【摘 要】
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采煤机摇臂传动系统作为采煤过程的重要部件,其工作的稳定性直接决定工作效率,摇臂壳体的安全稳定是传动系统正常工作的基本保证。因此对摇臂壳体进行动力学分析和可靠性设计非常重要。本文以MG300/700-WD型采煤机摇臂传动系统为研究对象,对摇臂壳体进行动力学分析、疲劳分析以及可靠性设计。主要研究内容有:（1）基于子结构法原理利用ANSYS提取壳体相关参数,考虑轴、齿轮、轴承、行星齿轮机构、壳体因素,用
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采煤机摇臂传动系统作为采煤过程的重要部件,其工作的稳定性直接决定工作效率,摇臂壳体的安全稳定是传动系统正常工作的基本保证。因此对摇臂壳体进行动力学分析和可靠性设计非常重要。本文以MG300/700-WD型采煤机摇臂传动系统为研究对象,对摇臂壳体进行动力学分析、疲劳分析以及可靠性设计。主要研究内容有:（1）基于子结构法原理利用ANSYS提取壳体相关参数,考虑轴、齿轮、轴承、行星齿轮机构、壳体因素,用集中质量法对摇臂建立耦合壳体的齿轮传动系统有限元动力学模型。基于破煤理论计算单个截齿受力,再基于瑞利分布将截齿受力随机化进而将单个截齿受力叠加得到摇臂工作时滚筒随机载荷谱。用Newmark-β法求解齿轮传动系统的动态响应,与实验数据对比验证模型的正确性。（2）分析耦合壳体前后摇臂传动系统固有频率变化,对壳体进行模态分析,说明耦合壳体对齿轮传动系统固有频率的影响。依据动力学分析结果分析摇臂系统工作时壳体受力,进而对壳体进行瞬态动力学分析。拟合壳体的SN曲线,基于瞬态动力学结果和SN曲线利用nCode对壳体进行疲劳寿命分析,确定容易失效的部位。（3）以可能影响壳体疲劳寿命的参数为随机变量,用BP神经网络拟合壳体疲劳寿命与随机参数之间的函数关系。建立摇臂壳体疲劳寿命可靠性模型,用二次四阶矩法求解壳体疲劳寿命可靠性和可靠性灵敏度,用蒙特卡洛法验证模型的正确性。本文建立了耦合壳体的摇臂齿轮传动系统动力学模型,并验证其正确性。对摇臂壳体进行瞬态动力学分析,结果表明壳体工作时最大应力小于许用应力;进行疲劳寿命分析,确定容易失效的部位在下连扳的倒角处,在此基础上对壳体进行了抗疲劳可靠度和可靠性灵敏度分析。
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