基于Pro/E和ANSYS的掘进机截割部行星齿轮的模态分析

　　结合掘进机截割减速箱设计介绍了一种基于Pro /E 和ANSYS 的行星齿轮模态分析方法，阐述了模态分析的基本原理，利用Pro/E 建立掘进机截割部行星齿轮的实体模型，通过Pro/E 与ANSYS 接口将实体模型导入到ANSYS，应用ANSYS 有限元分析软件对齿轮实体模型进行模态分析。结果显示通过分析后的优化设计，行星齿轮满足掘进机要求。

　　1、引言

　　掘进机截割减速箱设计是掘进机设计的核心部分，而齿轮是减速箱的重要组成部分。传动齿轮在工作过程中受到周期性载荷力的作用，有可能在标定转速内发生强烈的共振，动应力急剧增加，致使齿轮过早出现扭转疲劳和弯曲疲劳。静力学计算不能完全满足设计要求，因此有必要对齿轮进行模态分析，研究其振动特性，得到固有频率和主振型( 自由振动特性) 。同时，模态分析也是其它动力学分析如谐响应分析、瞬态动力学分析和谱分析的基础。

　　笔者结合EBZ132S 型悬臂式掘进机的设计，针对其截割减速箱的行星传动进行分析。EBZ132S 型悬臂式掘进机是一款截割功率为132kW，截割部具有伸缩功能的应用于半煤岩掘进机的掘进设备。

　　6、结论

　　(1) 通过Pro/E 建立渐开线圆柱齿轮的三维实体模型，为ANSYS 进行分析提供了精确的模型，讨论了Pro/E 和ANSYS 之间的数据转换。

　　(2) 通过ANSYS 有限元软件计算了齿轮的前十阶固有频率和振型，通过ANSYS 后处理程序显示振型图，可以很直观的分析齿轮的模态振型。

　　(3) 在齿轮传动系统的设计中考虑齿轮固有频率和振型，即用同样的方法对太阳轮、内齿圈的模态进行求解，得出的结果和行星轮进行分析，以及改进设计，避免齿轮系统发生共振。

　　(4) 对齿轮的模态振型分析表明，圆周振动是齿轮发生共振可能性最大的振型。高阶的模态振动对振动影响较大，在齿轮传动设计中，应考虑齿轮的固有频率和振型，是外界激励相应的频率避开齿轮的固有频率，以防齿轮发生共振现象。

　　(5) 经分析优化后的截割减速箱，通过应用证明，完全达到了设计要求。