[发明专利]一种盾构机双模式主驱动齿轮箱的设计方法及齿轮箱

权利要求书

1.一种盾构机双模式主驱动齿轮箱的设计方法，应用于盾构机双模式主驱动齿轮箱的设计，所述盾构机双模式主驱动齿轮箱包括输入轴、输入齿轮副、低速齿轮副、高速齿轮副、换挡机构、第一行星级、第二行星级以及输出行星架；其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：确定传动结构形式，设定齿轮箱传动比I；

步骤S2：对传动比进行分配，设定第二行星级的传动比I₄以及第一行星级的传动比I₃，并对输入齿轮副的传动比I₁以及低速齿轮副的传动比I₂进行计算，确定传动比I₁和传动比I₂的范围值；

步骤S3：确定第一行星级和第二行星级的模数范围；

步骤S4：对各齿轮及轴承进行校核，并根据校核结果确定传动比I₁、传动比I₂、传动比I₃和传动比I₄的具体取值以及所述第一行星级和第二行星级的模数值；

所述步骤S2包括：

所述输入齿轮副的传动比I₁与所述低速齿轮副的传动比I₂按照公式进行初步取值，确定传动比I₁和传动比I₂的范围值，再结合Z₁+Z₂=Z₃+Z₄=Z₅+Z₆条件进行优选；其中：Z₁为输入齿轮副的主动轮齿数，Z₂为输入齿轮副的从动轮齿数，Z₃低速齿轮副的主动轮齿数，Z₄低速齿轮副的从动轮齿数，Z₅高速齿轮副的主动轮齿数，Z₆高速齿轮副的从动轮齿数；

所述步骤S2还包括：

设定第二行星级的传动比I₄为3.5-5；设定第一行星级的传动比I₃为3.5-5，并且，设定所述第一行星级中的两级行星总传动比为16-20；

所述步骤S4包括：

依托KISSsoft、MASTA的齿轮专业计算软件进行疲劳强度和寿命校核；将第一行星级、第二行星级及输入齿轮副的齿轮参数导入全工况载荷谱参数计算，并设定弯曲疲劳安全系数SF≥1.4，接触疲劳安全系数SH≥1.0；对应支撑轴承寿命≥10000小时；将高速齿轮副、低速齿轮副的齿轮参数分别导入各自对应工况载荷谱参数计算，并设定弯曲疲劳安全系数SF≥1.4，接触疲劳安全系数SH≥1.0；对应支撑轴承寿命≥5000小时；根据校核结果确定传动比I₁、I₂、I₃和I₄的具体取值以及所述第一行星级和第二行星级的模数值。

2.根据权利要求1所述的盾构机双模式主驱动齿轮箱的设计方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

设定齿轮箱传动比I为20-90，I_EPB/I_TBM=A，2≤A≤3；且传动结构采用两级圆柱齿轮+两级NGW行星齿轮的传动形式。

3.根据权利要求2所述的盾构机双模式主驱动齿轮箱的设计方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

利用Palmgren-Miner法则处理载荷谱，得出齿轮、轴承的当量载荷与转速；结合外形尺寸限制、齿圈壁厚、齿数条件初选第一行星级和第二行星级的模数，确定所述第一行星级和第二行星级的模数范围；并且两级圆柱齿轮的模数与第一行星级的模数相同。