兆瓦級(jí)風(fēng)力機(jī)增速齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析與動(dòng)態(tài)性能優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、齒輪增速箱是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的關(guān)鍵部件，由于其在隨機(jī)自然風(fēng)場(chǎng)和野外高空架設(shè)等使用環(huán)境下運(yùn)行，要求比一般機(jī)械系統(tǒng)具有更高的可靠性和使用壽命。兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組多采用行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，具有低速重載變載荷變轉(zhuǎn)速運(yùn)行的特點(diǎn)。針對(duì)風(fēng)力發(fā)電傳動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)際工況特點(diǎn)，研究多級(jí)行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能，有利于突破大型風(fēng)電能源裝備傳動(dòng)裝置的核心技術(shù)，推動(dòng)大型風(fēng)電傳動(dòng)裝備設(shè)計(jì)制造的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。
　　本課題研究的從系統(tǒng)角度出發(fā)，用科學(xué)的建模取代半經(jīng)驗(yàn)的計(jì)算，

2、用先進(jìn)的的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)取代傳統(tǒng)的靜態(tài)設(shè)計(jì)，用先進(jìn)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)出較為理想的振動(dòng)小、質(zhì)量輕的齒輪系統(tǒng)裝置。本文在引入以隨機(jī)風(fēng)載為主要外部激勵(lì)，并考慮嚙合振動(dòng)主要內(nèi)部激勵(lì)的條件下，研究風(fēng)力發(fā)電機(jī)增速齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性，主要研究?jī)?nèi)容包括:
　　1.根據(jù)機(jī)械振動(dòng)理論，將齒輪副處理為嚙合線上的阻尼彈簧，采用集中參數(shù)法建立傳動(dòng)齒輪系統(tǒng)純扭轉(zhuǎn)振動(dòng)力學(xué)模型，并導(dǎo)出其振動(dòng)微分方程，并對(duì)系統(tǒng)的輪齒嚙合剛度、內(nèi)部時(shí)變載荷和外部時(shí)變風(fēng)載等主要激勵(lì)因

3、素進(jìn)行了分析。
　　2.根據(jù)近海風(fēng)場(chǎng)自然風(fēng)的特性，基于威布爾分布特征建立了用于隨機(jī)模擬風(fēng)速模型，運(yùn)用風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)理論建立了風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)載荷計(jì)算模型，建立了反映風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過(guò)程的風(fēng)-機(jī)-電聯(lián)合仿真模型，利用該模型進(jìn)行仿真計(jì)算，得到風(fēng)電傳動(dòng)系統(tǒng)的外部動(dòng)載荷，并分析了該動(dòng)載荷的作用規(guī)律和性質(zhì)。
　　3.用UG軟件建立了包含齒輪副、傳動(dòng)軸和箱體的齒輪系統(tǒng)完整的幾何和物理三維模型，用ANSYS軟件對(duì)上述齒輪系統(tǒng)進(jìn)行了有限元模態(tài)分析，得

4、到了齒輪系統(tǒng)的固有特性;預(yù)估了在齒輪動(dòng)態(tài)激勵(lì)下齒輪箱的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，較全面地研究了齒輪系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。
　　4.利用改進(jìn)遺傳優(yōu)化設(shè)計(jì)算法，以齒數(shù)、模數(shù)、螺旋角等為設(shè)計(jì)變量，齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能最優(yōu)和各齒輪總質(zhì)量最小為目標(biāo)，建立了增速箱傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型。與優(yōu)化前相比較，優(yōu)化后的傳動(dòng)系統(tǒng)重量減輕、低階固有頻率明顯提高、動(dòng)態(tài)特性明顯改善。
　　5.進(jìn)入風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙內(nèi)，對(duì)正在運(yùn)行的齒輪系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，得到了齒輪箱表面徑向