隧道掘进机行星减速器均载设计及样机研制

作     者：赵荷 

作者单位：重庆大学 

学位级别：硕士

导师姓名：林腾蛟

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：隧道掘进机 行星齿轮减速器 均载 齿根应力测试 样机研制 

摘      要：随着隧道掘进机在工程建设中应用范围逐渐扩大,其核心零部件的设计与制造的国产化进程备受关注。当前隧道掘进机用减速器可采用行星传动结构进行设计,以实现高功率密度、大传动比、高承载能力、长使用寿命等要求。尽管行星齿轮传动机构具有诸多优点,但在设计、制造等过程仍然存在诸多难点,比如行星减速器均载机构设计、多级行星齿轮传动机构串联共轴线保证、行星架铸造质量控制、齿轮热处理质量控制等。因此,对隧道掘进机用行星减速器进行国产化研制,替代进口减速器,在降低采购成本、缩短采购周期、降低维护成本等方面具有重要意义。本文以隧道掘进机用行星减速器为研究对象,开展行星减速器的传动结构设计、均载特性仿真分析、制造工艺技术与样机试制、均载特性测试等方面研究。论文主要的研究工作如下:(1)分析隧道掘进机常用减速器工作原理及结构特点,根据用户实际需求进行隧道掘进机用行星减速器传动结构设计,基于KISSsoft软件进行齿轮、花键和螺栓的参数确定和强度校核,利用ANSYS Workbench对行星架和箱体进行有限元建模与分析,校核所得结果均满足设计要求。(2)分析行星齿轮间承载不均的原因及均载措施,利用MASTA软件建立动力学仿真分析模型,基于减速器载荷谱开展齿轮修形研究,制定仿真工况对系统均载特性进行仿真分析,得出在额定工况下各级行星轮的不均载系数相对较小,即传动系统均载性能较好。(3)研究隧道掘进机用行星减速器关重零件的制造工艺技术,对关重零件的毛坯、机加工、装配等过程技术难点进行分析,制定解决措施,完善工艺流程。绘制产品图纸,进行样机生产制造。(4)基于应变测试原理,设计并搭建隧道掘进机用减速器不均载测试试验台,采用分级加载测试方法,测得内齿圈齿根应变数据,进而计算出各级行星轮的不均载系数,试验结果与仿真结果吻合良好。拆检试验后的减速器,检查各级齿轮齿面接触斑点情况,齿轮修形仿真分析与实际啮合情况基本一致。