基于虚拟样机的大型风电机组齿轮传动系统冲击特性分析

论文摘要

齿轮箱是风力发电机组中的重要部件之一,其性能表现对风力发电机组有很大影响。本论文以典型1.5 MW机组齿轮箱为对象,通过虚拟样机技术研究齿轮箱在冲击载荷作用下的零部件受力特性。主要完成以下工作:1)采用三维造型软件Pro/E建立齿轮箱的实体模型,利用借口软件成功导入到ADAMS,保证了模型的精度。并对模型施加力和约束,建立了齿轮传动系统的虚拟样机模型。2)针对风电机组典型冲击载荷下的零部件受力特性进行模拟仿真,讨论了传动轴偏心对模型受力的影响,并利用接触函数模拟了齿轮碰撞的过程,根据受力分析结果对齿轮进行了强度校核。3)利用ANSYS软件把中速轴柔性化,并向ADAMS虚拟样机中导入了中速轴的柔性体,建立了齿轮传动系统的刚柔耦合样机,进行了刚柔耦合模型下的冲击响应分析。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 前言
• 1.1 研究的意义
• 1.2 国内外的研究概况
• 1.2.1 风能的利用
• 1.2.2 风力发电的国内外现状及存在的问题
• 1.2.2.1 国外风电技术现状
• 1.2.2.2 国内风电技术现状
• 1.2.3 风电机组齿轮箱研究现状
• 1.3 本文研究内容
• 第二章 风电机组齿轮传动系统结构及设计基础
• 2.1 齿轮传动分析
• 2.1.1 齿轮啮合分析
• 2.1.2 齿轮动态激励分析
• 2.1.3 齿轮副分析模型
• 2.2 风电机组齿轮传动系统结构的确定
• 2.2.1 齿轮箱的典型结构
• 2.2.2 传动结构的选择
• 2.3 增速箱结构参数选择
• 2.4 受力校核方法
• 2.4.1 齿轮接触疲劳强度校核
• 2.4.2 齿轮弯曲疲劳强度校核
• 第三章 风电机组齿轮传动系统虚拟样机
• 3.1 基于Pro/E的风电机组齿轮传动系统模型
• 3.1.1 Pro/E介绍
• 3.1.2 Pro/E建模
• 3.2 基于ADAMS的风电机组齿轮箱虚拟样机
• 3.2.1 ADAMS简介
• 3.2.2 ADAMS算法理论基础
• 3.2.3 ADAMS算法分析
• 3.2.3.1 坐标系的选择
• 3.2.3.2 运动学分析
• 3.2.3.3 动力学分析
• 3.3 风电机组齿轮箱虚拟样机建立
• 3.3.1 Pro/E与ADAMS模型的转换
• 3.3.2 虚拟样机的约束处理
• 第四章 基于刚性模型的齿轮传动系统动力学分析
• 4.1 外力冲击下系统仿真分析
• 4.1.1 只受外力冲击状况下的受力分析
• 4.1.2 外力冲击+高速轴偏心状况下的受力分析
• 4.2 齿轮啮合力分析
• 4.2.1 接触模型分析
• 4.2.2 实体模型参数
• 4.2.3 受力分析
• 4.3 齿轮受力校核
• 4.3.1 接触强度校核
• 4.3.2 弯曲强度校核
• 第五章 刚柔耦合齿轮传动系统分析
• 5.1 柔性体的建模
• 5.2 中速轴模型的柔性化
• 5.3 耦合仿真
• 5.3.1 平稳输入仿真
• 5.3.2 冲击输入仿真
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表论文和参加科研情况