风力发电机齿轮传动系统参数分析与优化设计

传动系统论文 物理模型论文 载荷系数论文 可靠度论文 优化设计论文
论文详情
风电发电在当今社会经济发展中的地位越来越重要,这也意味着风力发电机的耐用性的地位越来越显著。要保证有限的经济投入前提下,有效地获得更多的能源,进而获得更大的收益,是当今社会的风电发展的一项重要课题。随着风力发电机组的容量越来越大,风电机在运行中受到的载荷也就越来越大,这就等于出现意外的概率越来越高。这就说明,人类在发展风力发电的同时,首先要考虑的就是风力发电机的安全性及有效性。于是,无论是国家或地区,还是风电企业,对风力发电机的寿命及其可靠性的研究越来越多。对机组要求越来越高,必然的,为此所作的努力也越来越大。对于风力发电机中各部分组件,传动部分也就是齿轮箱,占有着举足轻重的地位,越来越多的学者将目光聚焦到对齿轮增速箱的研究上,尤其是近些年来,大多数国家希望在齿轮箱技术上的自有化,更是耗费了大量的技术研究。对零件进一步到系统的静态分析、动态分析,对零部件的结构分析,对系统的可靠性分析,等等。而这所有的努力工作都是为了保证,齿轮箱传动系统的寿命能够越来越长,以保证风力发电的成果越来越显著。本文的主要目的就是为了对2MW风力发电机的齿轮传动系统的参数进行分析,对其可靠性进行研究,并进行优化。课题得到陕西省自然基金(2010JM7017)和陕西省教育厅项目(2010JK418)的资助,针对山东省某风电科技集团的2MW风力发电机进行分析,对行星齿轮传动系统和斜齿轮传动系统分别说明,判断他们各自在风载变化下的影响。同时,对系统中的滚动轴承的可靠性进行分析说明,在优化系统参数的前提下,对轴承可靠性进行优化。本文的主要工作有:首先,从整体分析2MW风力发电机的物理模型,分别建立行星齿轮传动系统和斜齿轮传动系统的物理模型。对各组成部分(齿轮副)进行力学分析,讨论他们的弹性变形,得出动力学微分方程。同时,考虑到实际的风力发电机的工作情况,分析了激励力对系统的影响。其次,利用数学方法,对系统的各微分方程进行求解说明,考虑风载变化的基础上,对齿轮的使用系数、动载系数和滚动轴承的载荷系数进行表达式说明,并利用MATLAB进行数学求解。接着,在对载荷系数说明的前提下,对系统的可靠性进行评估。分别建立齿轮传动系统与滚动轴承的可靠性评估模型,得到串联系统的可靠性评估模型,并计算相应的可靠度。最后,利用MATLAB的优化工具箱,进行齿轮箱系统的参数优化。并利用优化后的参数,重新选择滚动轴承,并对传动系统的可靠性重新进行计算说明,数据证明优化后的齿轮箱体积变小,可靠度提高。
摘要第5-7页
ABSTRACT第7-8页
1 绪论第11-17页
    1.1 课题研究目的及意义第11-12页
    1.2 国内外风电产业研究现状第12-13页
        1.2.1 国内的风电产业研究现状第12-13页
        1.2.2 国外的风电产业研究现状第13页
        1.2.3 我国风力发电技术的差距第13页
    1.3 简介风力发电机齿轮传动系统第13-14页
    1.4 本论文选题的来源和依据第14-15页
    1.5 研究的主要内容第15-17页
2 齿轮传动系统动力学分析模型第17-31页
    2.1 风力发动机齿轮传动系统物理模型第17-18页
    2.2 行星齿轮系统与斜齿轮系统的物理模型的建立第18-21页
        2.2.1 行星齿轮传动系统物理模型第18-20页
        2.2.2 斜齿轮传动系统物理模型第20-21页
    2.3 风力发电机齿轮传动系统弹性变形第21-22页
    2.4 齿轮传动系统的动力学微分方程第22-25页
        2.4.1 太阳轮的动力学微分方程第22页
        2.4.2 行星架的动力学微分方程第22-23页
        2.4.3 行星轮的动力学微分方程第23页
