風力發(fā)電機齒輪傳動系統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化設計.pdf

1、風力發(fā)電作為一種可持續(xù)能源的產(chǎn)生方式，已經(jīng)成為當今重要的發(fā)電形式。風力發(fā)電機齒輪傳動系統(tǒng)作為風力發(fā)電機的關鍵部件，其性能好壞直接決定了風力發(fā)電機性能的好壞。風力發(fā)電機組向大型化方向發(fā)展對傳動系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性提出了很高的要求，而按常規(guī)設計方法設計的風力發(fā)電機齒輪傳動系統(tǒng)，很難滿足風力發(fā)電機在時變工況條件下和高空架設環(huán)境下的工作要求。因此，研究時變載荷條件下風力發(fā)電機齒輪傳動系統(tǒng)的動態(tài)特性及動態(tài)優(yōu)化設計是風力發(fā)電機設計中的重要任務之

2、一。
　　 本論文研究在國家自然科學基金項目和國家支撐計劃項目資助下，應用齒輪系統(tǒng)動力學、數(shù)值計算方法和離散優(yōu)化技術，對風力發(fā)電機齒輪傳動系統(tǒng)的動態(tài)性能進行研究分析并在此基礎上進行優(yōu)化設計，為低振動、低成本的風力發(fā)電機齒輪傳動系統(tǒng)設計提供方法和依據(jù)。主要的研究工作有：
　　 ①建立傳動系統(tǒng)動力學分析模型：以1.5 MW風力發(fā)電機齒輪傳動系統(tǒng)為研究對象，采用集中參數(shù)法建立傳動系統(tǒng)的物理模型；綜合考慮齒輪的時變嚙合剛度、嚙合

3、誤差、齒輪的扭轉變形、軸向變形以及風速變化引起的外載波動，推導出齒輪傳動系統(tǒng)的動力學微分方程；分析了系統(tǒng)的剛度激勵、誤差激勵和阻尼，特別是對由風速變化引起的外載變化激勵進行了深入分析。
　　 ②系統(tǒng)求解分析：綜合考慮時變剛度激勵、嚙合誤差激勵以及風速變化引起的外載波動，用諧波平衡法推導出傳動系統(tǒng)振動模型的解析解，使復雜齒輪傳動系統(tǒng)的動力學優(yōu)化成為可能。
　　 ③風力發(fā)電機齒輪傳動系統(tǒng)多目標動態(tài)優(yōu)化設計模型：以系統(tǒng)體積/重

4、量最小和傳動構件的扭轉振動加速度最大值最小為目標函數(shù)，以傳動構件的扭轉振動加速度均方根值為動態(tài)性能約束，建立時變外載荷下系統(tǒng)的動態(tài)優(yōu)化設計模型，基于Matlab編寫了優(yōu)化程序，采用混合離散變量優(yōu)化方法進行優(yōu)化。
　　 ④風力發(fā)電機齒輪傳動系統(tǒng)混合離散變量優(yōu)化設計實例分析：采用自編的混合離散變量優(yōu)化程序對風力發(fā)電機齒輪傳動系統(tǒng)進行了多目標動態(tài)優(yōu)化，并與原設計結果進行比較，結果表明優(yōu)化后的設計參數(shù)能明顯減小系統(tǒng)的振動和體積/重量，表