【摘要】：礦用挖掘機提升機構(gòu)作為采礦施工過程中的重要機構(gòu)之一,其工作性能和可靠性將對挖掘機的整體性能產(chǎn)生重大的影響。在惡劣的礦山環(huán)境中,提升機構(gòu)不僅承受巨大的載荷作用,同時由于工作環(huán)境的不確定性和操作人員的不確定性,使得在每次挖掘過程中載荷具有較大的隨機性。因此,研究隨機工況作用下提升機構(gòu)傳動系統(tǒng)的動態(tài)可靠性意義重大。本論文以太原重型機械集團有限公司(以下簡稱太原重工)研發(fā)的WK-55機械正鏟式礦用挖掘機為研究對象,在深入分析提升機構(gòu)傳動系統(tǒng)的主要失效模式基礎(chǔ)上,同時考慮載荷多次作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)強度退化,建立提升機構(gòu)傳動系統(tǒng)關(guān)鍵零部件的動態(tài)可靠性模型。本論文內(nèi)容如下:(1)根據(jù)太原重工提供的資料,本論文采用UG三維建模軟件,建立提升機構(gòu)傳動系統(tǒng)的三維實體模型。通過x_t格式文件將傳動系統(tǒng)的三維模型轉(zhuǎn)換到ADAMS動力學(xué)軟件中,并添加約束,建立傳動系統(tǒng)的動力學(xué)模型。使用ANSYS軟件,對傳動系統(tǒng)中的二級齒輪軸柔性化處理,同時導(dǎo)出MNF文件。通過ADAMS軟件中“Rigid to Flex”命令,替換原來的剛性二級齒輪軸,并建立提升機構(gòu)傳動系統(tǒng)的剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)模型。(2)根據(jù)動力學(xué)仿真數(shù)據(jù),獲得傳動系統(tǒng)中零部件的動載荷—時間歷程。再根據(jù)赫茲接觸理論和彎扭強度合成理論,得到各級齒輪和二級齒輪軸的應(yīng)力—時間歷程。使用雨流循環(huán)計數(shù)法對零部件的動應(yīng)力進行統(tǒng)計分析,獲得零部件動應(yīng)力的概率分布形式以及分布參數(shù)。(3)將挖掘過程中的每一次“挖掘—回轉(zhuǎn)卸載—卸載—回轉(zhuǎn)至工作面”循環(huán)視為載荷作用一次。根據(jù)載荷多次作用原理,經(jīng)計算得到傳動系統(tǒng)的可靠度與時間的關(guān)系。本論文使用Gamma函數(shù)描述結(jié)構(gòu)強度退化過程,并結(jié)合材料P-S-N曲線估計Gamma函數(shù)中的兩個特征參數(shù)。(4)使用Kriging代理模型技術(shù),構(gòu)建各級齒輪結(jié)構(gòu)功能函數(shù)的代理模型,并進行誤差分析。同傳統(tǒng)的多次調(diào)用有限元計算結(jié)構(gòu)可靠度方法相比較,代理模型能有效的提高計算效率。根據(jù)結(jié)構(gòu)功能函數(shù),同時采用蒙特卡羅隨機抽樣法和Kriging代理模型技術(shù),求得傳動系統(tǒng)中各級齒輪的可靠度。
【圖文】：

.1 研究背景及意義我國地大物博，能源儲備豐富，其煤炭存儲量占全球存儲量的 11.6%。從地置上看，主要集中在我國北方地區(qū)。當今煤炭開采方式主要有露天和地下兩采方式[1]。露天開采適用于埋藏較淺的煤礦，而地下開采適用于埋藏較深的煤比于地下開采露天開采有許多明顯的優(yōu)勢。世界上大部分國家的煤炭開采主露天開采方式為主。當前我國經(jīng)濟進入快速發(fā)展時期，同時工業(yè)水平和制造也得到了大幅度的提升。為了更好的高效的進行煤炭開采，縮短與發(fā)達國家距，為此在《國家十一五規(guī)劃》中提出將大型礦用設(shè)備作為發(fā)展裝備制造業(yè)點之一。在大型礦用設(shè)備中，礦用挖掘機作為主要的采礦設(shè)備之一，其使用范圍非泛。主要有機械正鏟式挖掘機和液壓正鏟式挖掘機兩種類型，如圖 1-1 和 1-。大型礦區(qū)主要采用機械正鏟式挖掘機。我國機械正鏟式挖掘機主要有太原研發(fā)的 WK-20、WK-55 和 WK-75 等一系列產(chǎn)品，其中 WK-75 是當今全球最露天礦用挖掘機，其單斗容量為 75 立方米。

