齿轮连杆机构在风电增速器中应用的理论研究

发布时间：2017-04-05 07:14

  本文关键词：齿轮连杆机构在风电增速器中应用的理论研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前,风电增速传动装置多由定轴轮系和多级行星轮系组合而成,该种装置结构复杂,其传动链较长,由于啮合的齿轮对数较多,导致机械效率偏低;在高速、重载的场合下,其发热大,故障率很高。目前国内风电机组中众多部件的设计和关键技术仍然依赖于国外,国产化程度低,故亟需自主开发研究新的风力发电增速装置系统,用以解决制约风电发展中的技术问题。课题拟在对齿轮连杆机构的构型、运动性能、动力性能特别是机械效率理论研究的基础上,期望寻找到特别适用于风电增速装置的一类齿轮连杆机构,研究齿轮连杆机构用作风机增速机构的可能性,并构建其在风电增速器中应用的完善理论体系,为齿轮连杆机构的应用探索一条新途径。论文的研究内容及主要结论如下:其一,分析了齿轮连杆机构的传动比等运动特性,发现内啮合型式下的两种机构——内、外平动齿轮机构的传动比更大、结构更紧凑且运转平稳性能更优,故选择其为增速机构的初选型;同时,为消除初选机构运动不确定性的影响,提出了采用三环或多环结构型式的改善方法;其二,采用啮合功率法,对初选机构的啮合效率进行了分析和比较,结果表明,外平动齿轮机构的啮合效率更高,故选定其为增速机构的终选型;并得出了新型风电增速装置的整机效率达94.12%的结论;其三,建立了增速机构的力学理论模型,其中,对齿环板和三轴(输入轴、输出轴和支撑轴)的受力情况进行了详细分析;同时,分析了该机构的平衡性能,得出了其满足静平衡、但不满足动平衡的结论,其惯性力偶矩在机架上的平衡需综合考虑各实际工况的影响;其四,分析了齿轮啮合传动的干涉限制条件和装配条件,并根据风机性能等参数,对主要零部件进行了设计及强度校核,最后,完成了新型风电增速器的结构设计,使课题的理论成果变为现实。
【关键词】：齿轮连杆机构 传动比 效率 力学模型 风电增速器
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 课题研究的背景和意义9
• 1.2 国内外研究现状9-14
• 1.2.1 风力发电增速机构的现状及常见故障9-11
• 1.2.2 齿轮连杆机构的理论及应用研究概述11-14
• 1.3 研究的主要内容及研究目标14
• 1.3.1 研究内容14
• 1.3.2 研究目标14
• 1.4 拟解决的关键问题14-15
• 1.5 本文的特色和创新之处15-16
• 2 齿轮连杆机构的运动性能分析16-24
• 2.1 机构的组成规则16-17
• 2.2 机构的传动比及主从动件的选择分析17-21
• 2.2.1 外啮合型式的传动比及主从动件的选择分析18-20
• 2.2.2 内啮合型式的传动比及主从动件的选择分析20-21
• 2.3 机构型的初选及其结构变异21-22
• 2.4 初选机构的运动不确定性分析及改善方法22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 3 齿轮连杆机构的机械效率分析24-35
• 3.1 效率计算模型的建立24
• 3.2 齿轮连杆机构的啮合效率分析24-32
• 3.2.1 内平动齿轮机构的啮合效率计算公式推导24-28
• 3.2.2 外平动齿轮机构的啮合效率计算公式推导28-30
• 3.2.3 内、外平动齿轮机构的啮合效率比较及相关结论30-32
• 3.3 机构型的选定及整机机械效率分析32-34
• 3.3.1 确定作为增速机构的一种齿轮连杆机构32-33
• 3.3.2 增速机构的整机效率分析33-34
• 3.4 本章小结34-35
• 4 增速机构的力学理论建模35-52
• 4.1 研究机构力分析的目的及方法35
• 4.2 增速机构的基本结构及工作原理概述35-37
• 4.3 机构内齿环板的受力分析37-43
• 4.3.1 内齿环板的力学建模37-39
• 4.3.2 啮合力表达式的确定39-41
• 4.3.3 转臂轴承对内齿环板力表达式的确定41-43
• 4.4 机构各轴的受力分析43-47
• 4.4.1 输入轴的受力分析43-44
• 4.4.2 输出轴的受力分析44-46
• 4.4.3 支撑轴的受力分析46-47
• 4.5 机构的平衡性能分析47-51
• 4.5.1 机构平衡的目的47-48
• 4.5.2 机构的惯性载荷分析48-51
• 4.6 本章小结51-52
• 5 风电增速器的结构设计52-75
• 5.1 增速传动装置的设计步骤52-53
• 5.2 齿轮传动的限制条件53-57
• 5.2.1 啮合传动中几何尺寸的限制条件53-55
• 5.2.2 齿轮装配的限制条件55-57
• 5.3 齿轮的结构设计及校核57-64
• 5.3.1 啮合传动参数的确定及干涉限制条件的检验58-61
• 5.3.2 外齿轮、内齿环板的结构设计61-62
• 5.3.3 齿轮传动的强度校核62-64
• 5.4 轴的结构设计及校核64-71
• 5.4.1 输入轴的结构设计及校核64-67
• 5.4.2 输出轴的结构设计及校核67-69
• 5.4.3 支撑轴的结构设计及校核69-71
• 5.5 偏心套的结构设计及校核71-72
• 5.6 整机装配及其润滑、冷却方式简述72-74
• 5.7 本章小结74-75
• 结论75-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-81
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果81

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 程国明;郑耘;;对齿轮材料的研究[J];消费导刊;2010年08期

2 М.П.НОВИКОВ ,程┌

本文编号：286688