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重型电动轮自卸车轮缘减速器内齿圈断裂分析

作　者: 佟海龙
导　师: 巩云鹏
学　校: 东北大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 轮缘减速器内齿圈参数化设计有限元分析
分类号: TH24
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

重型电动轮自卸车以其效率高、运量大、经济性好而成为年开采量千万吨级以上露天矿山、大型水利建设工程的理想运输工具。尽管我国已经能生产重型电动轮自卸车,但其轮缘减速器部件完全依靠国外公司提供。本课题针对进口重型电动轮自卸车轮缘减速器内齿圈在使用过程中齿圈断裂这一问题,利用高性能软件ANSYS对其内齿圈进行有限元分析。基于轮缘减速器特殊的结构,对其内定轴轮系进行了重点介绍,并对主要啮合齿轮进行承载能力计算。使用三维造型软件Pro/E中程序(program)建立了精确的参数化渐开线圆柱齿轮模型,只需通过修改相关参数即可得到符合要求的模型,实现了模型建立的参数化。并利用Pro/E二次开发工具Pro/toolkit与C++的无缝连接,在Pro/E操作界面上开发出装配模型参数化程序、装配件数据库程序,便于不同型号的定轴轮系的自动生成和管理。重点进行了三个定轴轮与内齿圈同时啮合(三个接触对)时的有限元分析,比较轮系均载系数、三个定轴轮相对位置变化、内齿圈浮动偏移这三种情况对齿轮啮合应力的影响,综合分析得出内齿圈与内花键套筒的径向间隙较大导致的内齿圈浮动偏移,是影响内齿圈齿根应力增加的敏感因素。由于轮缘减速器特殊的结构,内齿圈的径向安装尺寸受到了限制,所以进行了不同齿宽的内齿圈有限元分析,提出当齿宽等于230mm、轮缘厚度等于54mm时,轮缘强度满足条件要求。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-19
  1.1 课题的研究背景、意义及来源  11-12
    1.1.1 研究背景、意义  11-12
    1.1.2 课题来源  12
  1.2 国内外重型矿用电动轮自卸车发展简介  12-14
    1.2.1 国外企业生产情况  12-13
    1.2.2 国内企业生产情况  13-14
  1.3 重型矿用电动轮自卸车的各部分结构功能  14-17
    1.3.1 发动机  14-15
    1.3.2 前桥结构及悬架系统  15
    1.3.3 液压系统  15-16
    1.3.4 制动系统  16
    1.3.5 电传动系统  16
    1.3.6 轮胎  16
    1.3.7 驱动型式  16-17
    1.3.8 轮缘减速器  17
  1.4 主要工作内容  17-19
第2章轮缘减速器结构与承载能力分析  19-24
  2.1 轮缘减速器整体结构  19-22
    2.1.1 轮缘减速器内部结构介绍  19
    2.1.2 MT4400轮缘减速器的Pro/E建模  19-20
    2.1.3 定轴轮系介绍  20-21
    2.1.4 定轴轮系各齿轮的相关参数  21-22
  2.2 MT4400重型电动轮自卸车的一些参数  22
  2.3 齿轮应力计算与强度校核  22
  2.4 本章小结  22-24
第3章 Pro/E参数化建模及装配件程序开发  24-37
  3.1 Pro/E二次开发工具  24
  3.2 渐开线圆柱齿轮参数化建模  24-30
    3.2.1 设置参数和关系式  25
    3.2.2 设置可输入参数  25-26
    3.2.3 设置数学关系式  26
    3.2.4 构造齿廓  26-27
    3.2.5 生成轮齿  27-28
    3.2.6 阵列建立其它轮齿  28-29
    3.2.7 建立齿轮的结构特征  29
    3.2.8 齿轮参数化的实现  29-30
  3.3 其他齿轮和齿轮轴的生成  30-31
  3.4 装配模型参数化程序及装配件数据库程序的开发  31-36
    3.4.1 装配模型参数化程序开发  31-33
    3.4.2 装配件数据库程序的开发  33-35
    3.4.3 程序功能简介  35-36
  3.5 本章小结  36-37
第4章渐开线圆柱齿轮接触有限元分析  37-50
  4.1 接触问题概述及接触分析的目的  37-39
    4.1.1 接触问题概述  37-39
    4.1.2 本文进行接触分析的目的  39
  4.2 ANSYS接触分析模块简介  39-40
    4.2.1 接触分析类型  39
    4.2.2 接触方式  39-40
  4.3 Z_1与Z_2接触有限元分析  40-47
    4.3.1 定义单元属性  40-41
    4.3.2 网格控制定义和网格生成  41-42
    4.3.3 接触对的建立  42-45
    4.3.4 施加载荷、边界条件  45-47
  4.4 接触分析中实常数的设置  47-48
  4.5 Z_3与内齿圈接触分析  48-49
  4.6 本章小结  49-50
第5章不同因素对齿圈应力的影响  50-69
  5.1 轮缘减速器齿轮传动的均载方法  50-57
    5.1.1 均载机理  50-51
    5.1.2 均载方法与装置的选择  51-52
    5.1.3 定轴轮系传动的综合啮合误差  52-55
    5.1.4 定轴齿轮传动均载系数的计算  55-56
    5.1.5 定轴轮系的均载系数  56-57
  5.2 均载系数对齿圈应力的影响  57-59
  5.3 定轴轮相对位置变化对齿圈应力的影响  59-60
  5.4 内齿圈浮动偏移对齿圈应力的影响  60-65
    5.4.1 内齿圈浮动偏移量的确定  60-63
    5.4.2 内齿圈有限元分析  63-65
  5.5 齿圈浮动偏移对齿圈应力影响  65-66
  5.6 不同齿宽的内齿圈有限元分析  66-68
  5.7 本章小结  68-69
第6章结论与展望  69-71
参考文献  71-73
致谢  73

重型电动轮自卸车轮缘减速器内齿圈断裂分析

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