大功率風(fēng)電增速器動態(tài)特性分析與優(yōu)化設(shè)計

【摘要】：隨著能源短缺問題日益嚴重,風(fēng)能資源逐漸為人們所重視和利用,風(fēng)力發(fā)電技術(shù)也得到快速的發(fā)展。齒輪傳動系統(tǒng)作為風(fēng)力發(fā)電機的關(guān)鍵部件,其運行的穩(wěn)定性和可靠性直接影響著整個風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)?？紤]到風(fēng)力發(fā)電機的變載荷工況和高空架設(shè)環(huán)境,研究齒輪傳動系統(tǒng)在變載荷條件下的動力學(xué)特性并對其進行動態(tài)優(yōu)化設(shè)計是風(fēng)機設(shè)計中的重要任務(wù)。 本文以某3.OMW風(fēng)電增速器齒輪傳動系統(tǒng)作為研究對象,應(yīng)用齒輪系統(tǒng)動力學(xué)、數(shù)值計算方法和優(yōu)化技術(shù),對齒輪傳動系統(tǒng)的動態(tài)特性進行研究,并以此為基礎(chǔ)進行系統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化設(shè)計,為設(shè)計出低振動、輕量化的齒輪傳動系統(tǒng)提供了方法和理論基礎(chǔ)。主要研究工作如下： (1)采用集中參數(shù)法建立齒輪傳動系統(tǒng)的彎-扭-軸耦合動力學(xué)模型,模型中考慮時變嚙合剛度、嚙合誤差、行星架柔性、軸承支撐剛度、阻尼等因素,通過分析各構(gòu)件之間相對位移關(guān)系,導(dǎo)出振動微分方程,并對方程中的相關(guān)參數(shù)進行計算分析。 (2)研究傳動系統(tǒng)的固有特性及其對參數(shù)的敏感度?？偨Y(jié)分析各振型特點,得到系統(tǒng)的四種典型振動模式,即三級齒輪振動模式、單級行星輪系徑向平移振動模式、行星輪振動模式和平行軸齒輪振動模式。進一步研究固有特性對系統(tǒng)剛度和質(zhì)量參數(shù)的敏感度。 (3)研究傳動系統(tǒng)在內(nèi)、外部激勵共同作用下的動態(tài)響應(yīng)。時變外部激勵根據(jù)ARMA模型模擬的隨機風(fēng)速確定,利用數(shù)值解法求解系統(tǒng)動力學(xué)微分方程,對比分析系統(tǒng)在額定轉(zhuǎn)矩和時變轉(zhuǎn)矩激勵下的動態(tài)響應(yīng)結(jié)果,包括振動位移響應(yīng)、各齒輪副動態(tài)嚙合力及其頻域特性,并研究參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)的影響。 (4)對傳動系統(tǒng)進行多目標動態(tài)優(yōu)化設(shè)計。以系統(tǒng)體積最小和構(gòu)件扭轉(zhuǎn)加速度峰值最小為目標函數(shù),以可靠性和強度要求作為約束條件,建立傳動系統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化設(shè)計模型,利用MATLAB優(yōu)化工具箱對其進行求解優(yōu)化。從優(yōu)化前后結(jié)果對比可知,優(yōu)化后的設(shè)計參數(shù)實現(xiàn)減小系統(tǒng)振動和體積輕量化的目的。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)電增速器 齒輪傳動 動態(tài)特性 優(yōu)化設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TM315;TH132.41
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-17
• 1.1 論文的研究背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 行星齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 風(fēng)電增速器傳動系統(tǒng)動力學(xué)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 齒輪傳動系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本文的研究內(nèi)容15-17
• 2 風(fēng)電增速器齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)模型建立17-33
• 2.1 前言17
• 2.2 風(fēng)電增速器齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)模型17-24
• 2.2.1 傳動系統(tǒng)的等效力學(xué)模型18-19
• 2.2.2 各構(gòu)件間的相對位移關(guān)系19-21
• 2.2.3 系統(tǒng)動力學(xué)微分方程21-24
• 2.3 模型中的參數(shù)確定24-32
• 2.3.1 時變嚙合剛度激勵24-28
• 2.3.2 嚙合誤差激勵28-30
• 2.3.3 嚙合阻尼30
• 2.3.4 行星架扭轉(zhuǎn)剛度的計算30-32
• 2.3.5 其他參數(shù)的確定32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 3 風(fēng)電增速器齒輪傳動系統(tǒng)固有特性研究33-62
• 3.1 前言33
• 3.2 固有特性研究33-43
• 3.2.1 固有特性計算原理33-34
• 3.2.2 傳動系統(tǒng)的固有特性34-43
• 3.3 固有頻率對系統(tǒng)參數(shù)敏感度研究43-60
• 3.3.1 敏感度的定義43-44
• 3.3.2 固有頻率對剛度參數(shù)的敏感度研究44-58
• 3.3.3 固有頻率對質(zhì)量參數(shù)的敏感度研究58-60
• 3.4 本章小結(jié)60-62
• 4 風(fēng)電增速器齒輪傳動系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)研究62-87
• 4.1 前言62
• 4.2 外部激勵確定62-68
• 4.2.1 隨機風(fēng)速模型62-66
• 4.2.2 輸入變載荷激勵66-68
• 4.3 動力學(xué)方程求解68-69
• 4.4 內(nèi)外激勵下系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)研究69-84
• 4.4.1 各構(gòu)件的振動響應(yīng)69-76
• 4.4.2 動態(tài)嚙合力的時域和頻域響應(yīng)76-81
• 4.4.3 載荷系數(shù)確定81-84
• 4.5 參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)的影響84-86
• 4.5.1 輸入轉(zhuǎn)速對動態(tài)響應(yīng)的影響84-85
• 4.5.2 轉(zhuǎn)動慣量對動態(tài)響應(yīng)的影響85-86
• 4.6 本章小結(jié)86-87
• 5 風(fēng)電增速器齒輪傳動系統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化設(shè)計87-101
• 5.1 前言87
• 5.2 多目標優(yōu)化與動態(tài)優(yōu)化設(shè)計87-89
• 5.2.1 多目標優(yōu)化87-88
• 5.2.2 動態(tài)優(yōu)化設(shè)計88-89
• 5.3 傳動系統(tǒng)多目標動態(tài)優(yōu)化設(shè)計模型89-94
• 5.3.1 設(shè)計變量選取89
• 5.3.2 目標函數(shù)建立89-90
• 5.3.3 約束條件確定90-94
• 5.4 優(yōu)化設(shè)計結(jié)果與分析94-100
• 5.4.1 優(yōu)化方法94
• 5.4.2 優(yōu)化結(jié)果與分析94-100
• 5.5 本章小結(jié)100-101
• 結(jié)論101-103
• 參考文獻103-107
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況107-108
• 致謝108-109

