新型風(fēng)電偏航驅(qū)動減速機減振降噪機理與仿真分析

【摘要】：近年來,兆瓦級風(fēng)電機組已發(fā)展成為利用風(fēng)能的主流風(fēng)電設(shè)備。而對兆瓦級風(fēng)電機組起偏航作用的偏航驅(qū)動減速機往往存在振動噪聲較大,可靠性較差以及壽命不長等缺點,直接影響兆瓦級風(fēng)電機組的運行性能和周邊的環(huán)境。因此,如何有效確定體積、重量、強度和剛度將有望成為從技術(shù)上解決新型風(fēng)電偏航驅(qū)動減速機振動噪聲、壽命和可靠性等問題的一種有效措施。 為此,本文以國家“十一五”科技支撐計劃重點項目[2006BAJ04B04]為依托,針對新型風(fēng)電偏航驅(qū)動減速機的振動噪聲產(chǎn)生機理,考慮額定工況下行星齒輪和活齒銷對箱體的動態(tài)激勵對風(fēng)電偏航驅(qū)動減速機系統(tǒng)進(jìn)行動力學(xué)仿真分析、模態(tài)分析、振動響應(yīng)求解、輻射噪聲預(yù)測和板塊貢獻(xiàn)量分析,并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行偏航驅(qū)動減速機的減振降噪研究,論文的主要工作和創(chuàng)新點如下： (1)分析了風(fēng)電偏航驅(qū)動減速機的傳動機理、振動噪聲激勵以及傳動系統(tǒng)的主要激勵情況,找出了風(fēng)電偏航驅(qū)動減速機振動噪聲的主要激勵,并提出了風(fēng)電偏航驅(qū)動減速機減振降噪的研究思路。 (2)建立了新型風(fēng)電偏航驅(qū)動減速機動力學(xué)模型和進(jìn)行了動力學(xué)仿真,得到了輸入、輸出轉(zhuǎn)速、齒輪動態(tài)嚙合力和活齒銷接觸力的時域規(guī)律,仿真結(jié)果表明,活齒銷的最大工作應(yīng)力小于材料的許用應(yīng)力,滿足強度要求。 (3)在模態(tài)分析理論和動力學(xué)仿真結(jié)果的基礎(chǔ)上,建立了減速機箱體的有限元模型,并對箱體進(jìn)行了模態(tài)分析以及基于模態(tài)的強迫響應(yīng)分析,結(jié)果表明：箱體的振動速度頻率響應(yīng)曲線峰值頻率主要位于低頻帶,輸入端的振動速度比較大,但額定工況下新型風(fēng)電偏航驅(qū)動減速機箱體仍然不會發(fā)生共振現(xiàn)象。 (4)采用箱體的振動速度定義速度邊界條件,分別利用直接邊界元法和ATV法對偏航驅(qū)動減速機箱體進(jìn)行了輻射噪聲預(yù)測和聲學(xué)貢獻(xiàn)量分析,結(jié)果表明,箱體的雙聯(lián)法蘭回轉(zhuǎn)外殼和機座為主要噪聲來源,并可通過結(jié)構(gòu)改進(jìn)措施實現(xiàn)新型風(fēng)電偏航驅(qū)動減速機的減振降噪。 【關(guān)鍵詞】：偏航驅(qū)動減速機 虛擬樣機 仿真 模態(tài)分析 噪聲預(yù)測 減振降噪
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TM315
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-22
• 1.1 研究背景與研究意義11-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展概況13-17
• 1.2.1 風(fēng)力發(fā)電國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 減速機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.3 振動噪聲國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 數(shù)值模擬研究與應(yīng)用17-19
• 1.3.1 模擬工具17
• 1.3.2 虛擬樣機技術(shù)在機械工程中的應(yīng)用17-18
• 1.3.3 ADAMS在機械系統(tǒng)動力學(xué)仿真方面的應(yīng)用18-19
• 1.3.4 LMS Virtual.Lab在振動噪聲分析和預(yù)測方面的應(yīng)用19
• 1.4 研究思路與文章結(jié)構(gòu)19-22
• 1.4.1 研究思路19-20
• 1.4.2 文章結(jié)構(gòu)20-22
• 第2章 新型風(fēng)電偏航驅(qū)動減速機噪聲與振動機理22-34
• 2.1 聲學(xué)基礎(chǔ)理論22-25
• 2.1.1 聲學(xué)基本概念22-23
