大型风电机增速齿轮非线性动力学接触分析

发布时间：2017-05-11 11:08

  本文关键词：大型风电机增速齿轮非线性动力学接触分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：风电增速齿轮箱是风机传动系统中的关键组件,在极端工况条件下，风电增速齿轮的损坏是导致风力发电增速齿轮箱不能正常运行的最主要原因，因而对风电增速齿轮在啮合传动过程中的接触性能进行研究是非常必要的。本文利用有限元数值法对大型风力发电齿轮增速齿轮进行了有限元接触分析。 本文首先介绍了进行风电增速齿轮有限元接触分析时所用的解析方法和数值解法，并对有限单元数值法和有限元接触分析方法的基础理论和求解基本计算过程进行了主要的探讨，介绍了ANSYS中用于风电增速齿轮的接触类型、接触方式以及接触算法。 其次，用Pro/Program的参数化设计方法精确地建立风电增速齿轮箱中输出级上太阳齿轮和行星齿轮的三维几何模型，，并对其模型进行虚拟装配和动态仿真。 然后，对风电增速齿轮进行Hertz计算和运用ANSYSWorkbench对风电增速齿轮进行有限元接触静力学分析，然后对Hertz计算和有限元数值法计算的结果进行对比，验证了利用有限元数值方法进行对风电齿轮的接触静力学分析计算时所建立的风电增速齿轮有限元模型和边界条件是正确的。 最后，运用显式动力学有限元接触分析方法对风电增速齿轮在啮合传动过程中的接触性能进行接触分析，分析了在动态啮合传动过程中齿根应力、啮合力产生波动和齿宽方向接触应力分布不均匀的原因，对齿根应力、啮合力和齿宽方向接触应力进行分析，有助于解决在设计生产中产生的风电增速齿轮轮齿断裂、振动噪声等结构的损坏，对风电增速齿轮结构的设计与分析具有一定的参考。
【关键词】：风力机 增速齿轮 非线性动力学 接触分析 FEM
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-5
• 目录5-7
• 第一章 绪论7-16
• 1.1 选题背景与意义7-9
• 1.2 国内外发展现状况9-14
• 1.2.1 国内外风力发电发展状况9-12
• 1.2.2 风电齿轮箱的国内外研究现状12-14
• 1.2.3 齿轮有限元接触分析的研究现状14
• 1.3 本论文的内容及研究的意义14-16
• 1.3.1 研究的主要内容14-16
• 第二章 风电增速齿轮接触理论及其有限元基础16-23
• 2.1 风电增速齿轮的基本接触理论16-18
• 2.2 接触分析有限元法基础18-21
• 2.2.1 有限单元法基本概念18-19
• 2.2.2 非线性接触有限元分析19-21
• 2.3 ANSYS接触分析21-22
• 2.3.1 ANSYS的接触类型与接触方式21
• 2.3.2 ANSYS的接触算法21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 风电增速斜齿轮有限元模型的建立23-37
• 3.1 引言23-24
• 3.1.1 选择参数化建模软件23
• 3.1.2 Pro/Engnieer概述23-24
• 3.2 风电增速斜齿轮参数化建模24-36
• 3.2.1 风电增速齿轮齿廓设计25-29
• 3.2.2 Pro/Engnieer中风电增速齿轮建模过程29-34
• 3.2.3 风电增速齿轮实体模型装配与动态仿真34-35
• 3.2.4 集成软件接口35-36
• 3.3 本章小结36-37
• 第四章 风电增速齿轮有限元接触静力学分析37-48
• 4.1 有限元实体模型的建立37
• 4.2 风电增速齿轮接触静力分析37-44
• 4.3 赫兹值计算44-45
• 4.4 计算结果分析45-46
• 4.5 本章小结46-48
• 第五章 风电增速齿轮啮合传动的动态接触分析48-61
• 5.1 显式积分法有限元理论48-49
• 5.2 风电增速齿轮实体模型的创建49-50
• 5.3 齿轮副动力啮合接触有限元分析50-61
• 5.3.1 模型单元的选择50
• 5.3.2 模型单元算法及材料属性的设置50
• 5.3.3 模型的网格化50-51
• 5.3.4 模型的接触和载荷的处理51-52
• 5.3.5 求解52-53
• 5.3.6 计算结果分析53-59
• 5.3.7 结束语59-61
• 第六章 总结与展望61-62
• 参考文献62-66
• 在读期间发表论文66-67
• 致谢67

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