风电行星传动系统的均载与浮动构件的强度研究

论文摘要

本文在对目前国内国外的均载分析的研究成果进行了大量调研的基础上,对各种研究方法和研究成果进行了讨论和总结。针对特定的研究对象——风力发电机行星传动系统,提出了更系统的、简便的分析方法。并对各影响因素的影响度进行了定量的表达。此外,应用有限单元法对系统的关键件进行了强度研究。研究对兆瓦级风力发电机的设计、制造具有重要的参考意义。论文首先对均载理论及有代表性的均载研究成果进行了介绍,对研究对象进行了必要的验算与校核,得出了均载特性的主要影响因素。为研究对象的进一步研究奠定了必要的基础。其次,从误差角度出发,对风力发电机行星传动系统的均载特性展开研究。应用集中质量方法将实体结构离散为分析模型,通过静态研究,确定各误差对均载特性的影响度以及影响均载特性的主要误差;通过动力学求解,得到系统的相关振动特性;确定出静载系数、动载系数的值。分析过程系统、简洁,成功地对风力发电机行星传动系统进行了均载特性的研究。此外,应用有限单元方法对风力发电机行星传动系统的关键构件作了强度研究。结合PROE和ANSYS软件各自的优越性,利用接口文件以PARASOLID格式实现了两者的对接,获得了较精确的结果。为风力发电机的可视化设计做了一次有益的尝试。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 论文的研究背景
• 1.2 均载分析的研究现状
• 1.3 齿轮CAE分析的研究现状
• 1.4 论文的研究内容
• 1.5 论文的结构安排
• 1.6 课题来源
• 2 行星齿轮传动中的齿轮均载与误差
• 2.1 行星齿轮传动均载综述
• 2.1.1 均载的意义
• 2.1.2 均载装置的类型与选择
• 2.2 风力发电机行星传动系统均载分析
• 2.2.1 风力发电机行星传动系统参数校核
• 2.2.2 风力发电机均载机构分析
• 2.3 齿轮均载的影响因素
• 2.3.1 齿轮均载的影响因素综述
• 2.3.2 影响齿轮齿向载荷分布的因素
• 2.3.3 影响齿轮齿间载荷分配的因素
• 2.4 风力发电机行星传动系统的误差分析
• 2.5 小结
• 3 风力发电机行星传动系统静态均载分析
• 3.1 误差分析
• 3.1.1 外啮合线误差分析
• 3.1.2 内啮合线误差分析
• 3.2 均载系数的计算
• 3.3 各主要因素作用时的均载系数
• 3.4 各主要误差对均载系数的影响
• 3.5 小结
• 4 风力发电机行星传动系统动态均载分析
• 4.1 齿轮动态分析简介
• 4.1.1 齿轮系统的动态激励
• 4.1.2 齿轮系统的分析模型和求解方法
• 4.2 风力发电机行星传动系统动态分析模型
• 4.2.1 系统的振动自由度
• 4.2.2 模型的建立
• 4.3 系统的运动微分方程
• 4.3.1 哈密尔顿原理
• 4.3.2 运动微分方程的建立
• 4.4 系统的自由振动
• 4.4.1 自由振动方程的求解方法
• 4.4.2 借助MATLAB软件内置的函数求解
• 4.5 系统响应的求解
• 4.6 动载系数
• 4.7 动态均载的计算结果
• 4.8 系统的稳定性分析
• 4.8.1 多自由度系统稳定性分析的状态空间法
• 4.8.2 系统的稳定性分析求解
• 4.9 小结
• 5 浮动构件的强度分析
• 5.1 有限元法简介
• 5.2 接触有限元法综述
• 5.3 太阳轮第一分段强度分析
• 5.3.1 齿轮啮合区的确定
• 5.3.2 强度分析模型的建立
• 5.3.3 网格划分
• 5.3.4 定义边界及施加载荷
• 5.4 太阳轮第三分段强度分析
• 5.5 小结
• 6 结论与展望
• 6.1 全文工作总结
• 6.2 进一步的工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录