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻來了解更多相關(guān)內(nèi)容

Kaimal和Von Karman湍流譜模型在風(fēng)電機組載荷計算中的差異    蔡繼峰;張宇;

引入模型定階的ARMA模型在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)風(fēng)速仿真中的應(yīng)用    李勇剛;何炎平;楊煜;

風(fēng)力發(fā)電機齒輪傳動系統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化設(shè)計方法    黃文怡;梁波;戶春影;代洪慶;

風(fēng)電齒輪箱的發(fā)展及技術(shù)分析    王晶晶;吳曉鈴;

基于非線性動力學(xué)的行星傳動均載性能研究    周建星;董海軍;

行星齒輪傳動的固有頻率對設(shè)計參數(shù)的靈敏度分析    楊建明,張策

封閉行星齒輪傳動系統(tǒng)的動態(tài)特性研究    孫智民,沈允文,李素有

行星齒輪傳動非線性動力學(xué)模型與方程    孫濤,沈允文,孫智民,劉繼巖

行星齒輪傳動非線性動力學(xué)方程求解與動態(tài)特性分析    孫濤,沈允文,孫智民,劉繼巖

基于離散傅里葉變換與諧波平衡法的行星齒輪系統(tǒng)非線性動力學(xué)分析    孫濤,胡海巖

    記者 肖薔

基于相位調(diào)諧的直齒行星齒輪傳動動力學(xué)理論與實驗研究    王世宇

風(fēng)力發(fā)電機行星齒輪傳動系統(tǒng)變載荷激勵動力學(xué)特性研究    楊軍

兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機齒輪傳動系統(tǒng)的動力學(xué)特性和可靠性研究    唐飛熊

