风电齿轮箱行星轮系构件均载与应力特性分析

【摘要】：行星轮系构件设计与风电齿轮箱的性能密切相关,其均载性能直接影响齿轮箱传动的平稳性及工作的可靠性。本文从设计角度出发研究了行星齿轮传动的均载性能,分析了行星轮系各构件的主要误差独立变化时对均载系数的影响,并针对750kW风电机组计算了其行星齿轮传动系统的均载系数。 行星齿轮传动中,行星轮与行星架受载荷影响产生的变形对系统的均载性能影响较大,但以往缺乏相关的设计方法支持,针对此问题本文对行星轮及行星架进行了应力及变形分析。对于行星轮,其轮缘的变形将会造成轮齿的变形,从而影响啮合力沿齿宽方向的均匀分布,同时,轮缘的变形也影响着系统的均载性能。本文基于弹性理论推导了行星轮轮缘应力的计算公式,分析了轮缘最大环向应力随轮缘厚度增加时的变化趋势,并通过有限元法分析了轮缘最大环向变形随轮缘厚度增加时的变化趋势,从而对理论分析结果的有效性进行验证。 行星架是风电机组行星齿轮传动乃至整个齿轮箱传动中受载最大的构件,有必要对其进行力学分析。分析结果表明,行星架应力值较小而变形量较大,弹性变形有利于提升系统的均载性能,但较大变形对啮合轮齿齿宽方向的载荷均匀分布有一定影响,同时也会降低行星架的刚度。由此得出结论,在风电机组齿轮箱设计时应考虑关键构件的弹性变形,在保证强度及刚度的条件下以增加系统的均载性能。 【关键词】：风电齿轮箱 均载性能 轮缘 应力 变形
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 研究背景及意义9-12
• 1.2 均载分析研究现状12-13
• 1.3 应力与变形分析研究概况13-14
• 1.4 本文研究内容14-16
• 第2章 风电齿轮箱均载性能力学描述与分析16-29
• 2.1 行星齿轮传动均载综述16-19
• 2.1.1 均载系数定义及均载研究意义16-17
• 2.1.2 均载的方法17-19
• 2.2 行星齿轮传动载荷分析及均载等效模型19-21
• 2.2.1 载荷分析19-20
• 2.2.2 均载等效模型20-21
• 2.3 误差分析及均载系数计算21-25
• 2.3.1 当量啮合误差21-23
• 2.3.2 浮动误差23-24
• 2.3.3 均载系数分析与计算24-25
• 2.4 均载设计实例与结果分析25-28
• 2.4.1 系统参数及主要误差25-26
• 2.4.2 均载系数及浮动量计算结果26-27
• 2.4.3 各主要误差独立变化对均载系数的影响27-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 行星轮轮缘应力特性的理论分析方法29-39
• 3.1 行星轮力学模型29-30
• 3.2 理论分析方法30-34
• 3.3 结果分析34-38
• 3.3.1 行星轮轮缘应力分析34-37
• 3.3.2 轮缘厚度变化对应力的影响37-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第4章 行星轮与行星架的有限元分析39-50
• 4.1 有限元简介39
• 4.2 有限元模型39-42
• 4.2.1 实体模型的建立39-41
• 4.2.2 单元类型的选择41
• 4.2.3 网格划分控制41-42
• 4.3 加载分析42-45
• 4.3.1 最不利加载线位置42-44
• 4.3.2 边界载荷分析44-45
• 4.4 有限元结果分析45-49
• 4.4.1 行星轮有限元结果分析45-48
• 4.4.2 行星架有限元结果分析48-49
• 4.5 本章小结49-50
• 第5章 结论和展望50-52
• 5.1 主要研究工作及结论50-51
• 5.2 展望51-52
• 参考文献52-56
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果56-57
• 致谢57

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