風(fēng)電齒輪箱的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計及仿真分析.pdf

1、風(fēng)電齒輪箱作為風(fēng)力發(fā)電的重要部件之一，它是一種在高空架設(shè)，并長期受變載荷風(fēng)力作用的低速、重載的齒輪傳動設(shè)備，它的工作環(huán)境和特點(diǎn)決定了其在使用過程中經(jīng)常發(fā)生故障。隨著社會的發(fā)展，裝機(jī)容量的增大和輕量化之間的矛盾日漸被重視，對風(fēng)電齒輪箱的設(shè)計、制造、可靠性和動力性等都提出更高要求。因此，風(fēng)電齒輪箱的優(yōu)化設(shè)計和動力學(xué)分析對其可靠性的提高和風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。
　?。?）根據(jù)風(fēng)電齒輪箱的設(shè)計要求和工作特點(diǎn)，合理權(quán)衡齒輪箱輕量化

2、和大功率密度之間的關(guān)系，對兩級行星輪+一級平行軸齒輪箱優(yōu)化問題進(jìn)行研究，以齒輪變位系數(shù)、過渡曲線干涉和裝配條件等作為約束條件，建立以追求風(fēng)電齒輪箱的總體積最小和功率密度最大為目標(biāo)的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型。
　　（2）應(yīng)用加權(quán)系數(shù)法，對建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行處理，然后利用Matlab求解該多目標(biāo)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，并與實(shí)例進(jìn)行對比分析，在保證風(fēng)電齒輪箱各零部件強(qiáng)度和正常工作的條件下，減小齒輪箱總體積，降低制造和安裝成本。結(jié)果表明：優(yōu)化后的齒輪

3、箱各級功率密度均有所增大，尤其是低速級行星輪系的功率密度增大較多；風(fēng)電齒輪箱的總體積減小，這對大功率風(fēng)電齒輪箱的輕量化設(shè)計具有重要作用。
　?。?）在考慮嚙合阻尼、嚙合沖擊激勵以及輸出負(fù)載等條件下，利用Pro/E和ADAMS聯(lián)合仿真，對優(yōu)化之后的風(fēng)電齒輪箱進(jìn)行仿真和分析，驗證所建模型的正確性；通過仿真模型，求解齒輪嚙合沖擊力，并對嚙合沖擊力進(jìn)行時頻特性分析，為風(fēng)電齒輪箱的振動研究和故障診斷提供良好的參考價值。
　?。?）在定

4、義輸入轉(zhuǎn)速為17.4 r/min，輸入轉(zhuǎn)矩為8.23×105N·m，輸出負(fù)載扭矩為6.03×103 N?m和自身重力的載荷工況下，利用RomaxDesigner求解風(fēng)電齒輪箱的疲勞壽命，并進(jìn)行分析；在此基礎(chǔ)上，研究齒輪嚙合錯位對齒輪箱的影響。對產(chǎn)生較大突變應(yīng)力的軸段進(jìn)行必要改進(jìn)，校核齒輪軸的強(qiáng)度。通過使用優(yōu)化分析和RomaxDesigner相結(jié)合的方法，提高了設(shè)計的效率和質(zhì)量。
　　（5）在偏轉(zhuǎn)縮放因子為1的條件下,分析風(fēng)電齒輪箱