盾構(gòu)是廣泛應(yīng)用于隧道挖掘工程的大型高新技術(shù)裝備,而刀盤驅(qū)動(dòng)裝置是其關(guān)鍵組成部分。由于國(guó)內(nèi)對(duì)盾構(gòu)的研究起步較晚,核心技術(shù)又被德、日、法等發(fā)達(dá)國(guó)家封鎖,所以我們還沒(méi)有掌握其關(guān)鍵技術(shù),一些核心部件仍然依賴于進(jìn)口。因此,深入研究花鍵保險(xiǎn)軸和多齒輪并聯(lián)傳動(dòng)系統(tǒng)的生產(chǎn)制造技術(shù),不僅可以為盾構(gòu)核心技術(shù)的進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究提供一定的理論基礎(chǔ);而且對(duì)振興我國(guó)裝備制造業(yè)和提升國(guó)內(nèi)技術(shù)的獨(dú)立研發(fā)能力起到了積極作用。本文以盾構(gòu)刀盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的花鍵保險(xiǎn)軸和多齒輪并聯(lián)驅(qū)動(dòng)減速單元為研究對(duì)象,深入研究嚙合過(guò)程中的應(yīng)力變化規(guī)律,并提出詳細(xì)的優(yōu)化方案。本文根據(jù)設(shè)計(jì)要求完成了盾構(gòu)漸開(kāi)線花鍵保險(xiǎn)軸聯(lián)接和小齒輪與大齒輪減速單元的設(shè)計(jì),根據(jù)常規(guī)理論方法按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分別對(duì)其進(jìn)行了強(qiáng)度計(jì)算。利用三維造型軟件Creo建立精準(zhǔn)的三維模型,根據(jù)聯(lián)接與傳動(dòng)關(guān)系裝配花鍵副及齒輪對(duì),并對(duì)盾構(gòu)刀盤驅(qū)動(dòng)齒輪的安裝條件進(jìn)行了檢驗(yàn)。應(yīng)用有限元軟件ABAQUS對(duì)保險(xiǎn)軸花鍵副和多齒輪并聯(lián)驅(qū)動(dòng)減速單元在傳遞扭矩時(shí)的應(yīng)力分布狀態(tài)進(jìn)行分析,并與理論強(qiáng)度校核結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,分析其設(shè)計(jì)是否合理。根據(jù)仿真分析結(jié)果,對(duì)邊緣效應(yīng)引起的應(yīng)力集中問(wèn)題進(jìn)行深入研究,并針對(duì)花鍵齒提出多種修形方案來(lái)降低或避免應(yīng)力集中,最后用有限元法對(duì)其修形效果進(jìn)行檢驗(yàn)。選取刀盤驅(qū)動(dòng)小齒輪和內(nèi)齒圈在嚙合周期內(nèi)的幾個(gè)特征位置,利用Hertz公式計(jì)算其最大接觸應(yīng)力,并用有限元法對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的仿真分析,觀察其應(yīng)力的變化規(guī)律,再與Hertz公式所計(jì)算出的結(jié)果對(duì)比。本文的研究結(jié)果表明,保險(xiǎn)軸花鍵齒的齒面存在載荷分布不均的情況,在接觸邊緣處產(chǎn)生了明顯的應(yīng)力集中,其應(yīng)力值遠(yuǎn)大于理論計(jì)算值,而提出的修形方案則明顯改善了這種現(xiàn)象。同時(shí)也得出了驅(qū)動(dòng)小齒輪在嚙合過(guò)程中的特殊位置的應(yīng)力變化規(guī)律,為我國(guó)盾構(gòu)技術(shù)的進(jìn)一步研究提供了理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：大連交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U455.39
【部分圖文】：

