基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的風(fēng)電齒輪箱動(dòng)態(tài)特性研究

【摘要】：能源作為社會(huì)存在和發(fā)展的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),是經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和社會(huì)進(jìn)步的重要保證。由于常規(guī)能源造成的能源短缺和環(huán)境污染等問題日益嚴(yán)重,為了解決這些問題,以確保各種經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的正常運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展,世界各國紛紛開始調(diào)整能源結(jié)構(gòu),大力開發(fā)新能源。風(fēng)能作為一種可再生、干凈無污染的能源被世界各國所關(guān)注。 風(fēng)電齒輪箱作為風(fēng)電機(jī)組的核心組成部分之一,其齒輪系統(tǒng)的振動(dòng)、噪聲等問題影響著風(fēng)電機(jī)組的正常運(yùn)轉(zhuǎn),因此研究風(fēng)電齒輪箱的動(dòng)態(tài)特性對(duì)于提高風(fēng)電機(jī)組的整體壽命具有重要的意義。本文運(yùn)用虛擬樣機(jī)技術(shù)對(duì)1.5MW風(fēng)電齒輪箱的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析研究,主要內(nèi)容如下： 確定了1.5MW風(fēng)電齒輪箱的傳動(dòng)結(jié)構(gòu),給出了齒輪箱的各個(gè)部件設(shè)計(jì)參數(shù),同時(shí)對(duì)關(guān)鍵零部件進(jìn)行了強(qiáng)度校核。利用Pro/E建立風(fēng)電齒輪箱的各個(gè)零件模型,并得到裝配體。 基于計(jì)算多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論,對(duì)多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模理論、計(jì)算方法和求解過程進(jìn)行了討論。在ADAMS中建立了風(fēng)電齒輪箱的多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。 在ADAMS中建立風(fēng)電齒輪箱的虛擬樣機(jī),計(jì)算并設(shè)置仿真所需要的參數(shù)；對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析和討論,并且與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,證明了仿真結(jié)果的正確性。 以風(fēng)電齒輪箱中速級(jí)為對(duì)象對(duì)行星輪系進(jìn)行了受力分析,將行星架和行星輪之間原有的旋轉(zhuǎn)副用柔性襯套(bushing)代替,以此來模擬軸承獲得更多的動(dòng)態(tài)特性,得到了與理論結(jié)果相吻合的仿真結(jié)果。 采用大型有限元分析軟件ANSYS對(duì)齒輪箱中速級(jí)的行星輪、太陽輪、齒圈進(jìn)行了柔性化處理,生成了模態(tài)中性文件(MNF),并用這些柔性化的零件代替原來的剛性體。對(duì)齒輪箱進(jìn)行了剛?cè)狁詈戏抡?得到了柔性體的動(dòng)態(tài)應(yīng)力應(yīng)變、最大應(yīng)力位置、危險(xiǎn)節(jié)點(diǎn)等信息。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)電齒輪箱 行星輪系 動(dòng)態(tài)特性 多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) 虛擬樣機(jī)
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TM315;TH132.41
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀11-15
• 1.1.1 風(fēng)力發(fā)電的國外現(xiàn)狀12-13
• 1.1.2 風(fēng)力發(fā)電的國內(nèi)現(xiàn)狀13-15
• 1.2 風(fēng)電齒輪箱的概況15-19
• 1.2.1 風(fēng)電齒輪箱的簡(jiǎn)介15-16
• 1.2.2 風(fēng)電齒輪箱中的主要問題16-17
• 1.2.3 風(fēng)電齒輪箱的研究概況17-19
• 1.3 研究目的和意義19
• 1.3.1 研究目的19
• 1.3.2 研究意義19
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容19-20
• 1.5 本文技術(shù)路線20-21
• 第二章 風(fēng)電齒輪箱的設(shè)計(jì)與PRO/E建模21-31
• 2.1 引言21
• 2.2 電齒輪箱關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)21-24
• 2.2.1 第一級(jí)傳動(dòng)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核22
• 2.2.2 第二級(jí)傳動(dòng)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核22-23
• 2.2.3 第三級(jí)傳動(dòng)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核23-24
• 2.3 齒輪箱關(guān)鍵部件的三維模型創(chuàng)建24-28
• 2.3.1 Pro/E創(chuàng)建斜齒輪的方法25-27
• 2.3.2 行星輪系的裝配27-28
• 2.4 三維模型導(dǎo)入ADAMS28-29
• 2.4.1 ADAMS介紹28-29
• 2.4.2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法29
