炼钢转炉倾动一次传动装置的研究

摘要

全悬挂式四点啮合转炉倾动传动是目前我国大吨位转炉流行的转炉倾动传动方式。由于转炉倾动低转速、大转矩（可高达10000KNm）的工作特点，倾动传动装置的降速比很大(高达600-800)。目前大多数转炉倾动传动采用两次传动装置，其中一次传动装置由不少于三级圆柱齿轮传动装置承担，且需配置转速较低的原动机驱动，从而导致驱动系统和一次传动装置结构尺寸过大、重量过重，导致进一步提高倾动传动装置的承载能力、减小倾动传动装置的体积和重量、降低倾动传动装置的成本受到限制。
　　本文在分析炼钢转炉倾动装置的载荷和工作特点的基础上，以转炉倾动传动的一次传动装置为研究对象，采用具有我国知识产权的三环传动取代现有倾动传动装置中由三级或四级圆柱齿轮传动组成的一次传动装置，充分利用三环传动降速比大、尺寸小、重量轻、结构简单、承载与过载能力强、齿隙与回差小、价格低等优点，探讨三环传动装置的传动与结构设计对转炉倾动传动性能的影响，为优化转炉倾动装置的结构和性能提供设计依据。
　　本文作者采用现代设计方法，在总体设计的基础上，对转炉倾动的一次传动装置进行运动和结构参数设计，计算确定出一次传动装置的重要参数；在对齿轮副进行啮合接触分析的基础上，对一次传动装置的多齿啮合效应及承载能力进行了分析；对齿形参数的设计对传动装置的性能影响进行了深入的探讨，在保证传动质量的基础上，得出了齿顶高系数的选择方法，为一次传动装置重要参数的确定提供依据；利用UG软件完成了一次传动装置全部零件的参数化详细设计，改进了原来一次传动装置的输出结构，简化了一次传动装置的安装调试，可实现不停产的离线维修；完成了虚拟样机的装配；利用UG软件的运动分析模块，建立了一次传动装置的运动分析模型，对其工作过程进行运动仿真，证明了一次传动装置传动和结构设计的正确性；建立了关键零件的有限元分析模型，对关键零件进行有限元分析，验证了关键零件的设计满足强度要求。
　　在转炉倾动传动装置中采用三环传动取代普通的圆柱齿轮传动，可有效地解决转炉倾动一次传动装置结构尺寸和重量较大的矛盾，一次传动装置齿形参数的优化和参数化三维设计模型的建立、运动分析模型的建立和有限元分析模型的建立，为转炉一次传动装置的设计提供了简单、快捷、正确的设计新方法，具有较高的实际应用价值。

目录

封面

目录

中文摘要

英文摘要

第一章 绪 论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 本课题研究的主要内容

1.3 本文应用的研究方法

第二章 炼钢转炉倾动传动装置

2.1 炼钢转炉倾动传动装置的发展

2.2 全悬柔转炉倾动装置

第三章 转炉倾动一次传动装置的设计

3.1 一次传动装置的总体设计

3.2 一次传动装置的传动比的分配

3.3 高速级斜齿圆柱齿轮副设计

3.4 低速级三环内啮合传动设计

3.5 三环内啮合传动的齿轮副的材料及主要结构

3.6 三环内啮合传动齿轮副的齿根弯曲强度的校核

第四章 一次传动装置零件的三维设计与虚拟样机装配

4.1 概述

4.2 一次传动装置零件的结构设计与三维造型[13][15]

4.3 一次传动装置的虚拟装配设计

第 5 章 转炉倾动一次传动装置的运动仿真

5.1 运动仿真的意义

5.2 一次传动装置的运动仿真模型的建立

5.3 动画的播放

5.4 运动仿真的结果分析

第六章一次传动装置的多齿啮合效应及齿形分析

6.1 有限元分析软件

6.2 多齿啮合接触有限元分析

6.3 载荷分配比例及最大 Von Mises 应力随输入转矩的变化

6.4 齿形设计对传动性能的影响

第七章 内齿环板的有限元分析

7.1 齿环板的结构及受力分析[10] [24]

7. 2 齿环板有限元模型的建立

7. 3 齿环板实体模型的有限元网格划分

7.4 齿环板有限元模型的加载

7.5 齿环板有限元模型的求解

7.6 齿环板有限元模型的计算结果分析

总结与展望

致谢

参考文献

附 录

1. 发表的论文：

2.参加的科研项目：

声明