 EBZ135 掘进机行星减速器优化结构进行干涉检查
• 4.5 利用UG 对EBZ135 掘进机行星减速器优化结构进行运动仿真
• 4.5.1 定义实体装配模型的连杆
• 4.5.2 定义实体装配模型的运动副
• 4.5.3 定义实体装配模型的齿轮副
• 4.5.4 定义实体装配模型的驱动类型
• 4.5.5 定义实体装配模型的解算方案并求解
• 4.5.6 查看运动仿真结果及后处理
• 4.6 本章小结
• 第五章 利用ANSYS 对EBZ135 掘进机行星减速器优化结构进行有限元分析
• 5.1 有限元法及ANSYS 概述
• 5.1.1 有限元法概述
• 5.1.2 ANSYS 简介
• 5.2 利用ANSYS 对EBZ135 掘进机行星减速器优化结构进行结构静力分析
• 5.2.1 齿轮的有限元分析
• 5.2.2 行星架的有限元分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 进一步的工作展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录