構(gòu)保險(xiǎn)軸的研究概況??保險(xiǎn)軸的主要功能??構(gòu)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行主要通過(guò)多個(gè)均勻分布在主軸承周圍的變頻電機(jī)連接多個(gè)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)［１１］，再由多個(gè)小齒輪同時(shí)與內(nèi)齒圈嚙合帶動(dòng)刀盤旋轉(zhuǎn)切削系統(tǒng)如圖１．２所示。其中，保險(xiǎn)軸通過(guò)兩端的花鍵將減速器與驅(qū)動(dòng)小齒輪保險(xiǎn)軸主要有兩個(gè)功能：一方面，盾構(gòu)在挖掘過(guò)程中可能遇到較為堅(jiān)硬的盤的摩擦力會(huì)極速增長(zhǎng)，出現(xiàn)堵死現(xiàn)象，造成電機(jī)的電流瞬間變大，線圈導(dǎo)致電機(jī)燒毀造成巨大損失。為了避免這種情況，在保險(xiǎn)軸上設(shè)計(jì)了扭剪矩大于安全載荷時(shí)，扭剪槽會(huì)因達(dá)到強(qiáng)度極限而斷裂，阻斷動(dòng)力傳遞，從統(tǒng)，起到過(guò)載保護(hù)的作用１。另一方面，電機(jī)輸出的動(dòng)力，經(jīng)過(guò)減速器減通過(guò)保險(xiǎn)軸傳遞給與刀盤齒圈嚙合的小齒輪，驅(qū)動(dòng)刀盤旋轉(zhuǎn)，起傳遞扭矩變頻電機(jī)１?——？？減速器１——？花鍵軸１?一？小齒輪１?—????

花鍵軸的基本參數(shù)如下：花鍵齒數(shù)為３０，模數(shù)為５，壓力角為３０°?，花鍵軸總長(zhǎng)為??２８８ｍｍ，鍵齒長(zhǎng)為１００ｍｍ，扭剪槽底部直徑１４０ｍｍ，扭剪槽圓弧直徑為２０ｍｍ，其結(jié)??構(gòu)如圖２．２所示。其中，左側(cè)與小齒輪相連，右側(cè)與減速器相連。???１４４?，??？｜?＋?九????—－．ａ－??ｉ?＾?６５??＇???丨?ｉ?＿＾??Ｗ——＼／＾??圖２．２保險(xiǎn)軸結(jié)構(gòu)圖??Ｆｉｇ．?２．２?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓａｆｅｔｙ?ｓｈａｆｔ??７??

??圖３．２外花鍵?圖３．３內(nèi)花鍵簡(jiǎn)化模型??Ｆｉｇ．?３．２?Ｅｘｔｅｒｎａｌ?ｓｐｌｉｎｅ?Ｆｉｇ．?３．３?Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｉｎｔｅｒｎａｌ?ｓｐｌｉｎｅ??參，，彡Ｉ．?Ｉ??圖３．４小齒輪?圖３．５內(nèi)齒圈簡(jiǎn)化模型??Ｆｉｇ．?３．４?Ｐｉｎｉｏｎ?Ｆｉｇ．?３．５?Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ａｎｎｕｌａｒ?ｇｅａｒ??３．１．２建立花鍵聯(lián)接及齒輪副的裝配模型??在創(chuàng)建完成全部模型后，需要按照各零件的位置關(guān)系及聯(lián)接方式對(duì)其裝配。其中，??運(yùn)動(dòng)仿真裝配是按照零部件實(shí)際的聯(lián)接及運(yùn)動(dòng)情況，對(duì)其自由度進(jìn)行相應(yīng)的約束，需將??約束和聯(lián)接功能綜合使用；而完全約束裝配是將部件的六個(gè)自由度全部約束，機(jī)構(gòu)不能??進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)，只能使用約束功能。本文按照保險(xiǎn)軸花鍵聯(lián)接及刀盤驅(qū)動(dòng)齒輪副的實(shí)際?－？??運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真裝配。??花鍵及齒輪的運(yùn)動(dòng)，主要是通過(guò)齒面間的相互接觸傳遞動(dòng)力。在確定中心距的情況??下，當(dāng)外花鍵及內(nèi)齒圈的位置確定時(shí)，與之相嚙合的內(nèi)花鍵及驅(qū)動(dòng)小齒輪的安裝位置也??能隨之確定。確定其安裝位置后
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2883584