• 2.1.2 理想流體媒質(zhì)的三個基本方程23-24
• 2.1.3 三維聲波方程24
• 2.1.4 聲波的輻射機理24-25
• 2.2 振動的物理量度及評價標(biāo)準(zhǔn)25-26
• 2.2.1 振動的物理量度25
• 2.2.2 振動的評價標(biāo)準(zhǔn)25-26
• 2.2.3 振動與噪聲的關(guān)系26
• 2.3 新型風(fēng)電偏航驅(qū)動減速機的傳動機理分析26-29
• 2.3.1 新型風(fēng)電偏航驅(qū)動減速機傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的確定26-27
• 2.3.2 一級行星齒輪傳動機理分析27-28
• 2.3.3 活齒傳動的分類和特點28
• 2.3.4 二、三級銷軸式活齒傳動機理研究28-29
• 2.4 新型風(fēng)電偏航驅(qū)動減速機振動噪聲機理29-33
• 2.4.1 齒輪系統(tǒng)振動噪聲的產(chǎn)生機理及影響因素29-31
• 2.4.2 齒輪傳動系統(tǒng)的動態(tài)激勵分析31
• 2.4.3 新型風(fēng)電偏航驅(qū)動減速機振動噪聲的產(chǎn)生機理31-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第3章 新型風(fēng)電偏航驅(qū)動減速機動力學(xué)仿真分析34-53
• 3.1 虛擬樣機的實體建模與虛擬裝配34-38
• 3.2 Pro/E與ADAMS之間的模型轉(zhuǎn)換與簡化38-39
• 3.3 偏航驅(qū)動減速機虛擬樣機的動力學(xué)建模39-44
• 3.3.1 動力學(xué)仿真分析的步驟40
• 3.3.2 多剛體系統(tǒng)動力學(xué)理論及建模要求40-41
• 3.3.3 減速機虛擬樣機動力學(xué)模型的建立41-44
• 3.4 動力學(xué)方程與算法44-49
• 3.4.1 多剛體系統(tǒng)動力學(xué)的微分代數(shù)方程分析44-47
• 3.4.2 新型風(fēng)電偏航驅(qū)動減速機動力學(xué)方程47
• 3.4.3 新型風(fēng)電偏航驅(qū)動減速機動力學(xué)仿真算法47-49
• 3.5 動力學(xué)仿真分析49-52
• 3.6 本章小結(jié)52-53
• 第4章 新型風(fēng)電偏航驅(qū)動減速機箱體的振動響應(yīng)求解53-66
• 4.1 模態(tài)分析理論53-54
• 4.2 偏航驅(qū)動減速機箱體的模態(tài)分析54-59
• 4.2.1 箱體有限元模型的建立54-55
• 4.2.2 模態(tài)計算55-59
• 4.3 偏航驅(qū)動減速機箱體的振動響應(yīng)分析59-65
• 4.3.1 減速機箱體的動態(tài)激勵59-60
• 4.3.2 減速機箱體結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)分析60-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 第5章 新型風(fēng)電偏航驅(qū)動減速機噪聲預(yù)測與減振降噪研究66-82
• 5.1 聲輻射直接邊界元法66-68
• 5.2 ATV與板塊貢獻(xiàn)量理論68-69
• 5.2.1 ATV理論68
• 5.2.2 板塊貢獻(xiàn)量描述68-69
• 5.3 偏航驅(qū)動減速機的噪聲預(yù)測與分析69-73
• 5.3.1 聲學(xué)邊界元模型的建立70-71
• 5.3.2 減速機箱體的輻射聲場計算與噪聲預(yù)測71-73
• 5.4 基于ATV的板塊貢獻(xiàn)量分析73-76
• 5.4.1 ATV計算74-75
• 5.4.2 板塊貢獻(xiàn)量計算與分析75-76
• 5.5 減振降噪研究76-80
• 5.5.1 改進(jìn)設(shè)計方案的確定76-77
• 5.5.2 改進(jìn)前后的噪聲對比與分析77-80
• 5.6 本章小結(jié)80-82
• 第6章 結(jié)論82-83
• 6.1 全文總結(jié)82
• 6.2 工作展望82-83
• 參考文獻(xiàn)83-87
• 附錄 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄87-88
• 致謝88

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