掘进机截割部减速器减振降噪分析及改进设计

摘要

本文是以EBZ132型掘进机截割部减速器为研究对象。该减速器是一种具有二级行星齿轮系的减速装置，其具有结构紧凑、外形尺寸小、传动比大、可靠性好等优点。由于该掘进机主要用于煤炭、隧道等掘进工作，其工作环境复杂、恶劣，以及减速器行星齿轮系自身的啮合冲击等原因，该减速器装置在工作时会产生很大的振动并辐射出较大噪声。减速器产生的振动会影响其工作的稳定性和安全性，甚至导致减速器的零部件损坏。因此，对该减速器进行减振降噪的研究是十分必要的。
　　在研究的过程中，首先分析了该减速器产生振动噪声的机理，发现了减速器的振动与噪声主要是由齿轮的动态啮合力引起的，而动态啮合力主要受齿轮的刚度激励、误差激励和齿轮啮合激励等影响。减速器内部齿轮啮合产生的振动与噪声主要通过固体声传递到减速器箱体，并引起减速器箱体的受迫振动而将噪声辐射出来。其次，为了对该减速器进行减振降噪的分析，首先对减速器行星齿轮系的齿轮轮齿误差进行了分析，得出了对减速器振动和噪声有较大影响的齿形误差是按正态分布规律变化的随机变量。然后应用了MATLAB软件编程生成了含齿形误差的减速器各齿轮齿廓渐开线曲线，从而建立了实际情况下的误差齿轮模型。接着应用了相关软件对该减速器进行了动力学分析。其中，在ADAMS软件中对减速器行星齿轮系进行了动力学分析，获取了误差齿轮的动态啮合力曲线。在Workbench软件中对减速器箱体进行了模态分析和振动响应分析，获取了箱体的固有振动特性和振动位移响应幅频特性曲线。最后，应用了声学仿真软件LMS Virtual.Lab的声学边界元模块对该减速器进行噪声仿真分析，获取了减速器表面辐射噪声的大小以及箱体声学板块贡献量。并根据减速器箱体振动响应分析和声学板块贡献量分析的结果，在该减速器箱体局部振动和噪声较大的位置分别添加了平行型加强筋、交错型加强筋以及不同厚度的阻尼层，并对比分析这些不同的改进方案对减速器振动噪声的控制效果。通过对比改进前后减速器噪声仿真分析的结果，得出了对减速器箱体添加交错型加强筋与添加4mm的阻尼层，是该减速器振动与噪声的两种改进方案中最合理的改进方法。

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第一章 绪论

1.1 课题背景与意义

1.2 悬臂式掘进机的简述

1.3 减速器行星齿轮系的动态激励

1.4 减速器噪声的传递路径

1.5 国内外振动噪声研究发展现状

1.6 课题研究内容

1.7 小结

第二章 减速器行星齿轮系统的建立

2.1 减速器行星齿轮系模型

2.2 减速器行星齿轮系的误差模型建立

2.3 小结

第三章 减速器的动力学分析

3.1 减速器行星齿轮系的动力学分析

3.2 减速器箱体的有限元模型

3.3 减速器箱体的模态分析

3.4 减速器箱体的谐响应分析

3.5 小结

第四章 减速器箱体声学特性仿真

4.1 减速器箱体的声学计算理论

4.2 减速器箱体噪声辐射特性的分析

4.3 小结

第五章 减速器箱体减振降噪改进设计

5.1 增加减速器箱体结构的刚度

5.2 增加减速器箱体结构的阻尼

5.3 小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文