风电齿轮啮合瞬态性能分析

论文摘要

齿轮传动系统是影响风力发电机组各项性能的关键部件之一,本文针对某风力发电齿轮箱中齿轮副啮合系统,对其啮合过程的瞬态性能进行了分析。在对齿轮副啮合传动模拟计算中关键的边界条件和载荷施加以及齿轮间接触定义等问题探讨的基础上,建立了三维齿轮副啮合传动系统的有限元分析模型,并对该模型进行了瞬态模拟计算。由该动态模拟计算结果可以得到啮合齿轮副各处任意时刻的位移、速度和加速度信息,以及应力、应变信息,能够为研究齿轮副动态响应、啮合性能和承载能力等提供所需信息。文中对模拟计算结果进行详细的分析,得到了在齿轮副啮合过程中各瞬态时刻齿轮各处的应力分布和振动情况,以及随时间推移啮合齿轮各处应力和振动状态的变化情况。在此基础上,对沿轮齿齿宽和齿高方向的瞬态应力分布情况以及修形对啮合瞬态性能的影响进行了较为详细的分析。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 齿轮系统动力学国内外研究现状
• 1.2.1 齿轮系统动力学研究现状
• 1.2.2 齿轮系统动力学模型的研究现状
• 1.3 本文研究的目的和研究内容
• 第二章 斜齿圆柱齿轮有限元模型的建立
• 2.1 引言
• 2.2 开发工具概述
• 2.3 齿轮三维参数化建模及装配
• 2.3.1 PROGRAM 中参数和关系的确定
• 2.3.2 特征建模过程
• 2.3.3 齿轮的装配
• 2.4 将PRO/E模型导入ANSYS/LS-DYNA
• 2.4.1 配置ANSYS—PRO/E接口
• 2.4.1.1 对ANSYS进行配置
• 2.4.1.2 运行PRO/E并配置config.pro
• 2.4.2 将齿轮装配模型导入到ANSYS中
• 第三章 齿轮啮合传动的瞬态性能分析研究
• 3.1 ANSYS/LS-DYNA简介
• 3.2 ANSYS前处理
• 3.2.1 选择单元
• 3.2.2 设置实常数、材料属性
• 3.2.3 划分网格、定义PART
• 3.2.4 LS-DYNA中接触方式的确定
• 3.2.5 边界条件和载荷的施加
• 3.3 分析求解
• 3.3.1 设置求解过程的控制参数
• 3.3.2 求解
• 3.4 啮合齿轮瞬态应力分析
• 3.4.1 齿宽方向轮齿应力分布
• 3.4.2 齿高方向轮齿应力分析
• 3.4.3 齿根应力分析
• 3.5 轮齿啮合动态性能分析
• 3.5.1 齿轮传动的振动机理
• 3.5.2 齿轮啮合动态响应分析
• 第四章 齿轮修形对瞬态啮合性能的影响分析
• 4.1 引言
• 4.2 齿轮修形目的及原理
• 4.2.1 齿高修形
• 4.2.2 齿向修形
• 4.2.3 修形曲线与修形方法
• 4.3 风电齿轮箱齿轮修形规范的建立
• 4.3.1 大齿轮齿高修形
• 4.3.2 小齿轮齿向修形
• 4.4 斜齿轮修形结果分析
• 4.4.1 修形结果应力分析
• 4.4.2 修形结果振动响应分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况