风力发电机组齿轮箱强度可靠性优化研究

发布时间：2017-03-30 18:03

  本文关键词：风力发电机组齿轮箱强度可靠性优化研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着全球可再生能源市场的迅速发展，，风力发电逐渐成为能源工业新的增长点。齿轮箱作为风电机组中重要的组成部件之一，其可靠性对整个系统有着至关重要的影响。随着风电机组向大功率发展，体积问题日益凸显，优化设计己成为降低风力发电成本的有效手段。论文围绕如何在保证齿轮箱可靠性的同时，尽量减轻齿轮箱的体积展开了研究。 论文分析了齿轮箱的故障模式及影响，确定了齿轮箱的主要失效零件，建立了主要失效零件以及齿轮系的可靠性评估模型。以可靠度最大和体积最小为目标函数，建立了齿轮系的参数优化模型。以MATLAB为工具，采用遗传算法结合罚函数法求解优化模型，并得到了最优解。对优化前后的齿轮系进行了可靠性评估，评估结果显示优化解更合理。针对优化后的齿轮系，对行星架进行了模糊可靠性优化设计。把失效事件拓展为双向模糊事件，利用导出的模糊可靠度计算公式，对行星架进行了模糊可靠性评估，评估结果显示优化参数在减轻体积的同时，也满足了可靠性要求，并与传统可靠性设计准则的计算结果进行了比较，结果显示论文改进的设计准则更符合实际工况。为了验证可靠性优化的分析结果，并弥补应力—强度“干涉”模型的不足，采用蒙特卡洛法对齿轮系和行星架进行了可靠度随机模拟，以蒙特卡洛法的计算结果验证齿轮系优化结果的正确性和提出的行星架模糊可靠性设计准则的合理性。
【关键词】：风力发电 齿轮箱 可靠性 优化设计 蒙特卡洛法
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM315;TH132.46
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 论文的背景9-10
• 1.2 论文的研究意义和目的10
• 1.3 齿轮箱技术的国内外发展动态10-11
• 1.4 齿轮箱可靠性优化技术的研究动态11-12
• 1.5 论文的研究内容12-13
• 第2章 齿轮箱可靠性评估模型的建立13-24
• 2.1 齿轮箱传动系统的物理模型13
• 2.2 齿轮箱故障模式及影响分析13-15
• 2.3 零件的可靠性计算模型15-17
• 2.3.1 统计量计算可靠度15
• 2.3.2 蒙特卡罗法计算可靠度15-17
• 2.4 齿轮系的可靠性评估模型17-20
• 2.4.1 齿轮的可靠性评估模型17-19
• 2.4.2 齿轮系的可靠性评估模型19-20
• 2.5 行星架的模糊可靠性评估模型20-24
• 第3章 齿轮箱可靠性优化模型的建立24-32
• 3.1 多目标优化设计方法简介24-25
• 3.2 齿轮系可靠性优化模型的建立25-29
• 3.2.1 目标函数的确定25-26
• 3.2.2 设计变量的确定26
• 3.2.3 约束条件的确定26-29
• 3.3 行星架可靠性优化模型的建立29-32
• 第4章 齿轮箱可靠性优化模型的求解32-39
• 4.1 遗传算法简介32-33
• 4.2 齿轮系的参数计算与受力分析33-35
• 4.3 基于遗传算法的齿轮系可靠性优化模型求解35-37
• 4.3.1 线性加权和法处理目标函数35-36
• 4.3.2 配合罚函数法的约束处理36
• 4.3.3 齿轮系可靠性优化模型求解36-37
• 4.4 基于遗传算法的行星架可靠性优化模型求解37-39
• 第5章 齿轮箱的可靠性优化结果的评估与验证39-58
• 5.1 齿轮箱可靠性优化结果的评估39-46
• 5.1.1 修正系数和变异系数的确定39-43
• 5.1.2 齿轮系的可靠性评估43-44
• 5.1.3 行星架的可靠性评估44-46
• 5.2 齿轮箱可靠性优化结果的验证46-58
• 5.2.1 齿轮系可靠性优化结果的验证46-57
• 5.2.2 行星架可靠性优化结果的验证57-58
• 第6章 结论与展望58-60
• 6.1 结论58
• 6.2 展望58-60
• 参考文献60-64
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果64-65
• 致谢65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 王得胜;王智圣;王占奎;;齿轮参数的优化与参数化绘图程序研究[J];机械设计与制造;2006年02期

2 刘忠明;段守敏;王长路;;风力发电齿轮箱设计制造技术的发展与展望[J];机械传动;2006年06期

3 王晶晶;吴晓铃;;风电齿轮箱的发展及技术分析[J];机械传动;2008年06期

4 秦大同;周志刚;杨军;陈会涛;;随机风载作用下风力发电机齿轮传动系统动态可靠性分析[J];机械工程学报;2012年03期

5 朱文予,陈心昭,董玉革,胡洪涛,马少华;HZT 型工程机械行星减速器可靠性优化设计[J];机械工程学报;1998年01期

6 王茂胜;;兆瓦级风电齿轮箱行星架轴承的选择[J];宁夏机械;2011年01期

7 赵丹;陈寿焕;陈其廉;;基于蒙特卡洛法的齿轮可靠性设计[J];应用科技;2007年08期

8 韩翔;2K-H行星减速器可靠性优化设计[J];重型机械;2003年05期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 陈涛;小样本条件下风电齿轮传动系统动态可靠性预测方法[D];大连理工大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 唐飞熊;兆瓦级风力发电机齿轮传动系统的动力学特性和可靠性研究[D];重庆大学;2011年

2 陈亮;基于动力学的土压平衡盾构减速器齿轮传动系统可靠性评估及参数优化设计[D];重庆大学;2011年

3 孙志国;基于遗传算法的谐波齿轮传动参数优化设计与虚拟设计[D];四川大学;2006年

4 董进朝;大型风电齿轮箱关键设计技术研究[D];机械科学研究总院;2007年

5 古西国;兆瓦级风力发电机齿轮传动系统耦合振动分析及优化设计[D];重庆大学;2008年

6 郭晓伟;兆瓦级风电齿轮箱结构轻量化研究[D];大连理工大学;2012年

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本文编号：277712