本文關鍵詞：盾構刀盤驅(qū)動三級行星齒輪系統(tǒng)動力學分析

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【摘要】：本課題來源于國家“863”高技術研究發(fā)展計劃資助項目“土壓平衡盾構大功率減速器”（項目編號：2007AA041802）子課題。目的在于對土壓平衡盾構刀盤驅(qū)動主減速器三級串聯(lián)式行星齒輪傳動系統(tǒng)的動力學特性進行研究。作為盾構刀盤驅(qū)動系統(tǒng)的核心傳動部件，大功率三級行星減速器具有功率密度高、扭矩大、轉(zhuǎn)速低、體積小，可靠性要求高等復雜技術要求，目前國際上只有美國、瑞士、日本等少數(shù)幾個國家具有設計、制造能力，我國一些盾構制造廠家對此主要依賴進口。因此，對其刀盤驅(qū)動主減速器三級行星齒輪傳動系統(tǒng)進行動力學特性分析，將有助于提高設計整機運行的可靠性和穩(wěn)定性，是現(xiàn)代盾構設計技術的重要研究內(nèi)容之一。 針對盾構刀盤驅(qū)動主減速器三級行星齒輪系統(tǒng)，，從動力學角度出發(fā)，本文主要進行了如下方面的研究內(nèi)容： ①在單級行星齒輪系統(tǒng)動力學模型的基礎上，本文采用級間耦合的方法，建立了三級行星齒輪系統(tǒng)的平移-扭轉(zhuǎn)耦合動力學模型，模型考慮了由于不同級行星輪系中行星架轉(zhuǎn)速不同造成的行星輪時變位置相角特性，同時也包含了嚙合綜合誤差、阻尼、時變剛度等其它重要影響因素。隨后給出了時變剛度、嚙合綜合誤差、阻尼這些系統(tǒng)參數(shù)的數(shù)學描述； ②基于系統(tǒng)特征值問題求解了系統(tǒng)結構的固有頻率和振型坐標，并運用數(shù)值積分的方法對系統(tǒng)響應進行了求解，為傳動系統(tǒng)均載分析奠定了基礎； ③在對所建系統(tǒng)動力學模型進行固有特性分析的基礎上，給出了系統(tǒng)參數(shù)靈敏度的模態(tài)分析方法，結合模態(tài)應變能與動能的定義，推導了系統(tǒng)參數(shù)靈敏度與系統(tǒng)模態(tài)能量之間的關系，以嚙合剛度為例進行了參數(shù)的靈敏度分析。結果表明，在一些系統(tǒng)參數(shù)敏感點處，參數(shù)的微小變化不僅導致固有頻率靈敏度、模態(tài)能量的大幅變化，也將引起能量在各級間發(fā)生轉(zhuǎn)移，使得傳動特性劇烈變化； ④在建立系統(tǒng)動力學微分方程及系統(tǒng)響應分析的基礎上，介紹了動力學條件下的行星齒輪系統(tǒng)動載荷系數(shù)和均載系數(shù)的計算方法，并依據(jù)該方法對系統(tǒng)均載系數(shù)進行了計算。同時分析了輸入轉(zhuǎn)速、行星輪支撐剛度、時變嚙合剛度等系統(tǒng)參數(shù)對系統(tǒng)均載特性的影響。
【關鍵詞】：盾構 主減速器 行星齒輪傳動系統(tǒng) 動力學
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TH132.425
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 緒論8-15
• 1.1 課題背景及研究目的和意義8
• 1.2 盾構技術的研究現(xiàn)狀8-11
• 1.2.1 國外盾構技術研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 國內(nèi)盾構技術研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 行星齒輪系統(tǒng)動力學研究現(xiàn)狀11-13
• 1.4 主要研究內(nèi)容13-15
• 2 三級行星齒輪傳動系統(tǒng)動力學模型15-30
• 2.1 引言15
• 2.2 齒輪系統(tǒng)動力學基礎15-17
• 2.2.1 齒輪系統(tǒng)的動態(tài)激勵16
• 2.2.2 齒輪系統(tǒng)動力學模型的類型16-17
• 2.3 系統(tǒng)運動微分方程17-25
• 2.3.1 動力學分析模型17-19
• 2.3.2 多級行星齒輪系統(tǒng)坐標系的構建19-20
• 2.3.3 各級相互作用構件的彈性變形分析20-22
• 2.3.4 系統(tǒng)平移-扭轉(zhuǎn)耦合動力學微分方程22-25
• 2.4 系統(tǒng)參數(shù)分析25-29
• 2.4.1 時變嚙合剛度25-28
• 2.4.2 系統(tǒng)的綜合嚙合誤差28-29
• 2.4.3 系統(tǒng)阻尼系數(shù)的計算29
• 2.5 小結29-30
• 3 系統(tǒng)固有特性及動態(tài)響應分析30-43
• 3.1 引言30
• 3.2 系統(tǒng)的固有特性分析30-36
• 3.2.1 固有頻率及振型的計算方法30-31
• 3.2.2 系統(tǒng)的固有頻率及振型分析31-36
• 3.3 系統(tǒng)動態(tài)響應計算分析36-42
• 3.3.1 系統(tǒng)動力學方程求解方法36-39
• 3.3.2 數(shù)值積分初值計算39
• 3.3.3 行星齒輪系統(tǒng)靜態(tài)變形39-40
• 3.3.4 系統(tǒng)的動力學響應40-42
• 3.4 小結42-43
• 4 系統(tǒng)參數(shù)的靈敏度和模態(tài)躍遷分析43-50
• 4.1 引言43
• 4.2 系統(tǒng)的模態(tài)應變能與動能43-44
• 4.3 靈敏度分析的模態(tài)方法44-46
• 4.4 模態(tài)躍遷現(xiàn)象分析46
• 4.5 嚙合剛度參數(shù)靈敏度分析46-49
• 4.6 小結49-50
• 5 行星齒輪傳動系統(tǒng)動力學均載分析50-57
• 5.1 引言50
• 5.2 行星齒輪傳動均載綜述50-52
• 5.2.1 行星齒輪均載系數(shù)的意義50
• 5.2.2 齒輪系統(tǒng)均載研究現(xiàn)狀50-51
• 5.2.3 行星齒輪均載改善措施51-52
• 5.3 動載系數(shù)和均載系數(shù)的計算52-53
• 5.4 系統(tǒng)參數(shù)對系統(tǒng)動力學均載性能影響53-56
• 5.4.1 輸入轉(zhuǎn)速對系統(tǒng)均載性能影響53-54
• 5.4.2 行星輪支撐剛度變化對系統(tǒng)均載性能影響54-56
• 5.4.3 時變嚙合剛度對系統(tǒng)均載性能的影響56
• 5.5 小結56-57
• 6 結論與展望57-59
• 6.1 結論57
• 6.2 展望57-59
• 致謝59-60
• 參考文獻60-65
• 附錄65
• A. 作者在攻讀學位期間發(fā)表的論文目錄65
• B. 作者在攻讀學位期間參與的科研項目65

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