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风电机组行星轮系传动系统的优化设计

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 19:02:22
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风电机组行星轮系传动系统的优化设计【摘要】:随着工业化社会的发展,人们对矿物燃料能源的需求日益增多。同时,由于过度的开采和使用矿物燃料能源所引发的能源危机、环境污染等问题也越发严重

【摘要】:随着工业化社会的发展,人们对矿物燃料能源的需求日益增多。同时,由于过度的开采和使用矿物燃料能源所引发的能源危机、环境污染等问题也越发严重。如今,人们已经意识到建立起以可再生能源为主的新能源体系的重要性,对风能、水能、太阳能等新能源的研究与利用也逐渐深入,其中,风能因其资源无穷无尽并且不会造成污染的特点,受到世人愈发关注。 目前,风力发电是发展最快,且最具规模化开发条件的风能利用技术形式。风电场是大规模利用风能的最有效方式,20世纪80年代初在美国加利福尼亚州兴起。随着风力发电技术的不断成熟和加工制造行业的进一步发展,风电成本持续下降,需求不断上升,预计在2020年前,全球风电装机容量仍将以年均约20%的高速增长。我国风电产业近年来发展势头十分迅猛,仅从风电装机容量看已成为世界风电最大国,但由于起步较晚,目前风力发电机组的国产率仍然不是很高,这在很大程度上制约了我国风力发电产业的进一步发展。这其中,如何提高独立研究开发并制造风电机组的能力,成为一项重要课题。 本文以风力发电机组齿轮传动系统为研究对象,重点分析其中的行星轮系传动:以水平轴风电机组中普遍应用的2K-H型行星轮系为例,对其进行结构分析、传动比计算、受力分析、强度校核、参数选择等一系列分析;采用机械优化设计方法,确定了风电机组传动系统中行星轮系优化设计的设计变量,并综合考虑轮系整体的体积、重量、结构尺寸之间的相互关系,确定以最小体积作为优化设计的目标,结合行星轮系齿数条件、轮齿接触强度、弯曲强度等约束条件,建立起行星轮系优化设计的数学模型;经过设计程序的运算及对计算结果的参数圆整,求出特定条件下风电机组中行星轮系的最佳参数选择和设计方案,为减小风力发电机组传动系统中齿轮机构的结构尺寸,从而降低风电机制造成本打下基础。 【关键词】:风电机组 行星轮系 优化设计
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TM614
【目录】:
  • 摘要4-5
  • Abstract5-7
  • 目录7-9
  • 第1章 绪论9-15
  • 1.1 前言9
  • 1.2 世界及我国风力发电的发展现状9-10
  • 1.3 风电机组行星传动增速系统研究状况10-12
  • 1.4 本文的研究背景和内容12-15
  • 1.4.1 本文的研究背景和意义12-13
  • 1.4.2 本文研究的内容13-15
  • 第2章 优化设计基本理论与方法15-31
  • 2.1 优化设计基本理论15-17
  • 2.2 约束问题的优化方法17-30
  • 2.2.1 拉格朗日乘子法18-21
  • 2.2.2 惩罚函数法21-30
  • 2.3 本章小结30-31
  • 第3章 风电机组齿轮增速系统的设计与计算31-37
  • 3.1 风电机组传动系统的典型结构31-32
  • 3.2 风电机组齿轮增速系统的传动比计算32-33
  • 3.3 行星轮系中齿轮齿数的确定33-36
  • 3.3.1 传动比条件33
  • 3.3.2 同心条件33-34
  • 3.3.3 装配条件34-36
  • 3.3.4 邻接条件36
  • 3.4 本章小结36-37
  • 第4章 行星轮系的优化设计37-67
  • 4.1 2K-H 型行星轮系简介37
  • 4.2 2K-H 型行星轮系优化设计数学模型的建立37-52
  • 4.2.1 建立目标函数38-41
  • 4.2.2 选择设计变量41-45
  • 4.2.3 确定约束条件45-52
  • 4.3 2K-H 型行星轮系最优化设计问题的求解52-62
  • 4.3.1 机械优化设计问题的分析与处理52-58
  • 4.3.2 数学模型的求解58-62
  • 4.4 齿轮参数圆整62-64
  • 4.5 行星轮系优化设计与常规设计的比较64-65
  • 4.6 本章小结65-67
  • 第5章 总结与展望67-69
  • 5.1 总结67-68
  • 5.2 展望68-69
  • 参考文献69-71
  • 作者简介71-72
  • 致谢72


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