多点啮合柔性传动装置的设计及性能研究-机械电子工程专业论文.docxVIP

Classified Index：TH112.3 UDC：621 Dissertation for the Master’s Degree DESIGN AND PERFORMANCE RESEARCH OF THE MULTI-POINT MESHING AND FLEXIBLE TRANSMISSION DEVICE Candidate: Zhang Boyu Supervisor: Prof. Zhao Jijun Academic Degree Applied for: Master of Engineering Speciality: Mechanical and Electronic Engineering Affiliation: School of Naval Architecture Date of Defence: June, 2011 Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 - - I - 摘 要 现在世界上主要有三大炼钢方法，即氧气转炉、平炉、电炉。氧气转炉炼钢法 占现在钢产量中的绝大部分比重，保证氧气转炉正常运转的前提之一就是合理的设 计转炉倾动装置。转炉倾动装置的工作条件是大扭矩、低转速、启动、制动频繁， 所以为了改善减速机构中轮齿的受力状况和增强设备的可靠性一般采用多点啮合 柔性传动装置。多点啮合柔性传动装置一般为 4 套初级减速器提供动力，将动力传 给末级减速器，末级减速器大齿轮驱动耳轴从而使连接在耳轴上的转炉转动。为了 改善整个系统的受力状况对传动装置加装一套柔性传动装置。本文在分析了国内外 现有的转炉倾动装置的研究现状后，确定了初级减速器为三环减速器的多点啮合柔 性传动装置。由于三环减速器的大减速比、高效率、结构对称等优点其将改善初级 减速器为多级普通直齿轮减速器所带来的弊端。 本文首先将根据转炉的公称容量 200 吨，计算倾动过程中的转炉所需的力矩变 化曲线，并根据力矩变化曲线计算倾动过程中所需的最大倾动力矩。根据最大倾动 力矩来设计整套多点啮合柔性传动装置的主要参数。其中将主要通过编程选择三环 减速器的变位系数；通过对三环减速器的原理及功率流的分析确定三环减速器各轴 的设计。在完成基本参数的设计之后，将借助于 Pro/E 建立虚拟样机进行运动学分 析。然后将对整套系统建立动力学模型，分析其固有特性。然后对减速器的箱体做 模态分析，得到箱体的固有频率。最后将对柔性传动构件扭力杆做静态和动态分析， 并对耳轴及托圈做静态分析。 本文通过深入分析多点啮合柔性传动装置的功能设计要点，给出了一种其主要 参数的设计方法，并通过对 200 吨氧气转炉倾动装置的设计加以实现。在完成该设 计后，对其进行了运动学分析以验证该装置的运动学性能是符合使用要求。本文首 次对初级减速器为三环减速器的多点啮合柔性传动装置进行了动力学分析，并得到 其固有特性。然后对减速箱体做模态分析得到其低频率特性，因此理论上来说可以 避免由传动系统异常激振或铁水激振所带来的共振。之后借助于 ANSYS 对柔性传动 构件扭力杆做了静态分析，并通过能量变换分析了其动态性能，最后通过分析得到 扭力杆上的最危险截面位置。对耳轴和托圈的强度校核，验证了设计的合理性。 关键词：转炉倾动装置；三环减速器；柔性传动装置 - - II - Abstract Now there are three major methods of steelmaking. They are Oxygen converter steelmaking method, Martin process method, Electric furnace steel making method, and the Oxygen converter steelmaking method has taken the most proportion of the the current steel output. One of the prerequisite of ensuring the normal operation of the oxygen converter is oxygen converter tilting device. Because of the working conditions of the oxygen converter tilting device is high torque, low speed and start braking frequently, we use multi-point meshi