JS40礦用減速器的優(yōu)化及可靠性分析.pdf

1、齒輪箱是煤炭礦井必不可少的配套設(shè)備，擔(dān)負(fù)著煤炭、材料等動(dòng)力傳輸?shù)闹匾蝿?wù)。煤礦所使用國(guó)產(chǎn)的減速器結(jié)構(gòu)已不盡合理，減速器齒輪傳動(dòng)比的分配，對(duì)減速器的結(jié)構(gòu)、體積和重量，以及工作性能具有顯著的影響，優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于滿足強(qiáng)度指標(biāo)實(shí)現(xiàn)減速器輕量化的同時(shí)提高其可靠性。本文根據(jù)齒輪箱系統(tǒng)配比的方法，建立齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)模型。
　　煤礦用減速器在井下的運(yùn)轉(zhuǎn)條件極其惡劣，安裝維護(hù)困難，在這種工況條件下，齒輪箱報(bào)廢周期短，齒輪箱的可靠性直接影

2、響生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)和人身安全的問(wèn)題。由于齒輪產(chǎn)品不具備大樣本試驗(yàn)的條件，所面臨的可靠性分析問(wèn)題非常突出，因此需要迫切提高齒輪箱的可靠性。本文基于蒙特卡洛法對(duì)齒輪的疲勞強(qiáng)度進(jìn)行可靠性分析，解決了齒輪可靠性分析的疲勞壽命試驗(yàn)數(shù)據(jù)不足的問(wèn)題，為可靠性分析奠定了一定的理論基礎(chǔ)。
　　1.基于等強(qiáng)度、等潤(rùn)滑條件對(duì)減速器傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，本文將弧齒錐齒輪同圓柱齒輪分開優(yōu)化，錐齒輪的參數(shù)選擇從小齒輪強(qiáng)度、大齒輪直徑、傳動(dòng)比三個(gè)限制條件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。圓

3、柱齒輪優(yōu)化采用逐步優(yōu)化的方法，即兩級(jí)圓柱齒輪一次接觸強(qiáng)度優(yōu)化和再次綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法。第一步優(yōu)化確定模數(shù)；第二步優(yōu)化，引進(jìn)變位系數(shù)、齒形系數(shù)、彎曲強(qiáng)度完成綜合優(yōu)化計(jì)算。這種方法能夠較好地滿足齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑條件、強(qiáng)度、壽命的設(shè)計(jì)要求。
　　2.基于齒輪強(qiáng)度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)力-強(qiáng)度干涉模型，本文建立齒輪的彎曲疲勞、接觸疲勞、膠合的可靠度計(jì)算模型。本文用蒙特卡洛法產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)對(duì)齒輪的接觸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和膠合的可靠度進(jìn)行計(jì)算，并模擬出計(jì)算應(yīng)力和

4、許用應(yīng)力的分布類型，齒輪計(jì)算彎曲應(yīng)力服從正態(tài)分布，許用彎曲應(yīng)力服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布；齒輪計(jì)算接觸應(yīng)力服從正態(tài)分布，許用接觸應(yīng)力服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布。最后，采用串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性模型計(jì)算系統(tǒng)可靠度，與多模式失效相關(guān)理論計(jì)算出的系統(tǒng)可靠度進(jìn)行對(duì)比，兩者非常接近，從而驗(yàn)證了蒙特卡洛法計(jì)算的準(zhǔn)確性。
　　3.本文在對(duì)齒輪幾何設(shè)計(jì)、強(qiáng)度計(jì)算、可靠性分析理論研究的基礎(chǔ)上，基于MATLAB編程工具，開發(fā)了齒輪幾何參數(shù)計(jì)算與可靠性分析程序，并用實(shí)例驗(yàn)證優(yōu)化