风电增速箱斜齿轮齿向修形研究

【摘要】： 随着风力发电向大功率发展,对风力发电机组增速齿轮箱的可靠性提出了更高的要求。深入研究风力发电机组齿轮传动系统,特别是斜齿轮修形技术,对提高增速箱齿轮传动的承载能力与使用寿命有重要意义。 本文以风电增速箱传动系统中间级的一对齿轮轴为研究对象,运用有限元分析的方法,结合齿轮齿向修形理论,提出斜齿轮的齿向修形(鼓形修整和螺旋角修整)的方案,并通过仿真对修形的效果进行了验证。 首先,建立中间级齿轮轴的有限元模型,分别进行结构分析,得出轴和齿轮的变形,采用APDL编程、MATLAB编程和ANSYS后处理中的路径功能提取轴心的弯曲变形和齿轮的扭转变形。 其次,应用齿轮鼓形修整和螺旋角修整的原理和方法,根据轴心的弯曲变形和齿轮的扭转变形,分别得出齿轮鼓形修整和螺旋角修整所需的参数,并在CAD软件中对齿轮进行修形:对修形前后的一对齿轮轴分别建立有限元模型,进行啮合接触分析,提取啮合力进行对比。对比的结果表明:修形后齿轮啮合力沿齿向的分布更加均匀,载荷集中现象得到了改观,一端接触的情况得以避免,证明本文针对风电齿轮箱中间级斜齿轮提出的鼓形修整和螺旋角修整的方案是可行的。 然后,对轴和齿轮的过盈联接进行接触有限元分析,经过后处理得到轴心弯曲变形和齿轮扭转变形,与未考虑过盈联接时的变形进行对比,发现过盈联接对轴心弯曲的影响较大,对齿轮扭转的影响相对较小。得出结论:在鼓形修整时需要考虑过盈联接引起的变形,而螺旋角修整可以不考虑。 最后,通过接触有限元分析探讨了过盈联接各参数(外载、过盈量、摩擦系数)对联接强度的影响,为过盈联接的设计提出了一些建议。得出结论:过盈联接的孔需要倒角,大过盈量配合时需要考虑摩擦系数的影响。 【关键词】：齿向修形 有限元分析 过盈联接 接触
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 课题来源9
• 1.2 国内外研究现状和发展趋势9-13
• 1.2.1 国外研究现状9-11
• 1.2.2 国内研究现状11-13
• 1.3 研究意义及主要研究方法13-14
• 1.4 本文的研究内容14-15
• 2 齿向修形理论15-28
• 2.1 齿向载荷分布15-17
• 2.1.1 齿向载荷的分布模型15-17
• 2.1.2 使齿向载荷分布均匀的方法17
• 2.2 鼓形修整17-25
• 2.2.1 需要鼓形修整的原因17-18
• 2.2.2 鼓形修整的结构设计18-19
• 2.2.3 鼓形量的确定19-24
• 2.2.4 鼓形中心的确定24-25
• 2.3 螺旋角修整25-27
• 2.3.1 螺旋角和螺旋角误差25-26
• 2.3.2 螺旋角修整原理26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 3 齿轮轴弹性变形分析与齿向修形28-50
• 3.1 结构有限元分析28-33
• 3.1.1 几何模型28-29
• 3.1.2 材料属性29
• 3.1.3 划分网格29-31
• 3.1.4 施加边界条件31-33
• 3.2 弯曲变形分析与鼓形修整33-40
• 3.2.1 路径33-34
• 3.2.2 中间级大齿轮弯曲变形分析34-36
• 3.2.3 中间级小齿轮弯曲变形分析36-40
• 3.2.4 鼓形修整40
• 3.3 扭转变形分析与螺旋角修整40-46
• 3.3.1 中间级大齿轮扭转变形分析41-43
• 3.3.2 中间级小齿轮扭转变形分析43-46
• 3.3.3 螺旋角修整46
• 3.4 齿向修形的验证46-48
• 3.5 本章小结48-50
• 4 过盈联接对齿向修形的影响及联接强度分析50-64
• 4.1 过盈联接接触分析50-54
• 4.1.1 理论接触模型50-51
• 4.1.2 有限元接触模型51-53
• 4.1.3 刚度系数的选取53-54
• 4.2 过盈联接对齿向修形的影响54-59
• 4.2.1 过盈联接对鼓形修整的影响55-57
• 4.2.2 过盈联接对螺旋角修整的影响57-59
• 4.3 过盈联接强度的分析59-63
• 4.3.1 过盈量对接触的影响59-60
• 4.3.2 载荷变化对接触的影响60-61
• 4.3.3 摩擦系数对接触的影响61-63
• 4.4 本章小结63-64
• 结论64-65
• 参考文献65-67
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况67-68
• 致谢68-69

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