风机增速器斜齿轮啮合载荷及齿向修形的研究

发布时间：2020-04-16 10:43

【摘要】： 随着风力发电向大功率发展，对风力发电机组动力装置增速器提出了更高的要求。深入研究风力发电机组增速器齿轮传动系统，特别是斜齿轮修形技术，对提高增速器齿轮传动的承载能力与传动平稳性有理论指导意义。 本文针对大重减速机厂引进的兆瓦级风力发电机组增速器齿轮传动系统进行消化研究，提出一种多齿对啮合斜齿轮齿向修形技术，为开发更大功率的风机增速器提供技术支持。根据斜齿轮啮合原理在ANSYS中建立斜齿轮三维参数化有限元分析模型，并采用接触方法对斜齿轮啮合载荷进行分析，在此基础上结合齿轮共轭啮合原理提出一种斜齿轮螺旋角修形方案。 首先，介绍了有限元接触分析理论，为增速器斜齿轮啮合载荷的接触分析提供理论基础。根据渐开线齿轮啮合原理推导出渐开线方程、渐开螺旋面方程、齿根过渡曲线方程及其重合度方程，以此为基础在有限元分析软件ANSYS中采用APDL建立斜齿轮三维参数化有限元模型，编写VB程序对有限元模型进行接触面网格细化和轮齿修补操作，并建立接触分析的接触对，施加约束及载荷。 然后，结合啮合斜齿轮的变形协调条件和力平衡条件建立节点力和啮合变形的线性方程，从理论上分析斜齿轮的啮合载荷分布，在此基础上利用ANSYS有限元接触分析计算斜齿轮多对齿啮合的齿间载荷分配和齿面啮合载荷分布，通过对比分析确定斜齿轮啮合过程中存在偏载现象，并分析了接触参数的选取对分析结果的影响。 最后，根据斜齿轮共轭啮合原理分析存在偏载的原因，提出齿向修形方案——螺旋角修形。采用有限元接触法对斜齿轮螺旋角修形量进行优化分析，确定最佳螺旋角修形量，并对螺旋角修形前后的强度进行了分析对比。分析结果表明：斜齿轮啮合载荷分布在螺旋角修形后得到很大改善，传动质量有很大提高，证明本文采用有限元接触分析进行螺旋角修形是可行的。 对增速器斜齿轮载荷分布和齿向修形的研究对进一步研究渐开线斜齿轮传动的运动性能和综合轮齿修形都具有参考价值和指导意义。
【图文】：

大齿轮和齿轮轴可视为等向性材料，，在ANSYS中选择IsotroPic等向性材料。材料为合金钢，弹性模量E;一 EZ==2.06x10，Mpa，泊松比召1一群 2==0.3，ANSYS中材料属性的设置如图3.9所示。根据弹性力学，剪弹性系数G与杨氏弹性模量E以及泊松比拜的关系如下:G二E2(1+;) (3.20)计算得:G· 7.6923x104MPa，大齿轮和齿轮轴齿轮均选用合金钢17CrNIMo6.叫困瑙物巡脚咧侧麟咖翻姗鹭黔考贫一月功时娜如睡少晰叫卿咖吟加啤钾脚触心“’护_一城颐呷吟‘些二之二毕口.目四例哈浑_一朴3三叫。‘_一1一~一!Hol图3.9材料属性 Fig.3.9Theattributeofthematerial3.2.3斜齿轮参数化模型的建立在ANSYS中采用APDL参数化语言建立斜齿轮模型，它与实体建模的不同就是模型的各种尺寸由参数表示，修改模型时只需改变模型对应的参数就可，非常方便。而且参数化模型是通过程序的编写生成的，与界面操作相比其建模效率较高。它的建模思想与其他常用的实体三维造型软件的建模思想是一致的，首先根据上文的渐开线曲线方程生成端面的渐开线齿廓，生成轮齿的个数根据需要设定，并根据计算的过渡圆弧半径生成对应的过渡圆弧

大连理_!:大学硕十学位论文根据图3.10生成的端面齿廓线生成端面齿廓面，由于斜齿轮齿向修形需要综合考虑轴变形的影响，所以建立端面模型时还应生成所有轴径的圆周线，以便拖拉(Extrude)生成各个轴段的有限元模型。为了减小有限元网格的规模，在不影响有限元精度的情况下，根据斜齿轮啮合重合度为4.4，即斜齿轮最多会有5个轮齿同时参与啮合，在建立有限元模型时斜齿轮保留其中的5个轮齿。由于斜齿轮啮合时单面接触，为了细化网格的需要
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH132.41

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本文编号：2629691