基于ADAMS的风电齿轮箱动力学仿真分析

发布时间：2017-04-11 22:10

  本文关键词：基于ADAMS的风电齿轮箱动力学仿真分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：风电齿轮箱是一个多体耦合,周期时变的复杂系统,在正式投入运行前需要进行实物样机试验和全尺寸基准型号的场地验证。为降低产品开发风险与成本,本论文以超大型8MW级风电齿轮箱系统为研究对象,运用现代仿真方法建立刚柔耦合的动力学模型,研究系统的动态应力应变、振动和均载等动力学性能。 针对对超大型8MW风电机组传动系统进行了设计与分析,确定了两点式支撑半直驱紧凑型结构和功率分流型齿轮箱传动构型,并通过轮系受力分析研究了齿轮箱功率流流向及分配情况,分析了新型大功率风电机组传动系统的结构特点及优势；基于UG建立了8MW风电齿轮箱实体模型,基于ADAMS对实体模型施加约束,并建立齿轮接触模型,将箱体、高速级齿轮和行星架柔性化,建立了刚柔耦合的动力学模型。 通过齿轮转速和啮合力分析,验证了风电齿轮箱系统动力学模型的有效性和可靠度,并依据仿真结果数据进行了齿轮强度校核；分析了系统运行过程中箱体和行星架的动态应力应变分布情况,并针对薄弱环节进行了应力应变变化规律研究；通过齿轮振动频率分析,确定了系统振动产生机理,采用模态分析方法研究了柔性体固有振动特性,在箱体表面合理布置测点,分析了箱体振动响应。 行星传动系统的均载性能对风电齿轮箱运行时的平稳性和可靠性影响较大,通过提取齿轮啮合力仿真结果数据,计算每个齿频周期均载系数,并进行数据拟合输出均载系数变化曲线,分析了系统均载性能；根据系统自身结构特点,采取中心构件浮动的均载措施,有效提高了系统均载性能；研究了系统转速和轮齿啮合刚度对均载性能的影响。 本文基于ADAMS建立的风电齿轮箱动力学模型能够在产品设计阶段对其进行全方位的测试和评估,准确预测系统动力学性能,对于提高风电机组设计水平,降低研发成本,提高研发效率具有重要的理论意义和工程应用价值。
【关键词】：风电齿轮箱 ADAMS 动力学 仿真 均载
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 课题背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.2.1 虚拟样机技术发展概况10-11
• 1.2.2 齿轮系统动力学研究概况11-12
• 1.2.3 风电齿轮箱动力学特性研究概况12-13
• 1.2.4 行星传动均载研究概况13
• 1.2.5 课题组研究基础13-14
• 1.3 本文研究方法14
• 1.4 本文研究内容14-16
• 2 8MW风电机组传动系统设计与分析16-21
• 2.1 主传动链布置型式16-17
• 2.2 齿轮箱传动构型17-18
• 2.3 轮系功率流分析18-20
• 2.4 传动系统结构设计20
• 2.5 本章小结20-21
• 3 风电齿轮箱系统动力学模型建立21-33
• 3.1 ADAMS软件及其基本算法21-24
• 3.1.1 动力学方程的建立21-23
• 3.1.2 动力学方程的求解23-24
• 3.2 多刚体动力学模型建立24-29
• 3.2.1 实体模型与数据转换24
• 3.2.2 齿轮接触动力学模型24-27
• 3.2.3 轴承模拟27-28
• 3.2.4 施加约束28-29
• 3.3 刚柔耦合动力学模型建立29-32
• 3.3.1 关键部件柔性体的创建30-32
• 3.3.2 刚柔耦合动力学模型32
• 3.4 本章小结32-33
• 4 风电齿轮箱系统动力学分析33-66
• 4.1 齿轮传动的转速验证33-35
• 4.2 齿轮啮合力分析35-39
• 4.2.1 齿轮传动的啮合力验证35-38
• 4.2.2 齿轮强度校核38-39
• 4.3 箱体动态应力应变分析39-43
• 4.3.1 最大应力应变40-41
• 4.3.2 危险节点应力应变变化规律41-42
• 4.3.3 应力应变分布42-43
• 4.4 行星架动态应力应变分析43-47
• 4.4.1 最大应力应变43-44
• 4.4.2 危险节点应力应变变化规律44-45
• 4.4.3 应力应变分布45-47
• 4.5 系统振动分析47-65
• 4.5.1 系统动态激励分析47
• 4.5.2 齿轮传动的振动分析47-50
• 4.5.3 柔性体模态分析50-60
• 4.5.4 箱体振动响应分析60-65
• 4.6 本章小结65-66
• 5 行星传动系统均载特性研究66-72
• 5.1 均载系数定义及其计算66-67
• 5.2 电齿轮箱系统均载性能分析67-69
• 5.3 系统转速对均载性能影响69-70
• 5.4 轮齿啮合刚度对均载性能影响70-71
• 5.5 本章小结71-72
• 结论与展望72-74
• 结论72-73
• 展望73-74
• 参考文献74-77
• 致谢77-78

【参考文献】

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本文编号：300091