多级传动载荷谱编制方法研究及在搅拌车减速机中的应用

摘要

本文重点研究根据测试的载荷谱确定多级多工况传动装置的设计载荷问题。通过对传统设计载荷确定方法的研究,发现采用传统单级设计载荷法设计多级多工况传动装置存在不足;进而提出了改进的单级设计载荷法——多级设计载荷法,此法考虑了不同材料及热处理方法、循环次数和载荷大小对各齿轮设计载荷的影响;并以混凝土搅拌车减速机为例,研究了混凝土搅拌车减速机载荷的间接扭矩测试方法,对其载荷进行了测试和分析;编制了混凝土搅拌车减速机传动系统输入齿轮轴的全工况块状载荷谱;根据此传动系统的传动方案,计算编制了各级齿轮的疲劳载荷谱。本文根据全工况块状载荷谱,采用单级设计载荷法计算了各齿轮的接触当量载荷和弯曲当量载荷,根据各级齿轮的疲劳载荷谱,采用多级设计载荷法计算了各齿轮的接触当量载荷和弯曲当量载荷,比较了两种方法计算结果的差异,并对造成这种差异的原因进行了分析。
　　依据多级设计载荷法确定的各级接触当量载荷和弯曲当量载荷,设计了此传动系统的齿轮;在考虑系统变形的条件下,根据ISO6336标准,采用专业齿轮分析软件MASTA,分别用多级设计载荷法计算的当量载荷、单级设计载荷法计算的当量载荷和完整的全工况块状载荷谱校核了各齿轮的接触和弯曲强度;并对计算结果进行了分析;根据载荷谱对齿轮参数进行了优化;采用全工况载荷谱,计算了各齿轮在各个载荷下的损伤率,并在各齿轮损伤率最大的载荷下,对齿轮进行了修形分析,确定了修形齿轮的方法和修行量;采用优化后的齿轮参数模型,重新计算了各齿轮的安全系数,由单级设计载荷校核减速机齿轮的安全系数不能满足设计要求,而由多级设计载荷法计算的安全系数与采用全工况载荷谱的安全系数一致性很好,说明了多级设计载荷法在理论上的合理性。
　　虚拟仿真并不能代替疲劳实验,为了验证多级设计载荷法的实际可行性,通过对各齿轮的当量载荷的分析,确定了加速实验载荷的载荷和实验方法,并进行了疲劳实验,实验结果表明,各齿轮的接触和弯曲强度能够满足使用的要求,这与单级设计载荷法计算的结果不能满足设计要求的事实不符,证明了单级设计载荷法在应用中的不足,也验证了多级设计载荷法的合理性。

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第1章 绪 论

1.1 前言

1.2 研究的背景和意义

1.3 载荷谱国内外研究概况

1.4 混凝土搅拌车减速机国内外发展现状

1.5 本文研究的目的和研究内容

第2章 载荷谱编制原理

2.1 载荷谱编制的理论基础

2.2 块状载荷谱的编制方法

2.3 当量载荷计算方法及比较

2.4设计载荷的确定

2.5 本章小结

第3章 混凝土搅拌车减速机载荷谱编制

3.1 混凝土搅拌车减速机简介

3. 2 混凝土搅拌车减速机载荷测试

3.3 载荷谱

3.4 小结

第4章 混凝土搅拌车减速机齿轮传动设计

4.1 齿轮设计简介

4.2 混凝土搅拌车减速机齿轮传动基本参数设计

4.3 齿轮强度校核

4.4 齿轮修形

4.5 本章小结

第5章 混凝土搅拌车减速机性能试验分析

5.1 试验原理

5.2 试验方法及要求

5.3 试验结果

5.4 小 结

总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间所发表的论文与参与的科研项目