船用液压式拖曳绞车传动系统设计与仿真thedesignandsimulationoftransmissionsystem
摘 要摘 要本文以600KN液压式双卷筒拖曳绞车为对象进行研究设计，设计内容为绞车传动系统，包括卷筒、减速器、排缆装置、底座、离合器等。这些设计主要从结构分析、尺寸计算、强度校核以及寿命计算等方面对600KN液压式双卷筒拖缆绞车进行设计，并且于设计中将尺寸计算与强度校核融为一体，两者同时进行。通过对主要零部件进行强度计算与校核来保证系统的可靠性，然后用solideworks软件和AutoCAD软件对拖缆绞车的各零件绘制三维模型和出详图，以及对整体装配的运动仿真分析，最后也对主要零部件进行了有限元分析，从所得结果分析，本文的设计是合理的，所设计的绞车的结构和强度都符合要求，而且性能良好，维修方便，使用寿命较长，能满足常在海上工作的船舶的要求。根据船用拖曳绞车（GB/T11869-2007）标准，研发绞车型号拟定为YB63R。关键词绞车；结构设计；强度校核；三维建模；有限元分析
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景和意义 1
1.2 液压拖曳绞车的组成及分类 1
1.3 国内外液压拖曳绞车的研究现状 2
1.3.1 国内液压拖曳绞车研究现状 2
1.3.2 国外液压拖曳绞车研究现状 9
1.4 液压拖曳绞车发展趋势及存在的问题 13
1.4.1 液压拖曳绞车发展趋势 13
1.4.2 存在的问题 14
1.5 本文的主要研究工作 15
第二章 液压拖曳绞车总体方案设计 16
2.1 常见绞车机构方案及分析 16
2.1.1 绞车方案设计的主要依据 16
2.1.2 绞车布置结构方案比较 16
2.2 绞车机构方案设计注意事项 17
2.3 传动方案设计 18
第三章 液压拖曳绞车结构设计与选型 19
3.1 绞车卷筒结构设计 19
3.1.1 尺寸计算 19
3.1.2 卷筒校核 19
3.2 绞车齿轮结构设计 20
3.2.1 液压马达的选型 20
3.2.2 齿轮传动比分配 21
3.2.3 运动及动力参数计算 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
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第一章 绪论 1
1.1 研究背景和意义 1
1.2 液压拖曳绞车的组成及分类 1
1.3 国内外液压拖曳绞车的研究现状 2
1.3.1 国内液压拖曳绞车研究现状 2
1.3.2 国外液压拖曳绞车研究现状 9
1.4 液压拖曳绞车发展趋势及存在的问题 13
1.4.1 液压拖曳绞车发展趋势 13
1.4.2 存在的问题 14
1.5 本文的主要研究工作 15
第二章 液压拖曳绞车总体方案设计 16
2.1 常见绞车机构方案及分析 16
2.1.1 绞车方案设计的主要依据 16
2.1.2 绞车布置结构方案比较 16
2.2 绞车机构方案设计注意事项 17
2.3 传动方案设计 18
第三章 液压拖曳绞车结构设计与选型 19
3.1 绞车卷筒结构设计 19
3.1.1 尺寸计算 19
3.1.2 卷筒校核 19
3.2 绞车齿轮结构设计 20
3.2.1 液压马达的选型 20
3.2.2 齿轮传动比分配 21
3.2.3 运动及动力参数计算 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
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22
3.2.4 高速级齿轮的设计与校核 22
3.2.5 低速级齿轮设计与校核 26
3.3 轴的设计与校核 30
3.3.1 液压马达轴的设计与校核 30
3.3.2 主轴的设计与校核 33
3.4 排缆装置设计 35
3.4.1 基本设计参数 35
3.4.2 丝杠的设计 35
3.4.3 排绳装置功率计算 36
3.5 其他零部件设计与校核 36
3.5.1 轴承的选型与校核 36
3.5.2 键的选择与校核 37
3.5.2 链轮设计 38
第四章 液压拖曳绞车建模与仿真分析 39
4.1 建模与运动仿真 39
4.1.1 建模 39
4.1.2 运动仿真 40
4.2 关键零部件校核分析 40
4.2.1 主轴 40
4.2.2 高速级大齿轮 42
第五章 总结与展望 43
5.1 总结 43
5.2 展望 43
致谢 44
参考文献 45
绪论
1.1 研究背景和意义
随着液压元件、液压控制方式和测控方式的不断发展进步,以及PLC、单片机等集成化控制模块的应用,液压系统的结构得到大大简化,操作性更加安全便捷,控制更加精确,液压绞车的运用领域迅速发展,负载载荷传感反馈、速度实时测试恒张力等各式各样领先方式已经在大功率液压绞车上使用。进而执行机构(液压马达,或液压虹)的应用领域越来越多。首先,功率小、经济型液压马达配套行星齿轮组使用方式也出现了多样化的发展态势,简化和取代以前的机械式多级传动比齿轮组结构；其次,大功率液压马达的实用性的推广极大地变了许多绞车的面貌,各种工程应用领域的液压绞车出现不同程度的改进与创新,以满足新的工程实际要求。
目前,集成化控制方式以及数字化传递方式已在液压绞车控制上成熟运用,以及层次输出方式,使绞车完成恒速度和恒张力。测控方式上,使用压力传感器测试马达进出油口压力,得出马达输出扭矩；使用光电编码器测试缆绳的速度,得出收放长度；通过工控机和集成化控制模块接收以上信号,比较与设定的信号的差异,并通过电比例,方式调节变量粟、变量马达的排量或比例阀的开口度。远程无线信号发送和遥感定位技术上,使用者能够远距离使用液压绞车,实时掌握液压绞车的运行状况和发送控制信号,保证使用者的人身安全,更加人性化。
另外,随着能源日益紧缺,环境污染的日趋严重化,目前在世界范围内节能减排的理念受到科学家以及液压工程师的重视。西方国家于19世纪70年代就发明的一种实现能量重复使用的两次调控控制方式。这种方式中,由恒压力变量菜和蓄能器构成恒压力系统,没有节流损失,蓄能器用于消除紊乱压力脉动的功能,并且被用于储存能量,可以回收并再运用体系的惯性能量。两次控制方式在西方业已成熟运用在矿产开发、海洋船舶、冶炼金属等工程应用领域，可以明显提升液压绞车系统的功效，对资源越发缺少的现在各国都有巨大的经济潜力及贡献。由于历史及发展水平的原因,国内对于类似于此类的液压能量优化利用的探索还仅处于早期研究过程。
1.2 液压拖曳绞车的组成及分类
拖曳绞车又称拖缆绞车，它的组成部分有底座、离合器、卷筒、排缆器、制动器、动力装置和相应的控制系统等组成。绞车连接着拖船与被拖物，且能收绳、放绳和储存钢丝绳。绞车按卷筒数量分为单卷筒、双卷筒和三卷筒三种类型，按动力源分为液压、电动、手动和柴油机，按功能分为工程、电缆、船用、矿用，液压驱动是目前国内大型的拖曳绞车最常用的动力源。
1.3 国内外液压拖曳绞车的研究现状
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