基于虚拟样机矿用自卸车电动轮的研究

摘要

电动轮是大型矿用自卸车中的关键驱动元件之一，其高性能和高可靠性对矿用自卸车的运行状况至关重要。按照电动轮驱动电机的不同，电动轮可以分为交流电动轮和直流电动轮。相对于传统的机械驱动，电动轮驱动省去了传动轴，减速器和离合器等高度机械化的传动装置，而采用电机减速器集成结构，大大减少了机械损耗和维修安装成本，节省了传动空间，使得结构更紧凑，维修保养更方便。
　　电动轮采用电动机和轮边减速器集成结构，电动机通过花键套将旋转机械能传递到轮边减速器的浮动太阳轮，然后通过减速器的传动将旋转运动变为驱动力矩，驱动扭力筒的旋转，进而带动轮毂的旋转，轮胎安装于轮毂上带动自卸车的运行。其中电动机采用永磁同步电机，更有利于变频调速，而且电机转子发热少，提高了电动轮的可靠性。
　　本文从电动轮集成结构的关键技术入手展开研究，内容包括：第一，永磁同步电机的研究，应用MathCAD数值计算软件计算电磁方案，根据设计参数利用ANSOFT进行电磁仿真分析，获得最佳的永磁电机电磁方案；第二，轮边减速器均载机构的设计。第三，基于Pro/Engineer的虚拟装配和结构分析，建造电动轮的3D虚拟样机模型。在此模型基础上进行关键零部件的ANSYS有限元分析计算，根据计算结果进行模型的改进；第四，基于ADAMS的电动轮运行工况的仿真分析，即运动学分析和动力学分析，通过仿真获得的数据和现实电动轮运行工况数据进行对比，验证模型的正确性和电动轮性能。

目录

基于虚拟样机矿用自卸车电动轮的研究

STUDY ON MOTORIZING DRIVING SYSTEM IN MINING VEHICLES BASED ON VIRTUAL PROTOTYPING TECHNOLOGY

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1课题研究的背景

1.2国内外研究现状

1.3本课题研究的目的和意义

1.4本文的主要工作及内容安排

第2章 基于Maxwell的电磁设计与仿真分析

2.1 电磁场理论基础

2.1.1 麦克斯韦方程

2.1.2 位函数及其微分方程

2.1.3 电磁场中的边界条件

2.1.4 Maxwell 2D二维电磁场计算原理

2.1.5 电磁场后处理计算原理

2.2 永磁同步电机电磁方案

2.2.1 额定数据

2.2.2 永磁体参数

2.2.3 定子绕组和定转子冲片

2.3 基于ANSOFT电磁方案的仿真分析

2.4 本章小结

第3章 电动轮结构分析和虚拟装配

3.1 电动轮总体方案

3.2 轮边减速器结构分析

3.2.1 行星轮均布传动的特点

3.2.2 轮边减速器齿数和传动比设计

3.2.3 轮边减速器的均载特点

3.2.4 齿轮材料

3.3 虚拟装配简介

3.4 电动轮的装配

3.4.1 电动机的装配

3.4.2 轮边减速器的装配

3.4.3 总体装配

3.5 基于ANSYS电动轮关键部件分析

3.5.1 电机转轴有限元分析

3.5.2 一级行星轮啮合

3.5.3 二级行星轮啮合

3.6 电动轮传动系统的模态分析

3.6.1 模态分析理论

3.6.2 传动系统模态分析

3.7 本章小结

第4章 基于ADAMS的电动轮工况仿真分析

4.1 引言

4.2 MD ADAMS简介

4.3 ADAMS动力学计算理论

4.4 ADAMS中的简化模型

4.5 工况仿真

4.5.1 运行工况简介

4.5.2 电动轮ADAMS仿真

4.6 本章小结

结 论

参考文献

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哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