基于有限元法的風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性研究及優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、增速傳動(dòng)齒輪箱是風(fēng)力發(fā)電機(jī)中最重要的組成部件之一，其工作性能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)有著至關(guān)重要的影響。隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)單機(jī)功率的不斷提高，以及齒輪箱所處的高空支架和變載荷工況等惡劣的運(yùn)行環(huán)境，對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、安裝等提出了特殊要求，其動(dòng)力學(xué)行為的研究已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外關(guān)注的熱點(diǎn)課題。由于我國(guó)國(guó)產(chǎn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱的振動(dòng)噪聲普遍比國(guó)外產(chǎn)品嚴(yán)重，因此齒輪傳動(dòng)的振動(dòng)和噪聲研究便成為風(fēng)力發(fā)電設(shè)備國(guó)產(chǎn)化中亟待解決的重要課題之一。
　　論文課題受國(guó)家自

2、然科學(xué)基金項(xiàng)目和國(guó)家支撐計(jì)劃項(xiàng)目資助，以1.5MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)為研究對(duì)象，在全面考慮風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的內(nèi)部激勵(lì)和由風(fēng)速變化引起的外部激勵(lì)的情況下，通過(guò)有限元方法對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)增速箱系統(tǒng)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)特性研究，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)增速箱的設(shè)計(jì)和振動(dòng)噪聲的控制具有重要的理論價(jià)值和指導(dǎo)意義。
　　具體的研究工作如下：
　　①用有限元法建立了包含齒輪副、傳動(dòng)軸和箱體的齒輪系統(tǒng)完整的動(dòng)力學(xué)模型，該模型較好地反映了齒輪傳動(dòng)系

3、統(tǒng)各部分的動(dòng)態(tài)耦合效應(yīng)。
　?、谌嫜芯苛她X輪系統(tǒng)振動(dòng)和噪聲的產(chǎn)生機(jī)理，用有限元分析方法和誤差近似等效方法模擬了齒輪嚙合時(shí)的內(nèi)部激勵(lì)，并給出了由風(fēng)速變化引起的外部激勵(lì)，為齒輪系統(tǒng)振動(dòng)響應(yīng)分析作好了準(zhǔn)備。
　?、塾肐-DEAS軟件對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱系統(tǒng)進(jìn)行了有限元模態(tài)分析，得到了系統(tǒng)的前10階固有特性。分析結(jié)果表明在使用過(guò)程中不會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象。
　?、苋婵紤]風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的內(nèi)部激勵(lì)和外部激勵(lì)，利用振型疊加法對(duì)齒

4、輪箱系統(tǒng)進(jìn)行了振動(dòng)響應(yīng)有限元數(shù)值模擬，得出在動(dòng)態(tài)激勵(lì)下齒輪箱的振動(dòng)時(shí)域響應(yīng)，結(jié)果具有良好規(guī)律性，增速箱的振動(dòng)烈度為0.6026，表明齒輪箱振動(dòng)情況良好，符合風(fēng)力發(fā)電機(jī)的使用要求。
　　⑤在求得系統(tǒng)振動(dòng)響應(yīng)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用結(jié)構(gòu)噪聲分析方法，預(yù)估系統(tǒng)在計(jì)算點(diǎn)的結(jié)構(gòu)噪聲。計(jì)算結(jié)果證明，結(jié)構(gòu)噪聲的峰值發(fā)生在齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的嚙合頻率的倍頻處。
　?、抟哉駝?dòng)加速度最小為目標(biāo)，以動(dòng)應(yīng)力和位移為約束條件對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了動(dòng)力響應(yīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，分析