现代隧道盾构施工对盾构机的寿命要求越来越高。盾构刀盘主驱动减速机作为刀盘驱动系统的核心部件,满足一定的设计寿命要求是盾构顺利掘进的保障。随着盾构市场的日益增长,主减速机国产化势在必行,而国产主减速机发热严重这一问题必须得到解决。齿轮受到疲劳损伤是主减速机不可避免的现象,而齿轮发热又与其接触疲劳寿命息息相关,因此有必要对主减速机齿轮的发热及接触疲劳寿命开展研究。本文以设计用于成都某地铁盾构施工的主减速机为研究对象,研究主减速机齿轮在工作中的发热以及温升给齿轮的啮合和接触疲劳寿命带来的影响。论文的主要内容如下:1、通过计算盾构机在掘进工况下的刀盘扭矩,确定了主减速机的载荷,结合NGW行星齿轮传动的机构原理,分析得到了各级齿轮间传递的扭矩及转速的计算模型。2、利用齿轮啮合原理、赫兹理论、摩擦学等知识分析得到齿轮在各啮合点的相对滑动速度、接触应力以及摩擦系数,建立了啮合齿面各点的平均摩擦热流密度计算模型。3、运用传热学和流体力学等知识确定了齿轮各表面的导热条件及相应的对流换热系数计算方法,并利用ANSYS建立相应有限元分析模型,通过数值仿真得到了主减速机各齿轮的本体稳态温度场。4、从主减速机齿轮的发热原理及散热条件等角度出发,分析外部因素如载荷大小、齿轮油的物理特性、齿轮油油温、主减速机工作环境等,内部因素如齿轮各种设计参数等对齿轮本体温度的影响。并且结合数值分析,着重分析了与发热及散热都有关联的“齿宽”及“减速比”两个设计参数对齿轮温度的影响。5、建立主减速机齿轮接触的有限元模型,通过仿真得到了不同啮合点的常规接触应力分布,再考虑热变形影响对齿轮进行了热耦合接触仿真,从而得到各啮合点的热耦合接触应力分布,并将两者结果进行对比分析,研究温升对齿轮啮合特性的影响。6、根据盾构在掘进中的刀盘载荷特性,得到主减速机载荷的分布规律,结合有限元接触分析建立了主减速机齿轮的设计载荷谱;此外,通过对材料的接触疲劳S-N曲线进行修正得到了适用于主减速机齿轮的接触疲劳S-N曲线;最后利用线性疲劳累积Palmgren—Miner理论估算齿轮的接触疲劳寿命。