受限空間下TBM減速器結構設計及其動態(tài)特性.pdf

1、隨著我國城鎮(zhèn)化進程的推進，以及交通、水利等基礎建設的蓬勃發(fā)展，特別是城市建設對于地下道路交通的巨大需求，隧道掘進裝備和技術得到了廣泛的應用。近年來，國內對于隧道掘進機和關鍵技術的研究進一步加強，作為硬巖掘進機(TBM)刀盤驅動系統(tǒng)關鍵部件的減速器，面臨著空間受限、大傳動比、高傳遞效率及強承載能力的技術要求。因此設計一種符合以上要求并具備良好的動態(tài)特性的減速器顯得尤其重要。
　　本文利用結構拓撲優(yōu)化的方法，建立了從基本結構、拓撲演化

2、、綜合判定、拓撲反演到拓撲結構優(yōu)化選擇的完整設計優(yōu)化流程，并建立了減速器結構鍵合圖模型，分析了減速器系統(tǒng)的動態(tài)特性并研究主要參數影響規(guī)律。主要研究內容如下:
　　(1)介紹基于功能離散法的周轉輪系拓撲優(yōu)化理論及方法，建立從結構基本結構、拓撲演化、綜合判定、拓撲反演到拓撲結構優(yōu)化選擇的完整設計優(yōu)化流程，完善一種行星輪系結構拓撲優(yōu)化的方法。
　　(2)設定齒輪個數、自由度等的參數約束條件，引入同構判定、封閉功率流判定、最短路徑判

3、定的方法，通過對行星齒輪典型結構的傳動特性研究，確定了周轉輪系拓撲結構的優(yōu)選方案及反演形式;并以受限空間下，實現大傳動比、高傳遞效率、高承載能力為目標，確定TBM減速器結構的優(yōu)化方案。
　　(3)TBM驅動系統(tǒng)的布局方案的設定，減速器一級行星輪系加封閉式行星傳動形式的結構特點的分析，公共大齒圈輸出增強了承載能力;以體積最小為優(yōu)化目標，建立了一系列的約束條件，包含配齒約束、疲勞強度約束、幾何約束等，利用MATLAB作為優(yōu)化求解工具，

4、最后得到減速器行星輪系的優(yōu)化參數。
　　(4)鍵合圖基本理論的介紹，建立單個齒輪對的鍵合圖模型，推導出它的狀態(tài)方程，明確系統(tǒng)中重要參數摩擦力、傳遞誤差、嚙合剛度、嚙合阻尼的選取及其在鍵合圖模型中的表示形式，為后續(xù)建立行星輪系及整個減速系統(tǒng)的鍵合圖模型打下了理論基礎。
　　(5)依據減速器結構特點，將其分成行星輪系和封閉結構兩個部分，為了分析的簡便和準確，對兩部分分別建立鍵合圖模型;為了研究各個因素是否會對系統(tǒng)的響應產生影響，