矿用井下装载机变速器的三维建模及有限元分析

作     者：付永涛 

作者单位：西安建筑科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：谷立臣

授予年度：2014年

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

主      题：井下装载机 变速器 斜齿轮 UG二次开发 有限元分析 模态分析 

摘      要：随着我国采矿工业的发展，对井下采矿和运输机械设备的需求量越来越大，在技术和可靠性上的要求也进一步提高。为缩小与国外产品差距、加快工程机械自主化研发速度、提高我国井下装载设备的设计和制造水平、提高采矿生产率和降低成本，本文以井下装载机传动核心—动力换档变速器为研究对象。动力换档变速器在特定的工作环境和装载工况下频繁换挡，变速器的工作性能和可靠性决定了整机的性能和寿命，所以对变速器的研究至关重要。本文主要研究工作如下： (1)在研究变速器的原理和结构的基础上，以矿用井下装载机用定轴式变速器为对象进行逆向设计，使用UG软件建立变速器箱体、渐开线斜齿轮和轴类的3D模型，再虚拟装配。在保证模型结构不改变的前提下，对箱体中主要零件进行必要的有限元前处理，为有限元分析提供模型。 (2)利用UG二次开发平台，进行开发实现渐开线变位直齿轮、斜齿轮三维精确参数化建模，设计出参数化建模的模块。应用该设计模块能显著提高齿轮设计的效率。 (3)应用NX Nastran进行了变速器箱体的结构强度和动态特性的求解分析，变速器在前进一档工况时，计算载荷并加载，通过分析得到强度分析结果;对箱体模型进行自由和固定约束两种情况下的模态分析，得到相应的固有频率和振型等动态特性参数，分析了各阶频率在工作过程中对变速器的影响。对变速器的轮毂类和轴类零件进行了模态分析，求解出了各阶固有频率和振型，为结构振动特性分析和结构动力特性的优化设计提供依据。 (4)利用变速器总成性能试验台依据国家标准分别对国产变速器和进口变速器进行空载功率损失试验、传动效率试验、换挡过程试验等性能综合试验，通过试验对变速器的性能进行了综合评价。