Fe-Mn基制内齿圈NGW型行星减速器减振性能研究.pdf

中文摘要 摘 要 行星齿轮传动由于结构复杂且同时啮合齿轮对数较多，由此带来的振动冲击 也较大，进而影响机械设备的运转性能及其寿命，对行星减速器的减振方法研究 已然成为当下的研究热点。本文在国家科技支撑项目“大型矿山、起重传动装置 轻量化及降噪关键技术研究 （编号：2013BAF01B05 ）”等的资助下，以 NGW11 行星减速器为研究对象，开展了Fe-Mn 阻尼合金和40Cr 两种内齿轮材料的行星减 速器振动特性研究，为行星减速器的减振降噪提供一种新途径。 介绍了内耗与阻尼的基本概念，提出了四种衡量阻尼合金材料阻尼性能的指 标；推导了四种基本线性粘弹性本构模型，构建了阻尼合金材料的加载卸载本构 方程，采用张量理论推导至三维状态，然后写成时间增量步长形式，为编写材料 子程序奠定基础。 采用Fortran 语言编写阻尼合金自定义材料子程序，并嵌入到LS-DYNA 动力 学分析软件中；利用各向同性线弹性材料验证了LS-DYNA 数值化仿真的可能性； 用编译完成的材料子程序生成新的LS-DYNA.exe 求解器，完成了Fe-Mn 阻尼合金 材料的数值仿真分析，提取节点的应力应变曲线，与对应测点实验所得应力应变 曲线对比，验证了该本构方程能正确描述阻尼合金材料的力学特性以及自定义材 料子程序的正确性。 对Fe-Mn 阻尼合金的行星减速器进行瞬态动力学分析，得到箱体及齿轮系的 应力分布；提取箱体表面典型节点的振动加速度，得到各测点的振动加速度时域 图与频域图，进一步分析计算得到了箱体上8 个测点的振动加速度有效值。 通过有限元理论模态和实验模态分析结果对比，验证了行星减速器有限元模 型的正确性；在机械振动实验台架上完成了40Cr 材料减速器的振动实验，获得了 各测点的振动加速度时域图以及齿轮箱的振动特性；将实验得到的加速度有效值 与仿真得到的结果对比，在工程允许最大误差范围内，有效验证了齿轮箱瞬态动 力学分析的准确性。 在不同工况下，对比了两种内齿圈材料的齿轮箱瞬态动力学仿真结果，结果 得出在两种工况下含Fe-Mn 阻尼合金材料的行星减速器箱体上不同测点的振动都 有一定程度降低，其加速度有效值最大降低了19.04%。 关键词：行星减速器；Fe-Mn 阻尼合金；本构方程；材料子程序；减振效果 I 英文摘要 Abstract The planetary gear transmission has a complex structure and a large number of meshing gears, which results in a large vibration impact, thus affecting the operation performance and life of machinery and equipment. The research on the vibration and noise reduction methods of planetary gear reducer has become a hot research field. Under the support of the National Science and Technology Support Project Research on Key Technologies of Lightweight and Noise Reduction for Large Mines and Lifting Transmission Devices(No. 2013BAF01B05), NGW 11 planetary reducer is considering as the research object, the vibration characteristics of planetary reducer made of Fe-Mn damping