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研讨行星大型偏航变桨齿轮箱轻量化设计技术硕士论文
的校核计算41-422.4.2.2 齿根弯曲强度的校核计算42-442.5 本章小结44第三章 高功率密度偏航变桨齿轮箱设计技术探讨44-573.1 设计要求453.2 建立优化数学模型45-503.2.1 选定设计变量45-463.2.2 确定目标函数46-483.2.2.1 强度函数473.2.2.2 体积函数47-483.2.3 确定约束条件48-503.4 优化策略50-543.4.1 复合形法的基本思想
摘要:偏航变桨齿轮箱作为偏航系统和变桨系统的关键部件,其性能和运转可靠性直接影响风电机组的运转质量和发电效率。由于工况的特殊性,偏航变桨齿轮箱在结构和性能上都有很高的要求。设计上不仅要求承载能力强、无维修工作寿命长,更关键的是还要求体积小、重量轻、结构紧凑。目前,国内大功率风力发电机组用偏航变桨齿轮箱大多采取多级行星齿轮传动结构。本论文结合其利用工况,针对风电偏航变桨齿轮箱轻量化和高可靠性设计要求,对行星齿轮箱的关键技术进行了探讨,主要完成了以下工作:1.浅析了行星齿轮传动系统轮齿啮合作用力及基本构件上的转矩,浅析了行星轮轴承及基本构件轴上的作用力;依据国家标准《渐开线圆柱齿轮承载能力计算策略》(GB3480-1997),结合行星齿轮传动的自身特点,浅析了行星齿轮传动的承载能力计算策略,为后续的探讨提供论述基础。2.在满足传动系统中零件的强度、利用寿命等条件下,以追求功率密度最大为准则,采取多目标设计,建立了偏航齿轮箱参数优化模型,通过编程对其关键传动参数进行了优化。3.正确预测轴承寿命不仅是确保传动系统正常工作的关键,同时对传动系统结构尺寸也有着重要影响;本论文结合标准ISO281:2007《Rolpngbearings-Dynamic load ratings and rating pfe》,对滚动轴承的扩展寿命计算策略、修正系数计算策略进行了探讨,对影响轴承寿命的主要因素进行了深入浅析。4.建立了单臂行星架的有限元模型,浅析了结构参数对单臂行星架强度、刚度的影响;给出了单臂行星架沿轴向、径向方向强度和刚度的大致分布规律;比较浅析了单臂行星架圆形结构和三角形结构的应力和变形情况。5.针对双臂行星架的有限元模型,浅析了连接板厚度、输入端侧板厚度等结构参数对双臂行星架强度和刚度的影响情况;对同规格的单、双臂行星架就强度、刚度和质量方面进行了综合比较浅析。6.构建了多级行星齿轮箱的箱体装配体模型,以SopdWorks Simulation为浅析平台,对箱体的应力、变形、模态等动静态特性进行了探讨,为箱体的轻量化设计提供依据。 关键词:偏航变桨齿轮箱论文 行星传动论文 高功率密度论文 轴承扩展寿命论文 有限元浅析论文
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    摘要5-7

    ABSTRACT7-17

    第一章 绪论17-29

    1.1 风力发电进展概述17-20

    1.1.1 国内外风电进展近况17-18

    1.1.2 风电技术的近况及进展走势18-20

    1.2 偏航变桨齿轮箱的探讨近况20-24

    1.3 课题的探讨背景及作用24-27

    1.4 主要探讨内容27-29

    第二章 行星齿轮传动系统设计计算策略29-44

    2.1 行星齿轮传动受力浅析29-32

    2.1.1 普通圆柱齿轮传动作用力浅析29-31

    2.1.2 行星齿轮传动各构件作用力浅析31-32

    2.2 行星传动基本构件上的转矩浅析32-34

    2.3 行星轮轴承及基本构件轴上的作用力浅析34-36

    2.3.1 行星轮轴承上的作用力浅析34-36

    2.3.2 基本构件轴上的作用力浅析36

    2.4 行星齿轮传动承载能力计算36-44

    2.4.1 主要参数的初步确定37-41

    2.4.1.1 按齿面接触强度初算小齿轮的分度圆直径37

    2.4.1.2 按轮齿弯曲强度初算齿轮的模数37-38

    2.4.1.3 NGW 型行星传动案例设计策略38-39

    2.4.1.4 轮齿齿数的确定39-41

    2.4.2 强度的校核计算41-44

    2.4.2.1 齿面接触强度的校核计算41-42

    2.4.2.2 齿根弯曲强度的校核计算42-44

    2.5 本章小结44

    第三章 高功率密度偏航变桨齿轮箱设计技术探讨44-57

    3.1 设计要求45

    3.2 建立优化数学模型45-50

    3.2.1 选定设计变量45-46

    3.2.2 确定目标函数46-48

    3.2.2.1 强度函数47

    3.2.2.2 体积函数47-48

    3.2.3 确定约束条件48-50

    3.4 优化策略50-54

    3.4.1 复合形法的基本思想51

    3.4.2 复合形法的算法步骤51-52

    3.4.3 复合形法的程序框图52-54

    3.5 优化结果处理及浅析54-56

    3.5.1 优化程序实现54

    3.5.2 优化参数圆整54-55

    3.5.3 实例计算及结果浅析55-56

    3.6 本章小结56-57

    第四章 风电轴承扩展寿命计算策略探讨57-70

    4.1 轴承寿命计算策略57-6

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