兆瓦級風(fēng)電齒輪箱設(shè)計與研究

【摘要】： 風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展促成了風(fēng)電裝備制造業(yè)的繁榮,風(fēng)電齒輪箱作為風(fēng)電機組的核心部件,倍受國內(nèi)外風(fēng)電相關(guān)行業(yè)和研究機構(gòu)的關(guān)注。但由于國內(nèi)風(fēng)電齒輪箱的研究起步較晚,技術(shù)薄弱,特別是兆瓦級風(fēng)電齒輪箱,主要依靠引進國外技術(shù)。因此,急需對兆瓦級風(fēng)電齒輪箱進行自主開發(fā)研究,真正掌握風(fēng)電齒輪箱設(shè)計制造技術(shù),以實現(xiàn)風(fēng)機國產(chǎn)化目標(biāo)。 本文以南車株洲電力機車研究所有限公司引進的兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機為對象,通過方案選取,齒輪參數(shù)計算等對其配套的齒輪箱進行自主設(shè)計,并通過對齒輪傳動進行有限元接觸研究,實現(xiàn)漸開線斜齒輪的修形設(shè)計。 首先,確定齒輪箱的機械結(jié)構(gòu)。選取兩級行星派生型傳動方案,通過計算,確定各級傳動的齒輪參數(shù)。對行星齒輪傳動進行受力分析,得出各級齒輪受力結(jié)果。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進行靜強度校核,結(jié)果符合安全要求。 其次,基于Pro/E參數(shù)化建模功能,運用漸開線方程及螺旋線生成理論,建立斜齒輪的三維參數(shù)化模型。通過接口配置,實現(xiàn)與ANSYS的連接。 然后,對齒輪傳動系統(tǒng)進行了齒面接觸應(yīng)力計算。先利用常規(guī)算法進行理論分析計算,再利用ANSYS進行有限元分析計算,并將兩者加以對比,結(jié)果相近?？梢?只要模型合理,有限元法可以得到較好的結(jié)果。分析了接觸參數(shù)對接觸應(yīng)力計算的影響,并確定了恰當(dāng)合理的參數(shù)。 最后,依據(jù)齒輪修形原理,提出斜齒輪齒廓齒向修形方案。采用有限元接觸分析,對比修形前后的齒面接觸應(yīng)力分布,得出修形方案具有合理性。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)電齒輪箱 結(jié)構(gòu)設(shè)計 參數(shù)化建模 有限元接觸分析 修形
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TH132.41
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-19
• 1.1 課題來源11
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢11-16
• 1.2.1 風(fēng)力發(fā)電國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢11-13
• 1.2.2 風(fēng)電齒輪箱的發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 齒輪接觸分析的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 課題研究的意義16-17
• 1.4 論文的主要內(nèi)容17-19
• 2 齒輪箱結(jié)構(gòu)設(shè)計19-29
• 2.1 增速齒輪箱方案設(shè)計20-21
• 2.2 齒輪參數(shù)確定21-25
• 2.3 受力分析與靜強度校核25-27
• 2.3.1 受力分析25-27
• 2.3.2 低速級外嚙合齒面靜強度計算27
• 2.4 本章小結(jié)27-29
• 3 基于Pro/E的斜齒輪參數(shù)化造型29-37
• 3.1 Pro/E參數(shù)化建模概述29
• 3.2 斜齒輪參數(shù)化模型建立29-33
• 3.2.1 設(shè)置參數(shù)與數(shù)學(xué)關(guān)系式30
• 3.2.2 構(gòu)造齒廓30-32
• 3.2.3 生成齒輪32-33
• 3.3 模型裝配33-34
• 3.4 軟件接口34-35
• 3.5 本章小結(jié)35-37
• 4 齒輪箱斜齒輪接觸應(yīng)力分析37-55
• 4.1 接觸分析基本理論37-41
• 4.1.1 彈性接觸問題有限元法的基本方程38-40
• 4.1.2 ANSYS中的接觸分析功能與算法40-41
• 4.2 齒輪副接觸強度理論計算41-44
• 4.2.1 低速級接觸強度計算41-43
• 4.2.2 中間級接觸強度計算43
• 4.2.3 高速級接觸強度計算43-44
• 4.3 齒輪副接觸強度有限元分析44-50
• 4.3.1 有限元模型建立44-48
• 4.3.2 低速級齒輪接觸強度有限元分析48-49
• 4.3.3 中間級齒輪接觸強度有限元分析49-50
• 4.4 接觸參數(shù)的影響分析50-53
• 4.4.1 齒面摩擦力對接觸分析的影響50-51
• 4.4.2 剛度系數(shù)對接觸分析的影響51-53
• 4.5 本章小結(jié)53-55
• 5 斜齒輪修形分析55-65
• 5.1 引言55
• 5.2 齒輪修形原理55-57
• 5.3 修形方案確定57-58
• 5.4 修形強度分析58-63
• 5.5 本章小結(jié)63-65
• 6 結(jié)論65-67
• 參考文獻67-71
• 作者簡歷71-75
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集75

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