EBH-120掘进机有关零部件动力学特性研究

论文摘要

本文主要在齿轮传动的多自由度系统动力学、结构动力学和喷嘴内流场的流体动力学这三个方面进行了论述和研究。在齿轮系统动力学基本理论基础上,详细地研究了齿轮传动系统的多自由度系统动力学行为。在MATLAB环境下对齿轮传动系统进行动力学求解。从而进行系统的振动相位分析以及固有频率分析,比较全面地得到齿轮传动系统的动态特性。利用Pro/Engineer中插件Pro/TOOLKIT在基于Visual/C++环境下对Pro/Engineer进行二次开发,开发好的程序可以在Pro/Engineer中的Pro/TOOLKIT这个模块中对齿轮传动系统中的主要传动齿轮进行处理生成模型。利用Pro/engineer三维软件建立齿轮系统的主要传动齿轮的三维有限元模型,在系统动力学分析结果的基础上,对模型进行了结构动力分析,得到结构的固有特性。同时,在基于计算流体动力学的基础上,利用有限元分析方法系统地分析了喷嘴内流场在各个位置上的基本物理量的分布及其这些物理量随模型结构变化情况,从而对流场的流动特性进行了分析和研究。以EBH-120型掘进机截割减速器改进前后为原型,建立了动力学模型,详细分析了三级传动系统的动力学性能,并在得到的固有频率和振动相位的基础上,对其主要的七个传动齿轮进行了结构动力分析。同时,在计算流体动力学的基础上对掘进机外喷雾系统中引射喷嘴内的流场运动进行了数值模拟和优化设计,为该EBH-120型掘进机截割减速器和引射喷嘴的设计和改进提供了理论依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 国外掘进设备及综合采掘技术发展概状
• 1.2 我国掘进机发展概况及目前存在的问题
• 1.3 本文研究的背景
• 1.4 本文研究的意义
• 1.5 本论文研究内容
• 2 齿轮传动系统的多自由度动态特性的研究
• 2.1 引言
• 2.2 齿轮传动系统的多自由度动态特性研究概述
• 2.2.1 齿轮传动系统动力学的基本理论
• 2.2.2 齿轮系统动力学发展概述
• 2.2.3 齿轮系统动态特性的概述
• 2.3 齿轮传动系统的多自由度动力学建模
• 2.3.1 系统动力学模型
• 2.3.2 系统的动力学方程
• 2.4 动力学方程的求解
• 2.4.1 方程的求解方法
• 2.4.2 相关方程系数的计算方法
• 2.5 齿轮系统动力学性能分析
• 2.5.1 EBH-120型掘进机截割臂减速器传动系统及其参数
• 2.5.2 EBH-120型掘进机截割臂减速器传动系统振动分析
• 2.6 小结
• 3 基于Pro/TOOLKIT的齿轮插件设计
• 3.1 引言
• 3.2 Pro/TOOLKIT插件设计概论
• 3.2.1 插件设计概论
• 3.2.2 Pro/TOOLKIT的发展历史
• 3.3 Pro/Engineer的开发环境介绍
• 3.4 齿轮二次开发系统的实现过程
• 3.4.1 应用程序设计过程
• 3.4.2 主程序设计
• 3.4.3 对话驱动程序设计
• 3.4.4 主要的子程序设计
• 3.4.5 消息文件设计
• 3.4.6 注册文件设计
• 3.5 齿轮二次开发系统界面的实现
• 3.6 小节
• 4 EBH-120型掘进机截割减速器齿轮结构动力学分析
• 4.1 引言
• 4.2 机械结构动力学研究概述
• 4.2.1 机械结构动力学研究简介
• 4.2.2 机械结构动力学研究的有限元方法
• 4.3 有限元动力学分析
• 4.3.1 结构系统的动力学方程
• 4.3.2 结构系统的动力学方程特征值的解法
• 4.4 EQ02减速器主要传动件的介绍
• 4.5 掘进机截割减速器主要传动件的三维有限元模型
• 4.6 约束条件的作用域
• 4.7 计算结果分析
• 4.8 小结
• 5 引射喷嘴内流场数值模拟与分析
• 5.1 引言
• 5.2 计算流体动力学概述
• 5.2.1 计算流体动力学概念
• 5.2.2 计算流体动力学的分支
• 5.3 流体动力学控制方程
• 5.3.1 质量守恒方程
• 5.3.2 动量守恒方程
• 5.3.3 能量守恒方程
• 5.4 有限体积法及其网格
• 5.4.1 有限体积法基本思想
• 5.4.2 有限体积法所使用的网格
• 5.4.3 有限体积法所生成的计算网格
• 5.5 喷雾嘴流场的三维模型的建立
• 5.5.1 喷雾嘴模型的生成
• 5.5.2 喷雾嘴内流场三维模型的生成
• 5.6 流场的网格划分及边界条件的设定
• 5.6.1 网格划分
• 5.6.2 边界条件设定
• 5.7 数值模拟过程及分析
• 5.7.1 数值模拟方法
• 5.7.2 数值模拟结果分析
• 5.8 小结
• 6 结论
• 6.1 本文研究重点及结论
• 6.2 进一步的工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果