立磨减速机动态特性模拟及疲劳寿命分析

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1、立磨减速机动态特性模拟及疲劳寿命分析重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：郭进指导教师：林腾蛟教授学位类别：工程硕士(机械工程领域)重庆大学机械工程学院二O一五年五月DynamicCharacteristicsSimulationandFatigueLifeAnalysisofVerticalMillReducerAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheProfessionalDegreeByGuoJinSupervisedbyProf.LinTengjiaoSpe

2、cialty:ME(MechanicalEngineerringField)CollegeofMechanicalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2015中文摘要摘要立磨减速机作为立式磨机的核心部件，其动态特性、疲劳寿命及可靠性是立式磨机综合性能的主要衡量指标。立式磨机在粉磨水泥、陶瓷等工业原料时，工况条件十分恶劣，这对减速机动态特性及可靠性提出了较高的要求。然而，立磨减速机齿轮系统承受的动载荷较为复杂，给减速机动态特性精确分析带来困难，且动载荷作用下齿轮传动部件容易发生疲劳失效和可靠性故障，将严重影响立磨减速机的

3、正常运行。因此，开展立磨减速机动态特性及疲劳寿命分析对提高减速机综合性能具有重要的理论意义和工程价值。本课题结合国家科技支撑计划项目（2013BAF01B04）的主要内容，针对立磨减速机齿轮系统的动态激励模拟、振动特性仿真、疲劳寿命预估及可靠性分析等问题开展了较为全面的研究。论文的主要研究工作如下：①在计算轴承支承刚度、齿轮副时变啮合刚度等结合部参数的基础上，建立了立磨减速机各级齿轮传动的动力学模型，求解各级传动系统振动微分方程，得到各齿轮副的动态激励，进而研究了偏心误差和太阳轮浮动对行星级齿轮副均载特性的影响。②借助ANSYS软件，建立了立磨减速机齿轮系统耦合动力学模型，通过有限元模

4、态分析求解了齿轮系统的固有频率和固有振型，计算了各传动轴转频及齿轮副啮合频率与固有频率的接近率。在此基础上，采用模态叠加法求解了齿轮系统的振动响应，并评价了箱体的加速度级结构噪声。③针对立磨减速机行星齿轮传动，编制了疲劳分析的载荷谱，按GL规范计算材料的S-N曲线，结合静力接触分析所得的应力结果，采用ANSYS/Fe-safe软件进行基于累积损伤理论的疲劳寿命预估，并研究了表面粗糙度和载荷大小对疲劳寿命的影响规律。④利用二阶矩法分别对立磨减速机传动系统中锥齿轮传动、斜齿轮传动和行星传动部件进行弯曲疲劳可靠性分析；采用快速响应面法，建立行星架疲劳可靠性分析模型，计算其疲劳可靠度及灵敏度；

5、而后将两者结合起来，实现立磨减速机整个传动系统的可靠性建模及分析。关键词：立磨减速机，动态特性，疲劳寿命，可靠性，有限元法英文摘要ABSTRACTVerticalmillreduceristhecorecomponentofverticalmill,anditsdynamiccharacteristics,fatiguelifeandreliabilityarethemainmeasureindexofverticalmills'comprehensiveperformance.Duringgrindingcement,ceramicsandotherindustrialrawmate

6、rials,theverticalmillisoperatinginveryharshcondition.Therefore,thedynamiccharacteristicsandreliabilityofverticalmillreducerareproposedahigherlevelrequirement.Nevertheless,thedynamicloadofgearsystemisrelativelycomplicated,whichbingsmanydifficultiestotheaccurateanalysisondynamiccharacteristicsofve

7、rticalmillreducer.Moreover,thegeartransmissionpartisliabletofatiguefailureandreliabilityfailureundertheeffectofdynamicload,anditwillseriouslyaffectthenormaloperationofverticalmillreducer.Thus,theanalysisondynamiccharacterist