冶金起重机主卷减速机齿轮动力学分析与研究

发布时间：2017-04-17 03:01

  本文关键词：冶金起重机主卷减速机齿轮动力学分析与研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：齿轮系统作为冶金桥式起重机系统中重要的动力和运动传递装置，其动力学行为和工作性能的好坏对整个系统有着重要影响。然而在实际生产中，主卷减速机中齿轮轮齿发生断裂，严重影响了起重机系统的正常工作，同时也对生产作业人员的人生安全造成威胁。通过现场调研，以及对断齿形貌的分析，，可推断出轮齿断裂是在出现疲劳裂纹后，在冲击载荷的作用下产生的过载断裂。 针对起重机主卷减速机齿轮轮齿出现断裂这一问题，为找出其断裂的原因，本文首先利用起重机动力学和齿轮冲击理论，分析了起重机起升机构系统中钢丝绳的振动和齿轮啮合时产生的冲击振动对齿轮轮齿的影响，并求解出钢丝绳系统和齿轮系统的动载荷及其动载系数。然后运用ANSYS软件不仅对齿轮的齿根弯曲应力和接触应力进行了静态有限元分析，还对齿轮进行了动力学分析，包括齿轮的模态分析和瞬态动力学分析。 通过以上分析得到，齿轮轮齿在正常的工作条件下是满足强度要求的。在齿轮轮齿同时受到齿轮啮合产生的冲击振动和钢丝绳的振动作用下，对齿轮进行了瞬态动力学分析，得到齿轮各个节点处应力和位移随时间变化的曲线，由曲线图可知此时轮齿齿根处应力最大且远大于齿根许用弯曲应力。这表明过大的冲击振动是导致轮齿断裂的主要原因。因此，为保证起重机能正常工作，对起重机主卷减速机齿轮断裂机理及恢复的分析和研究是非常有必要的，也为以后减速机系统的维护和优化设计有借鉴意义。
【关键词】：齿轮强度 动载荷 疲劳裂纹 过载断裂 有限元分析
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 课题背景及研究意义8
• 1.2 冶金起重机国内外研究现状8-10
• 1.3 起重机减速机齿轮的国内外研究现状10-11
• 1.4 现状分析11-12
• 1.5 研究的目标和内容12
• 1.6 本章小结12-13
• 第二章 有限元法和起重机动力学理论及问题描述13-19
• 2.1 有限元法与有限元软件简介13-15
• 2.1.1 有限单元法的基本思路13-14
• 2.1.2 ANSYS 软件的计算分析过程14-15
• 2.2 起重机动力学理论15-16
• 2.2.1 概述15
• 2.2.2 起重机动力学研究方法15-16
• 2.3 冶金桥式起重机系统描述及轮齿断口分析16-18
• 2.4 本章小结18-19
• 第三章 钢丝绳与齿轮动载荷及动载系数的计算19-33
• 3.1 钢丝绳的动载荷计算19-26
• 3.1.1 空行程阶段21-22
• 3.1.2 预张紧阶段22-24
• 3.1.3 起吊吊重阶段24-26
• 3.2 齿轮的动载荷及动载系数26-32
• 3.3 本章小结32-33
• 第四章 齿轮弯曲应力和接触应力分析33-49
• 4.1 齿轮弯曲强度理论及其计算33-35
• 4.1.1 齿轮弯曲强度理论33-34
• 4.1.2 齿根弯曲强度计算34-35
• 4.1.3 齿根应力的有限元计算方法35
• 4.2 静载荷下齿轮弯曲应力的 ANSYS 有限元分析35-41
• 4.2.1 齿轮有限元分析前处理36-38
• 4.2.2 结果比较与分析38-41
• 4.3 动载荷下齿轮弯曲应力的 ANSYS 有限元分析41-43
• 4.3.1 齿轮的动载荷计算42
• 4.3.2 ANSYS 有限元分析计算42-43
• 4.4 齿轮接触应力有限元分析43-48
• 4.4.1 齿轮接触应力计算的经典方法43-44
• 4.4.2 齿轮静态接触应力的有限元计算及结果比较分析44-48
• 4.5 本章小结48-49
• 第五章 齿轮的模态及瞬态动力学分析49-64
• 5.1 模态分析和瞬态动力学分析的理论基础49-52
• 5.1.1 模态分析理论及分析方法49-52
• 5.1.2 瞬态动力学理论及分析方法52
• 5.2 啮合齿轮中单齿轮模态分析52-55
• 5.2.1 齿轮振动分析52-53
• 5.2.2 齿轮有限元模态分析步骤53
• 5.2.3 模态结果分析53-55
• 5.3 齿轮瞬态动力学分析55-63
• 5.3.1 钢丝绳固有频率的计算55-57
• 5.3.2 钢丝绳动态激励力的计算57
• 5.3.3 钢丝绳弹性振动下齿轮的瞬态分析57-63
• 5.4 本章小结63-64
• 第六章 全文总结与展望64-66
• 6.1 全文总结64
• 6.2 展望64-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-71
• 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文71-72
• 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目72-73
• 详细摘要73-77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 林志宏,徐郁峰;频率法测量斜拉桥索力的关键技术[J];中外公路;2003年05期

2 刘斌彬;;ANSYS有限元齿轮接触及弯曲应力研究[J];机电技术;2009年03期

3 杨生华;齿轮接触有限元分析[J];计算力学学报;2003年02期

4 L.Ostiguy I.Constantinescu;潘家强;;直齿的动态响应[J];齿轮;1985年01期

5 包家汉,张玉华,胡晓丽;基于啮合过程的齿根应力仿真分析[J];机械传动;2005年01期

6 雷镭;武宝林;谢新兵;;基于ANSYS有限元软件的直齿轮接触应力分析[J];机械传动;2006年02期

7 叶友东;周哲波;;基于ANSYS直齿圆柱齿轮有限元模态分析[J];机械传动;2006年05期

8 顾浩;朱如鹏;;基于有限元法的齿轮齿根裂纹参数计算[J];机械工程师;2006年11期

9 薛继忠,易传云,王伏林;桥式起重机桥架结构的三维有限元分析[J];机械与电子;2004年08期

10 谭莹,曹标,陈明,刘建斌;齿轮断裂原因分析[J];理化检验(物理分册);2005年08期

  本文关键词：冶金起重机主卷减速机齿轮动力学分析与研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：312236