變風(fēng)載下變速風(fēng)力發(fā)電機傳動系統(tǒng)的可靠性評估與動力學(xué)特性研究    李超

行星齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)分析研究    萬凱宇

齒輪傳動系統(tǒng)動態(tài)性能優(yōu)化分析研究    鄭光澤

行星齒輪傳動動態(tài)特性的研究    王春光

基于動力學(xué)的風(fēng)力發(fā)電機齒輪傳動系統(tǒng)可靠性評估及參數(shù)優(yōu)化設(shè)計    邢子坤

兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機齒輪傳動系統(tǒng)耦合振動分析及優(yōu)化設(shè)計    古西國

風(fēng)力發(fā)電增速箱齒輪傳動系統(tǒng)動態(tài)特性研究    方志勇

兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機組電動變槳距系統(tǒng)研究    任麗蓉

風(fēng)力發(fā)電機齒輪傳動系統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化設(shè)計    張博

基于Matlab的組合風(fēng)速建模與仿真    楊之俊;

參外聯(lián)合激勵下直齒輪副的非線性動力學(xué)    申永軍,楊紹普,潘存治,邢海軍

多源動態(tài)激勵下變速箱箱體結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)分析    劉輝;張喜清;項昌樂;

構(gòu)件可靠度與平均安全系數(shù)的研究    賈星蘭,劉文珽

長慶油氣區(qū)風(fēng)能測試與評估    郭占春;王林平;楊會豐;黃娟;

載荷比對齒輪間隙非線性系統(tǒng)動力學(xué)行為影響的研究    孫新岳;曾凡玲;

行星齒輪傳動均載問題的研究    徐正興;辛洪兵;戰(zhàn)曉磊;

風(fēng)力發(fā)電機組螺栓強度計算校核系統(tǒng)設(shè)計    何玉林;石秉楠;杜靜;李奇敏;

風(fēng)力發(fā)電機組基礎(chǔ)設(shè)計分析    周洪博;楊永新;張麗英;楊娜梅;

船用兩級雙排斜齒行星齒輪系統(tǒng)動力學(xué)方程的建立    李瑰賢;趙永強;常山;蔣立冬;

齒側(cè)間隙對行星排齒輪動態(tài)特性的影響分析    李春明;尹華兵;

自抗擾控制技術(shù)在變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用    周雪松;李超;馬幼捷;李季;于陽;

風(fēng)力發(fā)電機齒輪傳動系統(tǒng)動態(tài)特性分析    張博;楊妍妮;黃曉容;

多目標優(yōu)化的求解方法與發(fā)展    耿玉磊;張翔;

風(fēng)力發(fā)電機齒輪傳動系統(tǒng)動態(tài)特性分析    張博;楊妍妮;黃曉容;

風(fēng)力發(fā)電機齒輪傳動系統(tǒng)動態(tài)特性分析    張博;楊妍妮;黃曉容;

多元回歸法在復(fù)雜地形風(fēng)資源微尺度模擬中的應(yīng)用    黃浩輝;宋麗莉;植石群;毛慧琴;郝全成;劉愛君;

行星齒輪傳動動態(tài)特性研究現(xiàn)狀綜述    劉更;吳立言;忠紅;

增速行星輪系參數(shù)對其動力學(xué)特性的影響    劉凱;衛(wèi)一多;馬朝鋒;陳潤霖;

風(fēng)力發(fā)電機齒輪傳動系統(tǒng)動態(tài)特性分析    張博;楊妍妮;黃曉容;

分布式電源的概率建模及其對電力系統(tǒng)的影響    王敏

江蘇省沿海潮間帶風(fēng)電產(chǎn)業(yè)綜合評價研究    嚴曉建

考慮原始誤差與磨損的機構(gòu)運動可靠性分析    同長虹

風(fēng)電場有功功率控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究    鄭剛

風(fēng)電輸出功率預(yù)測方法與系統(tǒng)    劉興杰

風(fēng)電機組振動監(jiān)測與故障診斷研究    劉文藝

小傾角船用齒輪箱接觸分析及動態(tài)特性研究    王海霞

海上風(fēng)電大直徑寬淺筒型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計及安全性研究    劉喜珠

