本發(fā)明涉及一種減速器設(shè)計方法，具體涉及一種基于嚙合相位分析的盾構(gòu)機(jī)減速器設(shè)計方法，屬于減速產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

土壓平衡盾構(gòu)機(jī)是盾構(gòu)法掘進(jìn)施工中的關(guān)鍵裝備，其主減速器是刀盤驅(qū)動系統(tǒng)的核心部件，通常采用多級行星齒輪傳動，具有結(jié)構(gòu)緊湊、承載能力大和傳動可靠等技術(shù)特點(diǎn)，盾構(gòu)機(jī)主減速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作環(huán)境惡劣，多級行星齒輪藕合振動會加速齒輪箱的疲勞失效，主減速器行星齒輪傳動系統(tǒng)的動態(tài)性能對盾構(gòu)機(jī)主驅(qū)動系統(tǒng)的可靠性和整機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性都有很大影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

（一）要解決的技術(shù)問題

為解決上述問題，本發(fā)明提出了一種基于嚙合相位分析的盾構(gòu)機(jī)減速器設(shè)計方法，運(yùn)用Lagrange方法建立盾構(gòu)機(jī)減速器三級行星齒輪系統(tǒng)多體動力學(xué)模型，基于三級行星齒輪系統(tǒng)嚙合相位分析，確定各齒輪嚙合的時變剛度和傳動誤差，運(yùn)用數(shù)值方法求解內(nèi)部激勵和外載荷激勵下的系統(tǒng)振動響應(yīng)，并分析其頻譜特性，研究齒輪振動與盾構(gòu)機(jī)減速器運(yùn)行轉(zhuǎn)速的關(guān)系，提出了合理的盾構(gòu)機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)運(yùn)行條件。

（二）技術(shù)方案

本發(fā)明的基于嚙合相位分析的盾構(gòu)機(jī)減速器設(shè)計方法，包括以下步驟：

第一步：基于齒輪嚙合理論和Lagrange方程，運(yùn)用集中參數(shù)法建立多級行星齒輪系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)動力學(xué)模型；

第二步：采用梯形波表示嚙合剛度的時變特性，分析行星齒輪嚙合過程中的相位關(guān)系，計算盾構(gòu)機(jī)減速器三級行星齒輪不同嚙合位置的扭轉(zhuǎn)振動結(jié)構(gòu)頻率；

第三步：針對齒輪嚙合誤差特點(diǎn)，采用軸頻和齒頻疊加的諧波函數(shù)表示行星齒輪傳動誤差，考慮受嚙合相位關(guān)系影響的行星齒輪系統(tǒng)時變剛度，系統(tǒng)分析多級行星齒輪傳動的內(nèi)部激勵特征；

第四步：基于施工標(biāo)段的統(tǒng)計負(fù)載，考慮內(nèi)外激勵，求解三級行星齒輪系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)；

第五步：對齒輪振動頻譜特性進(jìn)行分析，通過計算減速器不同轉(zhuǎn)速下的系統(tǒng)構(gòu)件動態(tài)響應(yīng)，研究齒輪振動與盾構(gòu)機(jī)減速器輸入轉(zhuǎn)速的關(guān)系，為盾構(gòu)機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)運(yùn)行工況的選擇提供依據(jù)。

（三）有益效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的基于嚙合相位分析的盾構(gòu)機(jī)減速器設(shè)計方法，運(yùn)用Lagrange方法建立盾構(gòu)機(jī)減速器三級行星齒輪系統(tǒng)多體動力學(xué)模型，基于三級行星齒輪系統(tǒng)嚙合相位分析，確定各齒輪嚙合的時變剛度和傳動誤差，運(yùn)用數(shù)值方法求解內(nèi)部激勵和外載荷激勵下的系統(tǒng)振動響應(yīng)，并分析其頻譜特性，研究齒輪振動與盾構(gòu)機(jī)減速器運(yùn)行轉(zhuǎn)速的關(guān)系，提出了合理的盾構(gòu)機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)運(yùn)行條件。

具體實(shí)施方式

一種基于嚙合相位分析的盾構(gòu)機(jī)減速器設(shè)計方法，包括以下步驟：

第一步：基于齒輪嚙合理論和Lagrange方程，運(yùn)用集中參數(shù)法建立多級行星齒輪系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)動力學(xué)模型；

第二步：采用梯形波表示嚙合剛度的時變特性，分析行星齒輪嚙合過程中的相位關(guān)系，計算盾構(gòu)機(jī)減速器三級行星齒輪不同嚙合位置的扭轉(zhuǎn)振動結(jié)構(gòu)頻率；

第三步：針對齒輪嚙合誤差特點(diǎn)，采用軸頻和齒頻疊加的諧波函數(shù)表示行星齒輪傳動誤差，考慮受嚙合相位關(guān)系影響的行星齒輪系統(tǒng)時變剛度，系統(tǒng)分析多級行星齒輪傳動的內(nèi)部激勵特征；

第四步：基于施工標(biāo)段的統(tǒng)計負(fù)載，考慮內(nèi)外激勵，求解三級行星齒輪系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)；

第五步：對齒輪振動頻譜特性進(jìn)行分析，通過計算減速器不同轉(zhuǎn)速下的系統(tǒng)構(gòu)件動態(tài)響應(yīng)，研究齒輪振動與盾構(gòu)機(jī)減速器輸入轉(zhuǎn)速的關(guān)系，為盾構(gòu)機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)運(yùn)行工況的選擇提供依據(jù)。

上面所述的實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定。在不脫離本發(fā)明設(shè)計構(gòu)思的前提下，本領(lǐng)域普通人員對本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入到本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明請求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。