1、课题来源与背景 齿轮是动力机械装备的主要传动零件之一。齿轮的齿廓曲线包括渐开线齿廓和非渐开线齿廓。非渐开线齿廓，如摆线齿廓、圆弧齿廓等均属于异型齿廓。异型齿廓齿轮传动广泛应用于冶金、矿山、起重、运输、石化、轻工机械等低速、重载设备中，其啮合过程属于非连续传动，由于工作环境恶劣，载荷大、冲击重、转速低、短时超载严重，这类轮齿传动过程中都有两个共性问题：外负载特性复杂；传动参数具有时变特性。导致在传动过程中会出现较大的碰撞与冲击，常发生断齿现象[1]。并且由于设计缺乏依据、安装误差、材质不均、刚度不足等因素影响，很容易发生机器故障，甚至引起重大事故。有关轮齿的齿廓、轮齿强度、齿轮传动承载能力等的研究，一直是一个涉及多学科、理论综合性很强的重要而复杂的课题。大功率采煤机行走机构中行走轮与销齿轨传动特性的研究正是这一类课题的典型代表[2]。为提高承载能力，采煤机行走轮齿廓一般采用摆线齿廓，销齿齿廓由若干段圆弧和直线组合而成。项目从采煤机行走机构牵引传动特性入手，研究复杂负载及时变参数下异型齿轮传动的力学特性、异型齿廓修形及新型齿廓的研制。 2、技术原理与性能指标 经过该项目研究，获得采煤机滚筒载荷曲线与载荷重构方法；进行齿廓修形，采用研制的新型齿廓后，与原机构相比：行走轮速度波动率小于5%，销齿啮合力幅值低于1000kN，平均值低于600kN，行走机构故障率降低30%以上，行走轮与销排寿命提高20%。 3、技术的创造性与先进性 （1）研究了单个截齿及螺旋滚筒受力特点，基于大块煤崩落的随机理论，以瑞利随机分布理论为基础，提出了包含煤岩破碎信息的多截齿滚筒随机载荷谱重构的基本思想，给出了多截齿滚筒随机载荷谱重构算法； （2）进行了单齿直线截割煤岩实验研究，对单齿截割阻力曲线的极值进行了拟合，得到了实验条件下单截齿截割载荷的数学方程，采用改进的FFT算法，给出了多截齿滚筒随机载荷的数学方程； （3）研究了采煤机整机受力特性，建立了牵引负载与滚筒负载的关联模型，得到了牵引负载曲线； （4）对行走轮与销排啮合时齿面的弹性变形和销排连接处的间距变化进行了研究，建立了含齿轨间隙的行走机构力学模型与仿真模型；分析了行走轮弯曲刚度、销齿啮合刚度和销齿轨连接刚度对行走机构动力学特性的影响，并对仿真结果进行了回归分析，得到了行走轮速度波动幅值和销齿啮合力幅值的数学表达式。 4、技术的成熟程度，实用范围和安全性 滚筒载荷测试技术与载荷重构理论比较成熟，现已在本科生、研究生教学及教师科研工作中得到了成熟应用，且对企业研制采煤机也有一定理论与技术支撑。 5、应用情况及存在的问题 项目以采煤机行走机构异型齿轮传动机构作为依托，进行了异型齿轮传动力学特性研究，但由于井下条件恶劣，工矿复杂，因此未能进行井下实验，且项目研究经费有限，本可以进行的地面实验也未能实施，异型齿轮的动力学特性仍以计算机仿真研究为主。今后将进一步扩大对外交流，加强与其他院校或科研院所的交流与合作，争取企业资助。今后的研究中，仍以采煤机行走机构为例，争取进行异型齿轮传动力学特性的地面实验。

黑龙江科技大学

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