风电齿轮动态啮合应力分析及轮齿修形研究

【摘要】：随着全球经济的飞速发展，能源短缺问题逐渐成为人们所关注的热点，风电增速齿轮传动系统作为风力机的重要部件，对风力机的正常运行起着绝对作用。风力发电齿轮传动正朝着高效，高速的方向发展，齿轮传动系统传递的功率不断增大，齿轮转速不断加快，不仅把齿轮箱的噪声和振动问题特别明显，同时也影响了整个传动机构的安全性及可靠性，因此，齿廓修行是高精度齿轮传动设计的重要技术，也是解决振动和噪声的一个非常重要的办法。 本文首先介绍了风电增速齿轮有限元接触分析的数值解法，而且对有限元数值方式与有限元接触分析法的基础理论与求解基本计算过程进行了分析，对有限元中用于风电增速齿轮的接触类型、接触方式以及接触算法等方法进行了简单的论述。 其次，用参数建模方法精确地建立风电增速齿轮箱一对外啮合齿轮的三维几何模型，并对其模型进行装配，用显式动力学有限元接触分析法对其在啮合传动过程中的接触特性进行了分析，得到了齿轮动态啮合时的齿根应力；然后，对上述啮合齿轮进行了齿廓修行，并对修行后的齿轮进行了显示动力学接触分析，得到了修行后齿轮动态啮合时的齿根应力，对比分析了修行前与修行后的啮入冲击的作用，这些分析有助于解决在生产设计中的风电齿轮轮齿的破坏，产生振动冲击与噪声，对风力发电齿轮系统的设计与分析具参考价值。 最后，对风电增速齿轮进行Hertz接触理论计算和运用有限元对风电增速齿轮进行有限元接触静力学分析，求得最大修形量，验证了利用有限元数值方法进行对风电齿轮的接触静力学分析计算时所建立的风电增速齿轮有限元模型和边界条件是准确的。 【关键词】：风电增速齿轮 非线性动力学 齿廓修行 啮合应力 接触分析
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-20
• 1.1 选题背景及意义9-11
• 1.2 风力发电增速齿轮国内外发展现状况11-18
• 1.2.1 齿轮系统动力学研究概况16
• 1.2.2 齿廓修行研究概况16-18
• 1.3 本文的主要内容18-20
• 第2章 风电增速齿轮接触理论及有限元基础20-27
• 2.1 风电增速齿轮接触理论20-21
• 2.2 接触分析有限元法基础21-25
• 2.2.1 有限元原理介绍21-23
• 2.2.2 非线性接触有限元分析23-25
• 2.3 ANSYS 接触分析简介25-26
• 2.3.1 ANSYS 的接触类型与接触方式25
• 2.3.2 ANSYS 的接触算法25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 风电增速齿轮有限元建模27-35
• 3.1 引言27-28
• 3.1.1 选择参数化建模软件27
• 3.1.2 UGNX 简介27-28
• 3.2 风力发电机增速齿轮参数化建模28-34
• 3.2.1 风电增速齿轮齿廓设计29-30
• 3.2.2 UG NX 7 中风电增速齿轮建模过程30-33
• 3.2.3 风电增速齿轮实体模型装配33
• 3.2.4 集成软件接口33-34
• 3.3 本章小结34-35
• 第4章 风电齿轮齿廓修形分析35-48
• 4.1 齿轮修形的概况35
• 4.2 渐开线直齿轮齿廓修形理论35-41
• 4.2.1 最大齿轮齿廓修形量36-39
• 4.2.2 齿轮齿廓修形长度39-40
• 4.2.3 齿轮轮齿修形曲线研究40-41
• 4.3 有限元齿轮副接触分析模型41-46
• 4.4 结果分析与对比46
• 4.5 结果分析及齿廓修形量的确定46-47
• 4.6 本章小结47-48
• 第5章 风电增速齿轮动态啮合分析48-58
• 5.1 显式积分法有限元理论48-49
• 5.2 风电增速齿轮实体模型的创建49-50
• 5.3 风电增速齿轮齿轮副动力啮合接触有限元分析50-57
• 5.3.1 模型单元的选择50-51
• 5.3.2 定义模型实常数及材料属性的设置51
• 5.3.3 模型的划分网格51-52
• 5.3.4 定义模型的接触和载荷的处理52-53
• 5.3.5 求解53-54
• 5.3.6 结果分析及对必54-57
• 5.4 本章小结57-58
• 第六章 总结与展望58-59
• 参考文献59-61
• 致谢61-62
• 攻读硕士学位期间参与的论文62

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