        2.4.4 斜齿轮副 4-5 的动力学微分方程第23-24页
        2.4.5 斜齿轮副 6-7 的动力学微分方程第24页
        2.4.6 齿轮传动系统动力学方程第24-25页
    2.5 齿轮传动系统受到的激励力第25-28页
        2.5.1 刚度激励第25-26页
        2.5.2 误差激励第26-27页
        2.5.3 外部激励第27-28页
        2.5.4 系统阻尼第28页
    2.6 动力学方程中相关参数的计算第28-29页
    2.7 本章小结第29-31页
3 风力发电机齿轮传动系统的载荷系数分析第31-39页
    3.1 载荷系数分析方法介绍第31-33页
        3.1.1 振动系统的固有频率和振型第31-32页
        3.1.2 正则坐标变换的引用第32页
        3.1.3 系统对激励的响应第32-33页
    3.2 齿轮与滚动轴承的动载荷分析第33-35页
        3.2.1 齿轮动载荷第34-35页
        3.2.2 滚动轴承动载荷第35页
    3.3 齿轮与滚动轴承载荷系数计算第35-38页
        3.3.1 齿轮副切向载荷第35-36页
        3.3.2 齿轮副使用系数第36页
        3.3.3 齿轮副动载系数第36-37页
        3.3.4 滚动轴承载荷系数分析第37-38页
    3.4 本章小结第38-39页
4 风力发电机齿轮传动系统可靠性评估第39-49页
    4.1 系统失效模式及影响分析第39-40页
    4.2 零件可靠性评估模型概述第40页
    4.3 齿轮的可靠性评估模型第40-46页
        4.3.1 齿轮接触强度可靠性评估模型第41-43页
        4.3.2 齿轮弯曲疲劳强度可靠性评估模型第43-45页
        4.3.3 齿轮可靠度的求解第45-46页
    4.4 滚动轴承的可靠性评估模型第46-47页
        4.4.1 单个轴承的可靠度评估模型第46页
        4.4.2 滚动轴承串联系统的可靠性评估模型第46-47页
    4.5 系统可靠性评估模型第47-48页
    4.6 本章小结第48-49页
5 动力学与可靠性基础上的系统参数优化设计第49-61页
    5.1 优化设计介绍第49-50页
        5.1.1 优化目的第49-50页
        5.1.2 优化方法第50页
    5.2 行星齿轮传动系统优化第50-54页
        5.2.1 建立优化设计目标函数第50-51页
        5.2.2 确定优化约束函数第51-54页
    5.3 斜齿轮传动系统优化第54-58页
        5.3.1 建立优化设计目标函数第54-55页
        5.3.2 确定优化约束函数第55-58页
    5.4 参数优化第58-59页
    5.5 滚动轴承的可靠性优化设计第59-60页
    5.6 本章小结第60-61页
6 结论第61-63页
致谢第63-65页
参考文献第65-69页
附录 A 作者在攻读学位期间发表的学术论文目录第69-70页
论文购买
论文编号ABS554843,这篇论文共70页
会员购买按0.30元/页下载,共需支付21
不是会员,注册会员
会员更优惠充值送钱
直接购买按0.5元/页下载,共需要支付35
只需这篇论文,无需注册!
直接网上支付,方便快捷!
相关论文

点击收藏 | 在线购卡 | 站内搜索 | 网站地图
版权所有 艾博士论文 Copyright(C) All Rights Reserved
版权申明:本文摘要目录由会员***投稿,艾博士论文编辑,如作者需要删除论文目录请通过QQ告知我们,承诺24小时内删除。
联系方式: QQ:277865656