风电增速齿轮的啮合冲击刚度分析

发布时间：2017-05-08 11:04

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【摘要】：增速齿轮是风机的重要组成部分,其工况的好坏直接影响着风机的工作效率,风电增速齿轮传动系统一般在时变无规则动载荷下工作,这些动载荷引起的振动和冲击会加剧齿轮系统的磨损和点蚀现象。所以,本文将以风机增速齿轮为出发点,重点研究在风机工作条件下,冲击、振动对齿轮刚度的影响。齿轮设计的主要准则之一是齿轮的接触强度设计。根据风机齿轮的啮合特性,做出了以下工作:第一、利用参数化建模方法建立齿轮的三维建模。通过APDL语言对齿轮建模。之后进行网格划分,利用扫掠功能保证网格的精确划分同时定义节点集合。最后对齿轮接触进行定义,考虑摩擦等工况,计算得出齿轮应力应变的结果。第二、利用ANSYS LS-DYNA软件模块中的显式动力学方法计算。运用接触-冲击非线性动力学理论,并考虑齿轮副的摩擦作用,计算得出动态啮合时增速系统齿轮轮齿的应力和应变,结果表明齿轮啮合过程中齿轮的应力、应变随着齿轮单双齿交替啮合的规律呈现一定规律性。第三、整理结果并与理论计算进行对比。通过得到的齿轮应力应变数据计算齿轮的啮合刚度,根据齿轮的时变啮合刚度时间历程图,可以看出刚度的变化曲线在齿轮啮合的过程中呈现一定的规则。综合啮合刚度在齿轮轮齿啮合的过程有一定规律性的变化。最后,通过对比选取石川公式对齿轮啮合刚度进行验证。其结果证明理论值与模拟值有一定的误差,但是能够基本反映出齿轮啮合刚度的变化趋势。
【关键词】：风电增速齿轮 时变啮合 冲击激励 综合刚度 非线性分析
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 课题的立项依据及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-10
• 1.2.1 齿轮啮合刚度研究概况9-10
• 1.2.2 齿轮啮合冲击研究概况10
• 1.3 本文的主要研究内容10-12
• 1.4 本章小结12-13
• 第二章 啮合齿轮接触-冲击动力学理论及算法13-25
• 2.1 啮合齿轮动力学基本理论13-15
• 2.2 啮合齿轮接触-冲击理论15-23
• 2.3 啮合齿轮接触-冲击力学基本算法23
• 2.4 本章小节23-25
• 第三章 齿轮的有限元建模25-35
• 3.1 前言25
• 3.2 啮合齿轮有限元模型的建立25-33
• 3.2.1 接触类型28-29
• 3.2.2 齿轮接触问题29-30
• 3.2.3 啮合齿轮有限元模型的建立30-33
• 3.3 齿轮的网格划分33-34
• 3.4 本章总结34-35
• 第四章 风电啮合齿轮的接触-冲击分析35-46
• 4.1 ANSYS LS-DYNA方法介绍35-36
• 4.2 齿轮啮合刚度理论模型的建立36-42
• 4.2.1 威伯-班纳斯切克刚度计算方法37-38
• 4.2.2 ISO标准38-39
• 4.2.3 石川刚度计算方法39-41
• 4.2.4 有限元方法计算41-42
• 4.3 齿轮啮合冲击力理论模型的建立42-45
• 4.4 本章小结45-46
• 第五章 风电啮合齿轮刚度分析46-59
• 5.1 前言46
• 5.2 啮合齿轮冲击分析46-50
• 5.2.1 基于ANSYS LS-DYNA齿轮啮合冲击分析46-49
• 5.2.2 齿轮重合度计算49-50
• 5.3 啮合齿轮变形量分析50-52
• 5.4 啮合齿轮刚度分析52-58
• 5.4.1 啮合齿轮刚度模拟值分析52-54
• 5.4.2 啮合齿轮刚度理论值计算54-56
• 5.4.3 啮合齿轮综合刚度分析56-58
• 5.5 本章小结58-59
• 第六章 总结与展望59-61
• 6.1 研究工作总结59
• 6.2 今后工作展望59-61
• 参考文献61-64
• 附录64-79
• 在读期间发表论文及获奖情况79-80
• 致谢80-81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 林腾蛟,李润方,陶泽光;齿轮传动三维间隙非线性冲击─动力接触特性数值仿真[J];机械工程学报;2000年06期

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本文编号：350993