本文選題：齒輪修形 + 有限元��； 參考：《浙江理工大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：隨著風(fēng)力發(fā)電向大功率發(fā)展,對(duì)風(fēng)力發(fā)電裝置齒輪箱提出了更高的要求。目前齒輪箱面臨著故障率高、振動(dòng)噪音大、壽命短等問(wèn)題,而齒輪修形技術(shù)己被國(guó)內(nèi)外多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明是齒輪箱減振降噪、延長(zhǎng)壽命的有效手段。因此,對(duì)風(fēng)電齒輪箱的輪齒修形技術(shù)的研究具有重要的意義。本文結(jié)合齒廓修形、齒向修形設(shè)計(jì)方法和有限元分析技術(shù),提出了基于有限元方法的齒輪修形設(shè)計(jì)技術(shù),并以某2.5兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱為研究對(duì)象,進(jìn)行了修形設(shè)計(jì)。首先,根據(jù)漸開(kāi)線齒輪嚙合原理推導(dǎo)出漸開(kāi)線方程、齒根過(guò)渡曲線方程及其重合度方程,并使用APDL編程建立齒輪三維參數(shù)化有限元分析模型,完成輪齒接觸面網(wǎng)格細(xì)化。其次,將文件導(dǎo)入Hypermesh中刪除其幾何要素,導(dǎo)出只含節(jié)點(diǎn)、單元信息的CDB文件,在有限元環(huán)境中,添加齒輪材料屬性、約束、轉(zhuǎn)速、輸出軸阻力矩和重力載荷。然后,進(jìn)行齒輪嚙合的有限元?jiǎng)恿W(xué)分析,獲得齒面在嚙合過(guò)程中的法向力、齒面節(jié)點(diǎn)位移、并計(jì)算得到齒面節(jié)點(diǎn)相對(duì)于其旋轉(zhuǎn)中心的彈性變形量和齒面應(yīng)力分布情況。從而計(jì)算出單、雙齒嚙合全過(guò)程中各時(shí)間點(diǎn)的剛度值和嚙合力;根據(jù)嚙合剛度、齒輪制造精度和齒端彈性變形量,基于彈性變形量與干涉量相等的前提下,計(jì)算獲得齒輪修形相關(guān)參量。最后,根據(jù)獲得的修形參量,結(jié)合APDL編程,進(jìn)行節(jié)點(diǎn)位置移動(dòng),自動(dòng)、快捷地完成齒面節(jié)點(diǎn)的齒向和齒廓修形設(shè)計(jì)。分析結(jié)果表明,在齒廓修形后,齒面應(yīng)力降低、幅值變小,齒輪壽命提高、可靠性增加。
[Abstract]:With the development of wind power generation to high power, higher requirements are put forward to the gearbox of wind power plant. At present, the gearbox is faced with the problems of high failure rate, high vibration noise, short life and so on. However, the gear modification technology has been proved to be an effective means of reducing vibration and reducing noise and prolonging the life of the gearbox by many years' practical experience at home and abroad. Therefore, it is of great significance to study the gear tooth modification technology of wind power gearbox. Combined with tooth profile modification, tooth modification design method and finite element analysis technology, this paper presents gear modification design technology based on finite element method, and takes a 2.5 MW wind turbine gearbox as research object to carry out modification design. Firstly, according to the meshing principle of involute gear, the involute equation, the tooth root transition curve equation and the coincidence equation are derived, and the three-dimensional parameterized finite element analysis model of gear is established by APDL programming to refine the mesh of gear tooth contact surface. Secondly, the file is imported into HyperMesh to delete its geometric elements, and the CDB file containing only node and element information is derived. In the finite element environment, the gear material properties, constraints, rotational speed, output shaft resistance moment and gravity load are added in the finite element environment. Then, the finite element dynamics analysis of gear meshing is carried out to obtain the normal force and the displacement of the tooth surface node during the meshing process, and the elastic deformation and stress distribution of the tooth surface joint relative to its rotating center are calculated. The stiffness and force of each time point in the whole process of single and double teeth meshing are calculated. According to the meshing stiffness, the manufacturing accuracy of gear and the elastic deformation at the end of tooth, the elastic deformation and interference are equal to each other. The parameters related to gear modification are calculated. Finally, according to the modified parameters and APDL programming, the node position is moved, and the tooth orientation and tooth profile modification design of tooth surface joint is completed automatically and quickly. The results show that after profile modification, the stress of tooth surface decreases, the amplitude becomes smaller, the life of gear increases and the reliability increases.
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH132.41

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本文編號(hào)：2090443