土壓平衡盾構(gòu)行星減速器優(yōu)化設計及仿真分析.pdf

1、本課題來源于國家“863”高技術(shù)研究發(fā)展計劃資助項目“土壓平衡盾構(gòu)大功率減速器”（項目編號：2007AA041802）子課題。目的在于對土壓平衡盾構(gòu)用大功率三級串聯(lián)式行星齒輪減速器進行優(yōu)化設計及仿真分析。刀盤主減速器作為土壓平衡盾構(gòu)機的關(guān)鍵主傳動部件，采用三級行星齒輪傳動，承擔著放大扭矩以滿足高負荷作業(yè)的艱巨任務。其工作條件復雜、傳遞的功率密度高、要求的溫升小、效率高、振動噪聲小、可靠性高。因此，開展盾構(gòu)機主減速器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計與仿真分

2、析，有助于提高盾構(gòu)減速器的性能，從而進一步加快盾構(gòu)減速器的國產(chǎn)化進程。
　　本文針對盾構(gòu)主減速器NGW型行星齒輪系統(tǒng)為研究對象，主要研究工作及相關(guān)成果如下：
　?、偻ㄟ^對齒數(shù)和模數(shù)的處理，將無序的離散值轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)的整型數(shù)。提出了一種改進的實值編碼方式，建立滿足配齒、變位系數(shù)、干涉和強度等約束條件，以體積最小為目標函數(shù)的優(yōu)化模型。合理選擇遺傳算法控制參數(shù)，編寫了Matlab程序?qū)λǖ哪Ｐ瓦M行求解。研究結(jié)果表明，該改進算法全局

3、尋優(yōu)能力強，多次啟動均能收斂于統(tǒng)一最優(yōu)解。在滿足各約束條件的情況下，優(yōu)化后體積減小了21.056％。
　?、诨谟邢拊夹g(shù)建立行星架參數(shù)化模型，對設計變量進行相關(guān)分析剔除非敏感性參數(shù)，綜合考慮行星架的靜動態(tài)特性，建立以體積最小和轉(zhuǎn)動慣量最小的多目標優(yōu)化模型。使用內(nèi)切中心復合設計對優(yōu)化模型進行實驗設計，擬合得到高精度響應面?；赟hifted Hammersley采樣技術(shù)采樣響應面獲得了滿足約束條件的3個Pareto最優(yōu)解。實現(xiàn)了行

4、星架的體積最小、轉(zhuǎn)動慣量最小的設計要求。
　?、墼敿毞治隽她X輪的幾何構(gòu)成，使用APDL(ANSYS Parametric Design Language)建立了行星輪系整體參數(shù)化模型。選取合適的接觸剛度對所建模型進行求解，得出了行星輪系當太陽輪和其中一個行星輪在節(jié)點處相嚙合的時刻的應力分布狀況。此時最大接觸應力為744.79MPa，小于許用接觸強度，滿足設計要求。研究表明行星輪系的應力情況復雜，同一時刻既有單齒嚙合又有雙齒嚙合，各