柔性銷軸式風電齒輪箱動力學研究.pdf

1、課題來源于國家“十一五”科技支撐計劃資助項目“高速、重載、精密機械傳動系統(tǒng)關鍵技術研究”(2006BAF01B07-02)及國家“十二五”科技支撐計劃課題“7MW級風電齒輪箱及主軸軸承產(chǎn)業(yè)化關鍵技術研究（2012BAA01B05）”。
　　隨著風力發(fā)電設備向單級大功率方向發(fā)展，更大功率風電齒輪箱的需求變的越來越迫切。剛性設計類型的齒輪箱不利于行星輪均載，對設計、制造及安裝要求高，因此在齒輪箱系統(tǒng)中增加柔性是一種重要的的選擇。在傳統(tǒng)

2、的風電齒輪箱設計中僅浮動太陽輪或行星架難以滿足大功率齒輪箱發(fā)展需求，而行星輪懸臂式柔性銷軸均載技術可以有效解決這個問題。同時，為獲得更大齒輪箱功率密度而增加行星輪個數(shù)時，往往受限于行星架跨坐支撐的位置約束，而懸臂式行星輪銷軸結構可減少跨坐式行星架的結構需要，更有利于增加行星輪個數(shù)和方便調(diào)整相位角。雖然行星輪懸臂式柔性銷軸的這些優(yōu)點使其具有較高的應用價值，但由于缺乏柔性銷軸類型行星傳動系統(tǒng)動力學研究，為此類復雜齒輪箱設計造成一定困難。論文

3、結合太陽輪浮動和銷軸柔性的準“雙浮動”風電齒輪箱的結構特點，利用動力學研究方法，對柔性銷軸式風電齒輪箱的均載、耦合特性、動態(tài)響應等展開研究，對于柔性銷軸式風電齒輪箱設計具有重要意義。
　　論文的主要內(nèi)容如下：
　?、俳⒍喔訕嫾娘L電齒輪箱行星級齒輪傳動系統(tǒng)動力學模型，對行星輪動態(tài)均載進行研究。基于能量法得到銷軸剛度與輪齒剛度計算公式，推導柔性銷軸誤差情況下的嚙合剛度與嚙合相位的時變函數(shù)。
　　②研究銷軸誤差與齒輪誤

4、差對動態(tài)均載影響。根據(jù)銷軸位置誤差與齒輪偏心誤差的激勵特征，綜合考慮銷軸剛度、外部載荷以及多銷軸誤差布置等影響因素，分析兩類誤差對行星齒輪動態(tài)載荷變化規(guī)律。
　?、刍谶吔鐓f(xié)調(diào)條件建立柔性銷軸式風電齒輪箱傳動系統(tǒng)耦合動力學模型，對系統(tǒng)存在的模態(tài)類別、模態(tài)應變能及動態(tài)響應進行研究，歸納總結出傳動系統(tǒng)中存在的五類模態(tài)特征，研究單級模態(tài)與耦合模態(tài)的異同、銷軸剛度對模態(tài)頻率的影響；研究模態(tài)應變能的分布規(guī)律及動態(tài)響應特征；研究設計參數(shù)對動態(tài)

5、響應的影響。
　?、芑趥鲃酉到y(tǒng)與箱體結構系統(tǒng)耦合邊界條件，建立包含箱體支撐剛度、輪齒嚙合接觸損失、軸承間隙的風電齒輪箱系統(tǒng)非線性動力學模型，對其固有特性、動態(tài)響應、非線性規(guī)律展開研究，結合有限單元法得到齒輪箱體表面的振動特征。
　?、菰诖罱ǖ娘L電齒輪箱傳動試驗臺上對柔性銷軸式風電齒輪箱動態(tài)均載進行試驗，研究不同載荷作用下行星級齒輪的動態(tài)載荷分布規(guī)律；對不同載荷下的齒輪箱振動特性進行測試，得到齒輪箱振動響應特征。驗證理論分析