基于有限元法的風力發(fā)電機齒輪傳動系統(tǒng)動態(tài)特性研究及優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、增速傳動齒輪箱是風力發(fā)電機中最重要的組成部件之一，其工作性能對整個系統(tǒng)有著至關(guān)重要的影響。隨著風力發(fā)電機單機功率的不斷提高，以及齒輪箱所處的高空支架和變載荷工況等惡劣的運行環(huán)境，對齒輪傳動系統(tǒng)的設(shè)計、制造、安裝等提出了特殊要求，其動力學(xué)行為的研究已經(jīng)成為國內(nèi)外關(guān)注的熱點課題。由于我國國產(chǎn)風力發(fā)電機齒輪箱的振動噪聲普遍比國外產(chǎn)品嚴重，因此齒輪傳動的振動和噪聲研究便成為風力發(fā)電設(shè)備國產(chǎn)化中亟待解決的重要課題之一。
　　論文課題受國家自

2、然科學(xué)基金項目和國家支撐計劃項目資助，以1.5MW風力發(fā)電機齒輪傳動系統(tǒng)為研究對象，在全面考慮風力發(fā)電機齒輪箱系統(tǒng)在運行過程中的內(nèi)部激勵和由風速變化引起的外部激勵的情況下，通過有限元方法對風力發(fā)電機增速箱系統(tǒng)進行了動態(tài)特性研究，對風力發(fā)電機增速箱的設(shè)計和振動噪聲的控制具有重要的理論價值和指導(dǎo)意義。
　　具體的研究工作如下：
　?、儆糜邢拊ń⒘税X輪副、傳動軸和箱體的齒輪系統(tǒng)完整的動力學(xué)模型，該模型較好地反映了齒輪傳動系

3、統(tǒng)各部分的動態(tài)耦合效應(yīng)。
　?、谌嫜芯苛她X輪系統(tǒng)振動和噪聲的產(chǎn)生機理，用有限元分析方法和誤差近似等效方法模擬了齒輪嚙合時的內(nèi)部激勵，并給出了由風速變化引起的外部激勵，為齒輪系統(tǒng)振動響應(yīng)分析作好了準備。
　?、塾肐-DEAS軟件對風力發(fā)電機齒輪箱系統(tǒng)進行了有限元模態(tài)分析，得到了系統(tǒng)的前10階固有特性。分析結(jié)果表明在使用過程中不會發(fā)生共振現(xiàn)象。
　?、苋婵紤]風力發(fā)電機齒輪傳動系統(tǒng)的內(nèi)部激勵和外部激勵，利用振型疊加法對齒

4、輪箱系統(tǒng)進行了振動響應(yīng)有限元數(shù)值模擬，得出在動態(tài)激勵下齒輪箱的振動時域響應(yīng)，結(jié)果具有良好規(guī)律性，增速箱的振動烈度為0.6026，表明齒輪箱振動情況良好，符合風力發(fā)電機的使用要求。
　?、菰谇蟮孟到y(tǒng)振動響應(yīng)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用結(jié)構(gòu)噪聲分析方法，預(yù)估系統(tǒng)在計算點的結(jié)構(gòu)噪聲。計算結(jié)果證明，結(jié)構(gòu)噪聲的峰值發(fā)生在齒輪傳動系統(tǒng)的嚙合頻率的倍頻處。
　?、抟哉駝蛹铀俣茸钚槟繕?，以動應(yīng)力和位移為約束條件對齒輪傳動系統(tǒng)進行了動力響應(yīng)優(yōu)化設(shè)計，分析