大兆瓦風電齒輪箱關鍵零部件結(jié)構(gòu)輕量化設計.pdf

1、風電齒輪箱是風電機組的核心部件。隨著風電機組單機容量的不斷增加，它在滿足大傳遞功率的前提下，對自身體積和結(jié)構(gòu)提出更為嚴格的要求。這使得以經(jīng)驗為主導的傳統(tǒng)齒輪箱的設計方法已逐漸無法滿足大兆瓦級風電齒輪箱的設計要求，而運用有限元分析、拓撲優(yōu)化及尺度優(yōu)化等現(xiàn)代結(jié)構(gòu)設計方法對風電齒輪箱關鍵零部件進行設計，可大大縮短設計周期，提高企業(yè)的核心競爭力。鑒于此，本文結(jié)合課題內(nèi)容，研究大兆瓦風電齒輪箱關鍵零部件的性能分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計，具體的研究內(nèi)容如下

2、:
　　(1)結(jié)合設計條件，從速比、承載能力與空間體積等角度對多種方案展開分析，確定RR型功率分流傳動方案;基于此對其運動構(gòu)件傳動特性及固定構(gòu)件的靜力學特性展開研究。
　　(2)基于RR型傳動方案特點確定行星架及前機體為風電齒輪箱的關鍵零部件。以此為研究對象，結(jié)合有限元理論，分析零部件在傳動系統(tǒng)中的受載分布和約束狀況，建立有限元模型;分析靜態(tài)結(jié)構(gòu)特性，并對影響關鍵零部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)展開靈敏度分析。
　　(3)依據(jù)結(jié)構(gòu)性能

3、分析結(jié)果，提出風電齒輪箱關鍵零部件的拓撲優(yōu)化性能指標。基于多位置工況，對行星架及前機體分別建立以加權應變能及靜動態(tài)耦合特性為優(yōu)化目標的拓撲優(yōu)化模型，根據(jù)拓撲優(yōu)化傳力路徑設計其概念模型。
　　(4)基于位移、第一主應力、剛質(zhì)比等指標對行星架概念模型進行性能分析，確定以曲面結(jié)構(gòu)作為行星架尺度優(yōu)化設計對象，對其進行尺度優(yōu)化設計;建立以關鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)為優(yōu)化變量的雙目標尺度優(yōu)化模型。通過靈敏度分析確定優(yōu)化參數(shù)最佳組合方案。
　　對比原始