本文關(guān)鍵詞：土壓平衡盾構(gòu)行星減速器優(yōu)化設(shè)計及仿真分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本課題來源于國家“863”高技術(shù)研究發(fā)展計劃資助項目“土壓平衡盾構(gòu)大功率減速器”（項目編號：2007AA041802）子課題。目的在于對土壓平衡盾構(gòu)用大功率三級串聯(lián)式行星齒輪減速器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計及仿真分析。刀盤主減速器作為土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的關(guān)鍵主傳動部件，采用三級行星齒輪傳動，承擔(dān)著放大扭矩以滿足高負(fù)荷作業(yè)的艱巨任務(wù)。其工作條件復(fù)雜、傳遞的功率密度高、要求的溫升小、效率高、振動噪聲小、可靠性高。因此，開展盾構(gòu)機(jī)主減速器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計與仿真分析，有助于提高盾構(gòu)減速器的性能，從而進(jìn)一步加快盾構(gòu)減速器的國產(chǎn)化進(jìn)程。 本文針對盾構(gòu)主減速器NGW型行星齒輪系統(tǒng)為研究對象，主要研究工作及相關(guān)成果如下： ①通過對齒數(shù)和模數(shù)的處理，，將無序的離散值轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)的整型數(shù)。提出了一種改進(jìn)的實值編碼方式，建立滿足配齒、變位系數(shù)、干涉和強(qiáng)度等約束條件，以體積最小為目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化模型。合理選擇遺傳算法控制參數(shù)，編寫了Matlab程序?qū)λǖ哪Ｐ瓦M(jìn)行求解。研究結(jié)果表明，該改進(jìn)算法全局尋優(yōu)能力強(qiáng)，多次啟動均能收斂于統(tǒng)一最優(yōu)解。在滿足各約束條件的情況下，優(yōu)化后體積減小了21.056%。 ②基于有限元技術(shù)建立行星架參數(shù)化模型，對設(shè)計變量進(jìn)行相關(guān)分析剔除非敏感性參數(shù)，綜合考慮行星架的靜動態(tài)特性，建立以體積最小和轉(zhuǎn)動慣量最小的多目標(biāo)優(yōu)化模型。使用內(nèi)切中心復(fù)合設(shè)計對優(yōu)化模型進(jìn)行實驗設(shè)計，擬合得到高精度響應(yīng)面。基于Shifted Hammersley采樣技術(shù)采樣響應(yīng)面獲得了滿足約束條件的3個Pareto最優(yōu)解。實現(xiàn)了行星架的體積最小、轉(zhuǎn)動慣量最小的設(shè)計要求。 ③詳細(xì)分析了齒輪的幾何構(gòu)成，使用APDL(ANSYS Parametric DesignLanguage)建立了行星輪系整體參數(shù)化模型。選取合適的接觸剛度對所建模型進(jìn)行求解，得出了行星輪系當(dāng)太陽輪和其中一個行星輪在節(jié)點處相嚙合的時刻的應(yīng)力分布狀況。此時最大接觸應(yīng)力為744.79MPa，小于許用接觸強(qiáng)度，滿足設(shè)計要求。研究表明行星輪系的應(yīng)力情況復(fù)雜，同一時刻既有單齒嚙合又有雙齒嚙合，各嚙合區(qū)域應(yīng)力分布差別較大。
【關(guān)鍵詞】：盾構(gòu) 遺傳算法 行星架 多目標(biāo)優(yōu)化 有限元分析
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH132.46
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 課題研究背景和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 盾構(gòu)機(jī)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 行星輪系優(yōu)化設(shè)計發(fā)展概述11-12
• 1.3 研究目的及內(nèi)容12-15
• 1.3.1 研究目的12-13
• 1.3.2 研究內(nèi)容13-15
• 2 基于遺傳算法的行星輪系混合離散變量優(yōu)化15-31
• 2.1 引言15-16
• 2.2 輪系數(shù)學(xué)模型的建立16-22
• 2.2.1 確定設(shè)計變量，建立目標(biāo)函數(shù)16-17
• 2.2.2 確定約束條件17-22
• 2.3 遺傳操作及優(yōu)化過程22-28
• 2.3.1 簡易遺傳算法基本流程22-23
• 2.3.2 遺傳算法基本原理與方法23-26
• 2.3.3 約束條件的處理26
• 2.3.4 混合離散變量的編碼26-27
• 2.3.5 多種群技術(shù)27-28
• 2.4 優(yōu)化設(shè)計計算與分析28-30
• 2.5 小結(jié)30-31
• 3 行星架多目標(biāo)優(yōu)化模型的建立31-39
• 3.1 引言31
• 3.2 建立參數(shù)化模型，確定設(shè)計變量31-32
• 3.3 確定約束條件，建立目標(biāo)函數(shù)32-34
• 3.3.1 約束條件的確立32-34
• 3.3.2 目標(biāo)函數(shù)的確立34
• 3.4 行星架有限元分析34-36
• 3.4.1 行星架模型的建立與網(wǎng)格劃分34-35
• 3.4.2 載荷和邊界條件的確立35
• 3.4.3 求解與分析35-36
• 3.5 行星架設(shè)計變量的相關(guān)分析36-38
• 3.6 小結(jié)38-39
• 4 行星架多目標(biāo)優(yōu)化響應(yīng)面法求解與分析39-51
• 4.1 引言39
• 4.2 響應(yīng)面法概述39-43
• 4.2.1 實驗設(shè)計39-40
• 4.2.2 響應(yīng)面模型的選取40-42
• 4.2.3 模型擬合方法42
• 4.2.4 響應(yīng)面擬合度評價42-43
• 4.3 行星架多目標(biāo)優(yōu)化響應(yīng)面的建立43-48
• 4.3.1 行星架優(yōu)化響應(yīng)面法的實驗設(shè)計43-44
• 4.3.2 擬合響應(yīng)面44-48
• 4.4 優(yōu)化結(jié)果的分析與處理48-50
• 4.4.1 Shifted Hammersley 采樣48
• 4.4.2 決策函數(shù)48-49
• 4.4.3 優(yōu)化結(jié)果的分析49-50
• 4.5 小結(jié)50-51
• 5 行星輪系三維接觸仿真分析51-62
• 5.1 引言51
• 5.2 接觸算法簡介51-52
• 5.3 行星輪系的參數(shù)化建模52-58
• 5.3.1 反漸開線函數(shù)的求取52-53
• 5.3.2 漸開線齒廓的建立53-54
• 5.3.3 過渡曲線的建立54-55
• 5.3.4 行星輪系的有限元模型的建立55-58
• 5.4 行星輪系應(yīng)力分析58-61
• 5.4.1 載荷與邊界條件的處理58-59
• 5.4.2 接觸剛度的選取59
• 5.4.3 接觸壓力與應(yīng)力分布59-61
• 5.5 小結(jié)61-62
• 6 總結(jié)與展望62-64
• 6.1 全文總結(jié)62
• 6.2 研究展望62-64
• 致謝64-65
• 參考文獻(xiàn)65-68
• 附錄68
• A. 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄68
• B. 作者在攻讀學(xué)位期間參與的科研項目68

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：土壓平衡盾構(gòu)行星減速器優(yōu)化設(shè)計及仿真分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：369379