两级行星轮液粘调速装置的设计与研究

摘要

液体粘性调速装置是一种依靠油膜剪切力来传递动力的机电液一体化传动装置，该装置不仅能实现电机的空载起动，减小对机械和电网的冲击，而且能够实现无级调速，节约能源。
　　本文针对目前的液粘软起动装置体积大等一系列问题，提出了一种新型的结构。将两级行星轮减速器和液体粘性软起动装置结合在一起，构成一种新型的调速装置，即两级行星轮液粘调速装置。本装置的主要结构为:高速级行星轮系负责减速，同时高速级的内齿圈充当液粘的齿毂，装有静摩擦片，与箱体固定在一起;低速级行星轮系是液粘的主体部分，其内齿圈上装有动摩擦片。本装置的优点如下:两级行星齿轮减速器的结构可以使整体结构做的很小，适合用在空间狭小的地方;两级行星齿轮减速器减速比很大;液粘软启动的压力油和控制油设计了专门的油路，不随传动轴转动，油缸和活塞也不随传动轴转动，这样在软启动的过程中活塞就没有离心力，增强了控制的稳定性。
　　论文首先给出了两级行星轮液体粘性软起动装置的结构设计，针对该装置的主要部件，如行星轮系结构、液粘摩擦片、齿轮等，分别对其进行尺寸计算、校核;其次运用Pro/E对两级行星轮液粘调速装置进行三维建模，并进行运动学、动力学分析和仿真，结果表明，仿真结果和理论分析的结论相符合;第三首先通过ANSYS_Workbench14.0对两级行星轮系液粘调速装置的输入轴进行了静力学分析和有预应力的模态分析，校核了输入轴的强度、刚度，从分析的结果来看输入轴的安全裕度很大，为下一步的优化设计提供了理论依据;其次对其进行了模态分析，得到了输入轴的各阶模态图，与输入轴的转动频率进行了比较，验证了设计的合理性，并为它的动力学分析打下了基础;最后在有限元分析的基础上，通过MATLAB软件对高速级和低速级行星轮系进行了优化设计。行星轮系经优化后，整个两级行星轮系液粘调速装置的体积明显减小，结构更加紧凑，节约了成本，为两级行星轮系液粘调速装置进一步优化提供了初步的探索。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 本文的研究内容

2 两级行星轮液粘调速装置结构设计

2．1 两级行星轮液粘调速装置的结构

2．2 行星轮系的设计计算

2．3 液粘离合器的设计计算

2．4 本章小结

3 运动学和动力学分析及仿真

3．1 运动学分析

3．2 动力学分析

3．3 使用Pro／E对软启动的过程进行仿真

3．4 本章小结

4 三维建模及有限元分析

4．1 导入三维模型并划分网格

4．2 静力学分析和模态分析

4．3 本章小结

5 MATLAB优化分析

5．1 最优化问题概述及数学描述

5．2 介绍MATLAB优化工具箱

5．3 行星轮系的优化设计

5．4 MATLAB优化结果

5．5 本章小结

6 总结与展望

6．1 主要结论

6．2 工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间从事科学研究及发表论文情况