门座式起重机回转机构行星齿轮减速器设计与分析开题报告

1. 研究目的与意义

回转机构广泛应用于回转式起重机、旋转塔、旋转餐厅、旋转娱乐设施里的通用部件。回转式门座起重机是工矿企业、物流企业常用的基础机械设备,它支承在露天货场的轨道上,它由门腿,转台，臂架系统，起升机构，回转机构,变幅机构，大车运行机构等组成,形成圆形作业空间。行星减速器作为回转机构的重要组成部分，一旦出现故障将会严重影响起重机等机构的正常工作。

门座式起重机是工矿企业、物流企业常用的基础机械设备，齿轮减速器作为门座式起重机的重要组成部分，其工作情况的好坏直接影响门座式起重机的工作效率。在齿轮减速器中，除了组成齿轮系的所有齿轮的集合轴线都在一条直线上的普通齿轮传动以外，还有一种齿轮传动为行星齿轮传动，跟普通齿轮相比，行星齿轮传动有多个优点，比如更高的传动效率、更高传动功率、更强的承载能力以及更大的传动比等，这是其非常具有吸引力，尤其是在航天航空中的涡轮螺旋桨发动机和直升机传动装置等，这使得行星齿轮减速器被我国越来越多的机械工程人员所了解和重视。

2. 课题关键问题和重难点

1.项目研究的关键问题

根据实际进行行星齿轮减速器的设计，并对其关键部件进行结构优化，从而对结构设计提供参考。完成50t/60m门座式起重机回转机构的结构、部件的选择与传动方案设计；完成回转机构三级立式行星齿轮减速器设计及有限元分析。

2.项目研究的难点

3. 国内外研究现状（文献综述）

门座式起重机是由行走机构、回转机构、变幅机构、起升机构组成的一个有机整体，各个机构之间的运作往往不是独立的，而是存在一定相互关联、相互影响的作用。对门座式起重机动力学的研究，不但包含对其四大主要机构的动力学特性，还包括了机构之间互相作用的动态特性。在研究方法上，主要分为动力学解析建模和软件仿真分析两种。

以传统的动力学研究方法对门座式起重机进行分析，主要依据机械动力学、拉格朗日法和机器人动力学等理论基础，建立动力学模型和求解运动微分方程。

早在20世纪80年代，国内对于门座式起重机的研究就已经开始起步了。李士瀛等在国外研究的基础上，提出了门座式起重机结构振动的简化计算方法以及多质点多自由度计算方法，为此后对门座式起重机的研究奠定了一定的理论基础。

4. 研究方案

根据回转机构具体的动力传递过程，考虑回转支承机构与回转齿轮的啮合以及行星轮减速器中齿轮的啮合，基于齿轮啮合理论和lagrange方程，运用集中参数法建立了包含驱动电机、三级行星齿轮减速机、回转齿轮、回转支承以及起重机回转部分在内的回转机构解析动力学模型。所建模型全面地反应了系统动态性能与各参数间的内在关系。

在门座式起重机的工作过程中，回转机构的运作十分频繁，其运作时间占门座式起重机整个工作循环时间中很大的一部分。回转机构动态性能的好坏，影响门座式起重机的稳定性、可靠性、运行精度、工作效率等性能指标。尤其是门座式起重机往大型化、高速化发展的趋势，使得其回转机构的动态特性愈发重要。动态性能不佳，轻则耽误生产，重则引发安全事故。门座式起重机回转机构的回转齿轮与齿圈处，属于低速、重载的齿轮啮合，在使用过程中，经常能见到回转齿轮、回转轴承因振动引起的噪声与失效等问题。因此在回转机构的设计上，运行平稳、振动小、噪声低，是对其动态性能的主要要求。

为了保护减速器,可以在减速器的输入端设置力矩限制装置。通常,考虑到回转机构的惯性载荷很大,计算和控制都比较困难,回转机构应当设置力矩限制装置。比如,门座起重机的回转机构都有力矩限制装置。

5. 工作计划

2023.1月完成译文翻译，查阅文献，完成开题报告。安装和学习使用的电脑软件。认真翻阅指导手册要求和老师提供的任务书，分析任务要求，构思任务项目。查询大量关于减速箱设计论文。

2023.2月按照开题报告的方案，开始毕设课题的计算及设计。设计行星齿轮系统，根据要求计算齿数模数中心距等，计算系统动能，门座式起重机回转驱动机构动力学模型中，系统的动能包括回转驱动机构的电机、齿轮等的动能，由转动惯量与回转角位移决定。在门座式起重机回转机构的动力学模型中，系统的弹性势能为每一级输入输出轴的扭转弹性势能以及齿轮啮合线上的弹性势能。

2023.3月建立ug齿轮减速箱模型，将其导入到ansys软件中进行有限元分析。可得到行星齿轮减速器的应力和位移分布规律。运用有限元技术对模型进行优化。