.1 研究背景及意義我國地大物博，能源儲備豐富，其煤炭存儲量占全球存儲量的 11.6%。從地置上看，主要集中在我國北方地區(qū)。當今煤炭開采方式主要有露天和地下兩采方式[1]。露天開采適用于埋藏較淺的煤礦，而地下開采適用于埋藏較深的煤比于地下開采露天開采有許多明顯的優(yōu)勢。世界上大部分國家的煤炭開采主露天開采方式為主。當前我國經(jīng)濟進入快速發(fā)展時期，同時工業(yè)水平和制造也得到了大幅度的提升。為了更好的高效的進行煤炭開采，縮短與發(fā)達國家距，為此在《國家十一五規(guī)劃》中提出將大型礦用設(shè)備作為發(fā)展裝備制造業(yè)點之一。在大型礦用設(shè)備中，礦用挖掘機作為主要的采礦設(shè)備之一，其使用范圍非泛。主要有機械正鏟式挖掘機和液壓正鏟式挖掘機兩種類型，如圖 1-1 和 1-。大型礦區(qū)主要采用機械正鏟式挖掘機。我國機械正鏟式挖掘機主要有太原研發(fā)的 WK-20、WK-55 和 WK-75 等一系列產(chǎn)品，其中 WK-75 是當今全球最露天礦用挖掘機，其單斗容量為 75 立方米。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TD422.2

【參考文獻】

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1 程言麗;肖正明;王旭;;直齒圓柱齒輪動力學(xué)特性分析與ADAMS仿真研究[J];機械強度;2016年04期

2 于繁華;劉仁云;張義民;孫秋成;張曉麗;;機械結(jié)構(gòu)動態(tài)可靠性設(shè)計的智能計算方法[J];吉林大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版);2016年04期

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4 魏莎;韓勤鍇;褚福磊;;考慮不確定性因素的齒輪系統(tǒng)動力學(xué)研究綜述[J];機械工程學(xué)報;2016年01期

5 陳宇;;CAD在機械設(shè)計中的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J];電子測試;2015年06期

6 張揚;張維剛;馬桃;唐婷;;基于全局敏感性分析和動態(tài)代理模型的復(fù)雜非線性系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方法[J];機械工程學(xué)報;2015年04期

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9 安宗文;劉小剛;高建雄;;基于裂紋擴展理論的結(jié)構(gòu)強度退化模型[J];蘭州理工大學(xué)學(xué)報;2014年06期

10 熊芬芬;;穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計中代理模型不確定性的研究[J];機械工程學(xué)報;2014年19期

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3 賈布裕;組合梁斜拉橋的可靠度分析[D];華南理工大學(xué);2011年

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1 夏永;基于ADAMS的風電齒輪箱動力學(xué)仿真分析[D];大連理工大學(xué);2014年

2 劉子敏;剛?cè)狁詈巷L電機組齒輪箱受迫振動分析及疲勞壽命估算[D];華北電力大學(xué);2014年

3 關(guān)猛;基于ADAMS的高性能軸承動態(tài)性能分析[D];合肥工業(yè)大學(xué);2014年

4 董海龍;剛?cè)狁詈闲行驱X輪減速器仿真研究[D];東北大學(xué);2013年

5 陳林海;基于Kriging響應(yīng)面法的剛構(gòu)橋及連續(xù)梁橋可靠度分析[D];華南理工大學(xué);2013年

6 嚴華;大型風機齒輪箱剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)仿真研究[D];新疆大學(xué);2011年

7 胡鳴;結(jié)構(gòu)可靠度計算方法研究[D];華南理工大學(xué);2010年

8 吳利霞;基于UG的齒輪參數(shù)化設(shè)計及運動仿真分析研究[D];北京郵電大學(xué);2009年

9 袁菲;某火炮傳動系統(tǒng)隨機載荷下齒輪疲勞壽命預(yù)測方法研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2006年

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本文編號：2524519