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矿用挖掘机提升机构齿轮传动系统动力学分析及优化设计

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大型矿用挖掘机是开采露天矿山的主要采装设备。随着矿用挖掘机向大型化方向的不断发展，对结构件和传动系统动态特性的要求也在不断提高。提升机构是大型矿用挖掘机工作装置的重要组成部分，随机、振动、冲击载荷下，要求其具有稳健的动力学性能。为提高提升机构运行安全性和稳定性，论文首先对提升机构关键部件齿轮传动系统进行动力学分析，进一步优化其动力学性能。主要研究内容如下： （1）对 WK-55 型机械式矿用挖掘机提升机构齿轮传动系统的内外激励进行分析。根据WK-55矿用挖掘机齿轮参数，基于渐开线原理对直齿轮以及斜齿轮进行命令流编程，建立参数化模型；在此基础上，运用有限元方法结合BP神经网络分析齿轮传动系统的时变啮合刚度，并与 ISO 方法、石川法进行对比分析。然后分析外载荷的随机性。 （2）分析齿轮传动系统的动态啮合力。本文所研究的提升机构减速器是采用两级对称式齿轮传动，其结构由左右两对一级斜齿轮，以及二级直齿轮组成。本文采用UG NX10.0三维建模软件，建立提升机构传动系统的三维实体模型，将x_t格式文件导入到ADAMS动力学软件中，分析齿轮传动过程中的动态啮合力。 （3）使用集中质量法建立齿轮传动系统的动力学模型，结合谐响应法分析时变刚度激励与时变负载共同作用下齿轮传动系统的动态传递误差。 （4）基于有限元方法对 WK-55 型挖掘机提升机构齿轮传动系统进行模态分析，并和齿轮激励频率进行对比分析。进一步分析不同参数下直齿轮系统的固有频率。 （5）用命令流编程，创建带轴直齿轮传动系统的参数化有限元模型，分析齿数模数、轴长、转速对齿轮接触应力的影响。 （6）建立齿轮传动系统动态性能优化设计模型，进行动态性能优化求解并与初始设计进行对比分析。

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