海洋平臺行星結(jié)構齒輪箱齒數(shù)比分配及多體動力學分析.pdf

1、隨著經(jīng)濟飛速的發(fā)展，陸地資源大規(guī)模的消耗，海上資源的開采開始受到各個國家的重視，研究學者對海洋平臺的研究變得越來越多。海洋平臺從以前的近海開采開始變成遠海開采，因此對海洋平臺提出了更高的要求，由于海洋平臺的工作環(huán)境較為惡劣，因此對于海洋平臺的可靠性研究開始變成一個不可忽視的課題，要把經(jīng)濟性和可靠性的指標結(jié)合起來作為衡量一個產(chǎn)品是否成功的指標，對于海洋平臺齒輪箱的結(jié)構設計更是如此，如何在大傳動比的情況下分配更優(yōu)的傳動比且保證傳動系統(tǒng)的強度

2、達到要求，振動較小，保證系統(tǒng)的效率成為新的研究方向。
　　由于行星輪系具備質(zhì)量小，空間利用率高，傳動比高，效率高等特點，并且可以有效地利用功率分流性，同軸性等優(yōu)點適合海洋平臺齒輪箱的空間小，傳動比大，大功率傳動的要求。對于大傳動比齒輪箱而言，傳動比的分配直接影響齒輪箱的承載能力和使用壽命。因此對齒數(shù)比的分配進行研究將是十分有必要的。
　　本課題針對海洋平臺三級NGW行星結(jié)構齒輪箱，其運動方式是以太陽輪將扭矩傳遞到行星輪，行星

3、輪傳遞到行星架，行星架經(jīng)花鍵傳遞到下一級太陽輪軸上，本文以齒輪箱的每級的齒數(shù)比作為優(yōu)化對象，依據(jù)齒面等接觸強度為原則分配大傳動比，且比較在每級行星輪系使用的行星輪個數(shù)對行星輪系齒圈最大外徑和及其最大體積和的影響。對齒輪的彎曲安全系數(shù)及接觸安全系數(shù)做強度校核,運用ABAQUS、FEMFAT軟件對齒輪軸進行應力計算及其疲勞損傷的計算，檢測其應力分布情況及計算線性累計損傷率。最后基于 SIMPACK軟件對行星結(jié)構齒輪箱的系統(tǒng)進行動力學仿真,求

4、解出齒輪箱箱體振動位移值及其振動速度值并進行分析。
　　主要研究內(nèi)容如下：
　?。?）以等接觸強度為原則，以寬徑比，均載系數(shù)為約束，以三級齒圈外徑和最小和三級齒圈體積和最小為優(yōu)化目標，基于MATLAB軟件，開發(fā)出一套可靠的分配齒數(shù)比的系統(tǒng)。
　?。?）在MASTA軟件的幫助下建立齒輪箱模型,計算彎曲應力，接觸應力，得出其數(shù)值小于彎曲應力極限和接觸應力極限,并對齒輪彎曲安全系數(shù)及其接觸安全系數(shù)進行計算。
　　（3）

5、根據(jù)名義應力法和線性累積疲勞損傷理論，基于Von Mises屈服原則對太陽輪軸進行強度校核和疲勞分析，運用 FEMFAT軟件計算太陽輪軸的最大應力和最大累積疲勞損傷結(jié)果。通過應力分布圖監(jiān)測結(jié)構設計結(jié)構合理性。
　?。?）綜合有限元軟件對齒輪箱傳動系統(tǒng)進行動力學模型建模，在齒輪箱上設置傳感器，仿真分析出齒輪箱振動位移、振動速度值。
　　本文針對齒輪箱的齒數(shù)比分配，適用于三級直齒輪行星結(jié)構，特別是在需求為大傳動比的項目在分配齒數(shù)