核級閥門電動執(zhí)行機構中蝸輪蝸桿傳動的動態(tài)接觸分析及其疲勞壽命研究.pdf

1、核級閥門電動執(zhí)行機構在核電工業(yè)中有著廣泛的應用，而蝸輪蝸桿傳動作為核級閥門電動執(zhí)行機構中重要的傳動機構，其運動特性對核級閥門電動執(zhí)行機構性能的發(fā)揮乃至核電設備運行的安全性都具有十分重要的意義。由于在其工作過程中不僅要考慮環(huán)境溫度、運行溫度、放射性、振動條件下的穩(wěn)定性及安全等級等，還需要滿足具有一定的抗沖擊載荷能力，且需要保證核級閥門在載荷突變情況下仍能夠穩(wěn)定運行，因此與普通閥門電動執(zhí)行機構相比其技術要求更高。本文針對核級閥門電動執(zhí)行機構

2、中蝸輪蝸桿的傳動特點和要求，構建了蝸輪蝸桿傳動復雜曲面的三維模型，利用Ls-dyna和Fe-safe軟件分別進行了蝸輪蝸輪蝸桿傳動的動態(tài)接觸分析和疲勞壽命研究，同時對核級閥門電動執(zhí)行機構進行了疲勞壽命試驗。
　　本文的主要研究工作內容如下:
　　(1)建立了蝸輪蝸桿傳動的三維裝配模型。以核級閥門電動執(zhí)行機構中蝸輪蝸桿傳動的工程實際應用為背景，進行蝸輪蝸桿傳動的三維模型設計，并對蝸輪蝸桿傳動進行了參數(shù)化設計;針對蝸輪蝸桿曲面復

3、雜特性和要求，研究蝸輪蝸桿的三維建模方法，并且基于曲面插值理論和蝸桿成形理論，利用Solidworks軟件進行蝸輪蝸桿的精確建模和裝配設計。
　　(2)針對核級閥門電動執(zhí)行機構對振動條件下的穩(wěn)定性要求，利用Ls-dyna軟件對蝸輪蝸桿傳動進行動態(tài)接觸分析，并將模擬結果與蝸輪蝸桿的理論計算結果進行了校核分析;同時最后討論了不同加載時間對蝸輪蝸桿傳動接觸性能的影響。
　　(3)協(xié)同Ansys、Adams和Fe-safe軟件對蝸輪

4、蝸桿傳動的疲勞壽命進行分析。以動力學分析結果與靜態(tài)接觸應力分析結果為基礎，借助Fe-safe和Ansys良好的接口性能，對蝸輪蝸桿傳動的疲勞壽命和疲勞安全系數(shù)分布進行可視化，并討論了表面粗糙度和殘余應力對蝸輪蝸桿傳動疲勞壽命和疲勞安全系數(shù)的影響。
　　(4)開展了蝸輪蝸桿傳動的疲勞壽命測試，并將之與模擬分析結果進行了對比分析，討論兩者存在差異的原因。
　　通過對蝸輪蝸輪蝸桿傳動的動態(tài)接觸和疲勞性能分析，為核級閥門電動執(zhí)行機構