风电增速行星齿轮传动系统的振动分析

发布时间：2021-12-29 08:30

　　本文首先建立了增速箱行星传动系统的平移—扭转耦合的动力学模型,利用该模型计算了具有回转对称结构行星轮系的固有频率和固有模态,考虑了时变啮合刚度对系统振型和支撑刚度对系统固有频率的影响。运用振型叠加法,计算了增速箱行星轮系在简谐激励下系统各构件的位移,速度和加速度以及其随输入转速的的变化曲线。运用多尺度法分析了系统的时变啮合刚度,相位差,重合度等设计参数对增速箱行星轮系动力学稳定性的影响；结果表明：适当调整重合度和啮合相位,可以减小或消除一些特定的不稳定区域。同时考虑了齿间摩擦力的情况下,利用啮合冲击理论研究了轮齿变位系数对啮合振动的影响。最后利用有限元法对增速箱行星轮系的主要构件进行了分析,得出：行星架的变形规律,应力集中部位及内齿圈,太阳轮的强度；本文的研究对兆瓦级风电增速箱的设计具有重要的理论指导作用。 

【文章来源】：西安理工大学陕西省

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景和意义
    1.2 国内外风力发电的发展现状
    1.3 国内外风电增速箱的设计制造现状
    1.4 风电机组故障统计
    1.5 行星轮系动力学研究现状
        1.5.1 齿轮系统动态特性研究的内容
        1.5.2 研究模型
        1.5.3 求解方法
    1.6 研究对象,内容和方法
2 风电增速行星轮系固有动力学特性研究
    2.1 引言
    2.2 风电增速行星轮系三维模型的建立
    2.3 增速行星轮系的振动方程的建立
        2.3.1 固有频率和固有振型的求解
        2.3.2 增速行星轮系各构件的幅频特性曲线
    2.4 时变啮合刚度对增速行星轮系固有振型的影响
        2.4.1 时变啮合刚度的分析
        2.4.2 时变啮合刚度对增速行星轮系固有振型的影响
    2.5 增速行星轮支承刚度对固有频率的影响
        2.5.1 行星轮支承刚度对系统频率的影响
    2.6 本章小结
3 增速行星轮系振动方程求解与裂纹轮齿固有频率分析
    3.1 引言
    3.2 增速行星轮系振动微分方程求解
        3.2.1 坐标耦合
        3.2.2 坐标变换
        3.2.3 主坐标下系统的激振力
    3.3 兆瓦级增速行星轮系各构件动力学响应的计算
        3.3.1 各构件的振动的位移响应曲线
        3.3.2 各构件的振动的速度响应曲线
        3.3.3 各构件的振动的加速度响应曲线
    3.4 带有裂纹轮齿固有频率分析
        3.4.1 裂纹轮齿有限元模型的建立
        3.4.2 裂纹深度和位置对轮齿固有频率影响
    3.5 本章小结
4 增速行星轮系设计参数对其动力学特性的影响
    4.1 引言
    4.2 增速行星轮系纯扭转时变啮合刚度模型的建立
        4.2.1 啮合相位的分析与计算
    4.3 算例分析及讨论
        4.3.1 增速行星轮系纯扭转行星轮振动模式图
        4.3.2 增速行星轮系动力学稳定性
    4.4 运用冲击理论考察齿轮的变位系数对其动力学特性的影响
        4.4.1 考虑齿间摩擦的轮齿的啮合冲量的计算
        4.4.2 齿轮变位系数对齿轮啮合振动的影响
    4.5 本章小结
5 风电增速行星轮系主要构件的有限元分析
    5.1 引言
    5.2 增速行星轮系各个构件的运动与受力分析
        5.2.1 瞬心法计算行星轮系的传动比
        5.2.2 增速行星轮系结构简图与各个构件受力分析
    5.3 行星架的有限元分析
        5.3.1 行星架的受力分析
        5.3.2 单元的划分和约束的施加
        5.3.3 计算结果的分析
    5.4 太阳轮的有限元分析
        5.4.1 单元的选择和约束的施加
        5.4.2 计算结果的分析
    5.5 内齿圈的有限元分析
        5.5.1 单元的划分和约束的施加
        5.5.2 计算结果的分析
    5.6 齿轮的模态分析
        5.6.1 齿轮的模态分析
        5.6.2 齿轮的模态分析的有限元模型
        5.6.3 载荷施加
        5.6.4 模态分析结果
        5.6.5 结论分析
    5.7 风电增速行星轮系减振结构改进探讨
        5.7.1 行星轮结构改进探讨
        5.7.2 内齿圈结构改进探讨
    5.8 本章小节
6 结论
致谢
参考文献
附录Ⅰ
附录Ⅱ


【参考文献】：
期刊论文
[1]大型风电齿轮箱行星架结构分析及优化[J]. 张志宏,刘忠明,张和平,阳培.  机械设计. 2008(09)
[2]风力发电机组圆柱齿轮的故障振动分析[J]. 周培毅,张新燕.  华东电力. 2008(06)
[3]基于LS-DYNA的行星齿轮非线性动力学特性研究[J]. 范凤明,李振平,凌云.  车辆与动力技术. 2008(01)
[4]国内外风力发电概况及发展方向[J]. 关伟,卢岩.  吉林电力. 2008(01)
[5]风力发电齿轮箱设计制造技术的发展与展望[J]. 刘忠明,段守敏,王长路.  机械传动. 2006(06)
[6]基于ANSYS直齿圆柱齿轮有限元模态分析[J]. 叶友东,周哲波.  机械传动. 2006(05)
[7]多尺度法在阻尼多自由度系统中的应用[J]. 胡庆泉,陈立群.  振动与冲击. 2006(04)
[8]2K-H行星传动的修正扭转模型建立与固有特性分析[J]. 宋轶民,许伟东,张策,王世宇.  机械工程学报. 2006(05)
[9]裂纹对齿轮轮齿结构振动的影响[J]. 邵忍平,黄欣娜,李宗斌.  机械强度. 2004(06)
[10]行星齿轮传动的固有频率对设计参数的灵敏度分析[J]. 杨建明,张策.  机械设计. 2001(04)

博士论文
[1]基于相位调谐的直齿行星齿轮传动动力学理论与实验研究[D]. 王世宇.天津大学 2005

硕士论文
[1]风力发电增速装置的研究[D]. 佘勃强.西安理工大学 2008
[2]风力发电机增速装置的研究[D]. 肖英.哈尔滨工业大学 2006
[3]风力发电机组关键部件的有限元分析[D]. 许燕.新疆大学 2005
[4]行星齿轮传动动态特性的研究[D]. 王春光.中国舰船研究院 2005
[5]三环减速器承载能力研究与新产品系列设计[D]. 张俊.天津大学 2004
[6]行星齿轮传动系统动力学分析研究[D]. 万凯宇.南京航空航天大学 2004



本文编号：3555767