螺旋錐齒輪多體多自由度非線性動力學(xué)研究    馮治恒

直升機傳動系統(tǒng)行星輪系損傷建模與故障預(yù)測理論及方法研究    程哲

青島華威風(fēng)電場風(fēng)能資源分析及選址關(guān)鍵技術(shù)研究    張琴

吉林省洮南風(fēng)電場選址及長遠發(fā)展分析    陳海清

兆瓦級風(fēng)機變槳系統(tǒng)研究    李文博

風(fēng)力發(fā)電齒輪箱非線性耦合動態(tài)特性研究    趙飛

風(fēng)力發(fā)電機偏航控制系統(tǒng)的研究    金長生

斜齒輪多間隙非線性耦合系統(tǒng)動力學(xué)研究    郭磊

兩級星型斜齒輪傳動系統(tǒng)均載特性研究    孫紅

基于有限元法的風(fēng)力發(fā)電機組塔架結(jié)構(gòu)分析    王朝勝

兆瓦級風(fēng)電機組變槳減速器動態(tài)特性及可靠性分析    楊洋

小型水平軸被動調(diào)速風(fēng)力機設(shè)計與研究    崔文篆

基于LS-DYNA的行星齒輪非線性動力學(xué)特性研究    范鳳明;李振平;凌云;

漸開線行星齒輪減速器虛擬樣機    田竹友,馮榮坦

基于MSC/Patran的結(jié)構(gòu)優(yōu)化系統(tǒng)前后置開發(fā)與應(yīng)用    黃海,陶騫,柯文

鋸齒形格尼襟翼氣動性能的實驗研究    沈遐齡,萬周迎,高歌

基于ADAMS的多級齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)仿真    洪清泉,程穎

齒輪的可靠性設(shè)計    張義民,聞邦椿,劉巧伶

降低齒輪箱噪聲的一種途徑    李連進,張維屏

行星齒輪機構(gòu)均載系數(shù)的計算方法    肖鐵英;袁盛治;陸衛(wèi)杰;

水平軸風(fēng)力機載荷工況設(shè)計方法研究    宋聚眾;趙萍;劉平;鐘賢和;曾明伍;

幾種變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制方案的對比分析    馬洪飛,徐殿國,苗立杰

齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)特性的有限元分析及試驗方法研究    楊曉宇

基于相位調(diào)諧的直齒行星齒輪傳動動力學(xué)理論與實驗研究    王世宇

變風(fēng)載下變速風(fēng)力發(fā)電機傳動系統(tǒng)的可靠性評估與動力學(xué)特性研究    李超

智能多目標優(yōu)化理論及工程應(yīng)用研究    田志剛

單對齒輪系統(tǒng)間隙非線性動力學(xué)研究    劉夢軍

行星齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)分析研究    萬凱宇

三環(huán)傳動彈性嚙合效應(yīng)的研究    應(yīng)廣馳

齒輪傳動系統(tǒng)動態(tài)性能優(yōu)化分析研究    鄭光澤

風(fēng)力機葉片設(shè)計和顫振分析    劉虎平

高速重載齒輪傳動動載系數(shù)分析    黃霞

機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的動態(tài)優(yōu)化設(shè)計方法研究    李軍鎖

水平軸大功率高速風(fēng)力機風(fēng)輪空氣動力學(xué)計算    張玉良

平面磨床結(jié)構(gòu)的動態(tài)優(yōu)化設(shè)計    鄭偉中;

龍門起重機結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的動態(tài)優(yōu)化設(shè)計    林景彩;

潤滑與節(jié)能    肖蓉暉,肖心陽

基于工藝可行性的帶頻率禁區(qū)結(jié)構(gòu)動態(tài)優(yōu)化設(shè)計    蔡東升;李建康;

濟青高速公路南線路塹邊坡動態(tài)優(yōu)化設(shè)計    賈致榮;郭忠印;房建國;李振江;

基于參數(shù)化的車輛驅(qū)動橋殼動態(tài)優(yōu)化設(shè)計    羊玢;鄭燕萍;張維民;王睿;

車身動態(tài)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)與軟件在NJ6716EJF車身開發(fā)上的應(yīng)用    李玉麟;韓冬保;孫慶鴻;陳南;朱壯瑞;

基于靈敏度分析的機床立柱結(jié)構(gòu)動態(tài)優(yōu)化設(shè)計    彭文;

基于參數(shù)化的裝載機驅(qū)動橋殼動態(tài)優(yōu)化設(shè)計    殷紅峰;

工件主軸系統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化設(shè)計    黃強;陳坤;