• 2.5 本章小結(jié)29-31
• 第三章 風(fēng)電齒輪箱多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)31-45
• 3.1 引言31
• 3.2 多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介31-34
• 3.2.1 多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模理論32-33
• 3.2.2 計(jì)算多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模與求解一般過程33
• 3.2.3 多體系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)描述33-34
• 3.3 多剛體系統(tǒng)在ADAMS中的基本算法34-41
• 3.3.1 系統(tǒng)坐標(biāo)變換與歐拉角35-36
• 3.3.2 建立系統(tǒng)約束方程36-38
• 3.3.3 系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的建立與求解38
• 3.3.4 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程的建立與求解38-41
• 3.4 多柔體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模41-44
• 3.4.1 多柔體系統(tǒng)中的坐標(biāo)系41-42
• 3.4.2 柔性體的表示42-43
• 3.4.3 多柔體動(dòng)力學(xué)方程43
• 3.4.4 柔性體動(dòng)態(tài)應(yīng)力應(yīng)變的求解方法43-44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 第四章 風(fēng)電齒輪箱剛體模型在ADAMS中的仿真分析45-63
• 4.1 引言45
• 4.2 虛擬樣機(jī)技術(shù)45
• 4.3 風(fēng)電齒輪箱的多剛體系統(tǒng)模型建立45-48
• 4.3.1 多剛體系統(tǒng)模型的假設(shè)45-46
• 4.3.2 多剛體系統(tǒng)模型的拓?fù)潢P(guān)系46-48
• 4.4 仿真參數(shù)的計(jì)算與設(shè)置48-54
• 4.4.1 接觸力計(jì)算48-49
• 4.4.2 接觸參數(shù)確定49-52
• 4.4.3 ADAMS中的仿真參數(shù)設(shè)置52-53
• 4.4.4 檢驗(yàn)樣機(jī)模型53-54
• 4.5 仿真結(jié)果分析54-61
• 4.5.1 虛擬樣機(jī)傳動(dòng)比分析54-55
• 4.5.2 齒輪傳動(dòng)角加速度分析55-58
• 4.5.3 高速級(jí)齒輪嚙合的接觸力仿真分析58-60
• 4.5.4 各級(jí)齒輪間的接觸力大小對(duì)比60-61
• 4.6 本章小結(jié)61-63
• 第五章 風(fēng)電齒輪箱中速級(jí)行星輪系分析63-75
• 5.1 引言63
• 5.2 中速級(jí)行星輪系的理論計(jì)算63-68
• 5.2.1 中速級(jí)行星輪系受力分析63-66
• 5.2.2 襯套(bushing)66-68
• 5.3 仿真結(jié)果與理論結(jié)果分析對(duì)比68-74
• 5.4 本章小結(jié)74-75
• 第六章 風(fēng)電齒輪箱剛?cè)狁詈夏Ｐ头抡娣治?/span>75-87
• 6.1 引言75
• 6.2 風(fēng)電齒輪箱剛?cè)狁詈夏Ｐ偷慕?/span>75-80
• 6.2.1 ADAMS中柔性體的創(chuàng)建75-76
• 6.2.2 創(chuàng)建模態(tài)中性文件(MNF)76-79
• 6.2.3 在ADAMS中建立中速級(jí)行星輪系剛?cè)狁詈夏Ｐ?/span>79-80
• 6.3 行星齒輪系統(tǒng)剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)仿真分析80-85
• 6.3.1 齒圈與行星輪嚙合力的軸向分力80
• 6.3.2 柔性體動(dòng)態(tài)變形分析80-81
• 6.3.3 行星輪的模態(tài)分析81-82
• 6.3.4 柔性體動(dòng)態(tài)應(yīng)力分析82-84
• 6.3.5 柔性體應(yīng)力動(dòng)態(tài)變化84-85
• 6.4 本章小結(jié)85-87
• 第七章 總結(jié)與展望87-89
• 7.1 總結(jié)87-88
• 7.2 展望88-89
• 參考文獻(xiàn)89-93
• 致謝93-95
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文95

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小波技術(shù)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在齒輪診斷中的應(yīng)用    田延安;王建文;楊莉;

風(fēng)力發(fā)電及風(fēng)電齒輪箱概述    張立勇;王長(zhǎng)路;劉法根;

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基于虛擬儀器的大型高速齒輪箱故障診斷系統(tǒng)研究    陳晗霄

某船用齒輪箱的動(dòng)態(tài)特性分析和優(yōu)化研究    薛顯光

兆瓦級(jí)以上風(fēng)電齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與性能研究    楊紹波

基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的齒輪箱智能故障診斷技術(shù)的研究    張捷

齒輪箱系統(tǒng)耦合動(dòng)態(tài)特性研究    羅家元

基于小波分析的齒輪箱故障診斷技術(shù)的研究和應(yīng)用    邢鈞

基于小波—遺傳算法的拖拉機(jī)齒輪箱齒輪故障診斷的研究    魯剛