采煤机截割部行星传动在其啮合过程中不可避免地会出现齿轮偏载情况,以提高受接触强度和弯曲强度为目标函数,利用MDESIGN软件对其行星轮系在3种不同工况下进行啮合性能研究,综合分析得到在额定负载1.3~1.5倍左右的工况下太阳轮与行星轮的修形量最佳,其修形量组合分别为31~34μm与21~24μm。经优化后的齿轮接触应力由原先的1215 MPa减少到了1118 MPa,降低了约7.9%;太阳轮齿面最大载荷分布由270 N/mm减少为235 N/mm;接触温度由92℃减小为86℃;行星轮齿面最大载荷分布由290 N/mm减少为234 N/mm;接触温度由80℃减少为75℃,齿面载荷分布与温度的优化率达到了13%和8%左右,有效降低了接触应力、缓解了偏载,行星传动系统的承载能力得到显著的改善。

为改善液压凿装机掘进臂结构性能、减轻结构质量,依据经验法确定了扒岩作业工作载荷。应用Creo软件建立掘进臂整体三维模型,导入ADAMS软件中进行动力学仿真,获取结构各铰点所受载荷。应用ANSYS软件对掘进臂的大臂、小臂进行有限元分析,结果表明结构存在较大应力集中,整体刚度较大。以减轻结构质量为目标,结构强度为约束条件,应用变密度法分别对大臂、小臂结构进行拓扑优化,优化后的大臂、小臂分别减重10%、7%,最大应力分别降低38%、17%,结构的安全系数分别由1.5提高到1.82和2.01。满足了工作要求,实现了结构轻量化,可为实际的工程应用提供参考。