水工閘門結(jié)構(gòu)的動力可靠性及其動態(tài)優(yōu)化設(shè)計    嚴根華;

基于模態(tài)頻率的高速精密壓力機動態(tài)優(yōu)化設(shè)計    朱思洪;李軍芳;王暉云;周永清;

航天器儀器艙結(jié)構(gòu)動態(tài)優(yōu)化設(shè)計    魯志剛;朱丹;丁建超;鄭鋼鐵;

產(chǎn)品設(shè)計的重要性與面向產(chǎn)品總體質(zhì)量的綜合設(shè)計法    聞邦椿;韓清凱;

大型汽輪發(fā)電機定子端部繞組的虛擬樣機研究    王益軒;朱繼梅;

現(xiàn)代機械設(shè)備的三化綜合設(shè)計方法綜述    聞邦椿;

道路交通噪聲控制方法與測試規(guī)范(標準)研究    葛劍敏;呂偉民;徐犇;隆有明;陳萬昌;奚才明;徐江峰;

21世紀的起重運輸機械設(shè)計與制造    季庸惠;馬駿騎;

風(fēng)力發(fā)電機齒輪傳動系統(tǒng)動態(tài)特性分析    張博;楊妍妮;黃曉容;

風(fēng)力發(fā)電機齒輪傳動系統(tǒng)動態(tài)特性分析    張博;楊妍妮;黃曉容;

路景相融 人本神宜    記者 姜月波張愛虎 中國交通報記者 柯營之

自然是最美的 適用是最好的    記者 姜月波張愛虎 中國交通報記者 柯營之

創(chuàng)新重在學(xué)習(xí)    春蘭集團總經(jīng)理 陶建幸

獲中國水利工程優(yōu)質(zhì)（大禹）獎    劉菲

“史無前例”變?yōu)椤坝惺房设b”    蔣先華

創(chuàng)新創(chuàng)效創(chuàng)出亮點    記者 李祖詩 通訊員 文弘宇

做強春蘭    本報記者 曾尚進

春蘭技術(shù)中心奪冠探秘    孫廣明 湯年華

南水北調(diào)東線濟平干渠工程環(huán)保效益初顯    本報記者 高德剛 通訊員 陸經(jīng)緯

高速機車受電弓穩(wěn)定受流與控制研究    郭京波

切點跟蹤磨削法核心技術(shù)的研究    許第洪

產(chǎn)品系統(tǒng)化設(shè)計若干關(guān)鍵理論問題的研究    馬星國

塔式起重機結(jié)構(gòu)剛性及動態(tài)優(yōu)化研究    于蘭峰

基于多體系統(tǒng)的靈敏度分析及動態(tài)優(yōu)化設(shè)計    丁潔玉

耦合故障復(fù)雜轉(zhuǎn)子—軸承非線性系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性及其實驗研究    李朝峰

基于有限元分析的模塊化數(shù)控機床結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計研究    張興朝

面向運動型多功能車操縱穩(wěn)定性的建模、仿真與優(yōu)化    秦東晨

產(chǎn)品系統(tǒng)化設(shè)計理論在空調(diào)壓縮機設(shè)計中的應(yīng)用    李祥松

產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量評價方法及其應(yīng)用研究    郭凱

高等級公路路塹邊坡動態(tài)優(yōu)化設(shè)計及綜合防護系統(tǒng)研究    譚紅霞

新型懸臂掘進機振動截割機構(gòu)的動力學(xué)分析研究    許斌

串聯(lián)盤式管道連續(xù)輸送機的動態(tài)設(shè)計及其實驗研究    王庭臣

集裝箱龍門起重機結(jié)構(gòu)系統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化設(shè)計    劉淑香

基于有限元分析的臥式數(shù)控車床結(jié)構(gòu)動態(tài)優(yōu)化設(shè)計    魏新

擺動活齒傳動機構(gòu)振動與動態(tài)優(yōu)化設(shè)計研究    張文舉

錘片式粉碎機動態(tài)特性研究    謝瑞清

風(fēng)力發(fā)電機齒輪傳動系統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化設(shè)計    張博

大型龍門起重機主梁結(jié)構(gòu)動態(tài)優(yōu)化設(shè)計方法研究    王述真

鋁錠堆垛機關(guān)鍵部件的動態(tài)性能分析    陳玉瑜