本发明涉及一种减速器设计方法，具体涉及一种基于啮合相位分析的盾构机减速器设计方法，属于减速产品技术领域。
背景技术：
土压平衡盾构机是盾构法掘进施工中的关键装备，其主减速器是刀盘驱动系统的核心部件，通常采用多级行星齿轮传动，具有结构紧凑、承载能力大和传动可靠等技术特点，盾构机主减速器结构复杂，工作环境恶劣，多级行星齿轮藕合振动会加速齿轮箱的疲劳失效，主减速器行星齿轮传动系统的动态性能对盾构机主驱动系统的可靠性和整机运行的稳定性都有很大影响。
技术实现要素：
（一）要解决的技术问题
为解决上述问题，本发明提出了一种基于啮合相位分析的盾构机减速器设计方法，运用Lagrange方法建立盾构机减速器三级行星齿轮系统多体动力学模型，基于三级行星齿轮系统啮合相位分析，确定各齿轮啮合的时变刚度和传动误差，运用数值方法求解内部激励和外载荷激励下的系统振动响应，并分析其频谱特性，研究齿轮振动与盾构机减速器运行转速的关系，提出了合理的盾构机驱动系统运行条件。
（二）技术方案
本发明的基于啮合相位分析的盾构机减速器设计方法，包括以下步骤：
第一步：基于齿轮啮合理论和Lagrange方程，运用集中参数法建立多级行星齿轮系统的扭转动力学模型；
第二步：采用梯形波表示啮合刚度的时变特性，分析行星齿轮啮合过程中的相位关系，计算盾构机减速器三级行星齿轮不同啮合位置的扭转振动结构频率；
第三步：针对齿轮啮合误差特点，采用轴频和齿频叠加的谐波函数表示行星齿轮传动误差，考虑受啮合相位关系影响的行星齿轮系统时变刚度，系统分析多级行星齿轮传动的内部激励特征；
第四步：基于施工标段的统计负载，考虑内外激励，求解三级行星齿轮系统的动态响应；
第五步：对齿轮振动频谱特性进行分析，通过计算减速器不同转速下的系统构件动态响应，研究齿轮振动与盾构机减速器输入转速的关系，为盾构机驱动系统运行工况的选择提供依据。
（三）有益效果
与现有技术相比，本发明的基于啮合相位分析的盾构机减速器设计方法，运用Lagrange方法建立盾构机减速器三级行星齿轮系统多体动力学模型，基于三级行星齿轮系统啮合相位分析，确定各齿轮啮合的时变刚度和传动误差，运用数值方法求解内部激励和外载荷激励下的系统振动响应，并分析其频谱特性，研究齿轮振动与盾构机减速器运行转速的关系，提出了合理的盾构机驱动系统运行条件。
具体实施方式
一种基于啮合相位分析的盾构机减速器设计方法，包括以下步骤：
第一步：基于齿轮啮合理论和Lagrange方程，运用集中参数法建立多级行星齿轮系统的扭转动力学模型；
第二步：采用梯形波表示啮合刚度的时变特性，分析行星齿轮啮合过程中的相位关系，计算盾构机减速器三级行星齿轮不同啮合位置的扭转振动结构频率；
第三步：针对齿轮啮合误差特点，采用轴频和齿频叠加的谐波函数表示行星齿轮传动误差，考虑受啮合相位关系影响的行星齿轮系统时变刚度，系统分析多级行星齿轮传动的内部激励特征；
第四步：基于施工标段的统计负载，考虑内外激励，求解三级行星齿轮系统的动态响应；
第五步：对齿轮振动频谱特性进行分析，通过计算减速器不同转速下的系统构件动态响应，研究齿轮振动与盾构机减速器输入转速的关系，为盾构机驱动系统运行工况的选择提供依据。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。