能源是人類社會存在與發(fā)展的最重要的物質(zhì)基礎(chǔ),為了減小能源短缺的壓力,保證各個經(jīng)濟領(lǐng)域順利正常的運行,許多國家紛紛調(diào)整能源結(jié)構(gòu),大力開發(fā)新能源。風(fēng)能作為最清潔、環(huán)保的能源,自然成為各國研究的重點。風(fēng)力發(fā)電機組增速箱的許多問題也日益凸顯,其中,齒輪系統(tǒng)的振動和噪聲成為影響風(fēng)機正常運行的一個重要的因素。因此,研究增速箱斜齒輪的動力學(xué)特性及齒廓修形技術(shù)對于提高風(fēng)機運行的性能具有很大的意義。 本文針對某兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機組高速級的斜齒輪,基于振動力學(xué)和齒輪動力學(xué)的原理和方法,對其動力學(xué)性能和齒廓修形進行研究分析。 首先,建立了一對斜齒輪副的彎-扭-軸耦合振動的模型,并進行了模態(tài)分析；采用振型疊加法求得了系統(tǒng)的自由振動響應(yīng),分析了斜齒輪的主要振動形式。 其次,在考慮了時變嚙合剛度和齒側(cè)間隙這兩種非線性影響因素的基礎(chǔ)上,建立了斜齒輪純扭振動的數(shù)學(xué)模型,并通過MATLAB編程,求解了系統(tǒng)振動的位移、速度和加速度,分析了時變剛度和齒側(cè)間隙對斜齒輪扭振性能的影響。 再次,在把修形量作為內(nèi)部激勵的基礎(chǔ)上,建立了齒廓修形斜齒輪的數(shù)學(xué)模型,分析了不同修形參數(shù)對斜齒輪扭振加速度的影響,并把扭振加速度均方根值作為評價指標,對修形的參數(shù)進行了優(yōu)化。 最后,基于MATLAB/GUI設(shè)計了斜齒輪齒廓修形的分析界面,可以對任何斜齒輪副的修形參數(shù)進行優(yōu)化,并帶入一組實例進行計算,導(dǎo)出優(yōu)化的結(jié)果,分析了斜齒輪副的幾個基本參數(shù)對最優(yōu)修形參數(shù)的影響。
【學(xué)位單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2010
【中圖分類】：TH132.41
【部分圖文】：

圖1一2齒輪箱失效的比例統(tǒng)計圖圖卜3風(fēng)電機組中齒輪箱失效造成的停機時間統(tǒng)計圖Fig.l一 2ThefailureratioofgearboxFig.l一 3Thedowntimeeausedbywindturbinegearboxfailures如圖1一2，為齒輪箱失效的比例統(tǒng)計圖，圖1一3為由于風(fēng)電機組中齒輪箱失效造成的停機時間統(tǒng)計圖。根據(jù)圖1一2，可知齒輪箱的失效在風(fēng)電機組各系統(tǒng)的失效比例當(dāng)中占9.8%‘”’;而由圖1一3，由于齒輪箱失效造成的停機時間卻占19.4%‘’‘’，幾乎占整機失效停機時間的1/5，且齒輪箱失效時大多為發(fā)電的高峰期，這給風(fēng)力發(fā)電造成了很大的損失，因而有必要加強對齒輪箱傳動系統(tǒng)的合理設(shè)計來提高風(fēng)電機組的運行質(zhì)量，延長風(fēng)機的運行壽命。1.2.2國內(nèi)風(fēng)電機組的主要問題目前，國內(nèi)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備主要還是依賴于進口，或者設(shè)備的關(guān)鍵零部件來自進口，在2000年底已建成的風(fēng)電機組中95%的設(shè)備是進口的【”’

Fig.3一 15Thevariationoftime.v田下 ingstiflhessover‘，3.5.2時變剛度對系統(tǒng)響應(yīng)的影響根據(jù)圖3一12、圖3一13、圖3一14，對比最簡系統(tǒng)和包含時變剛度的系統(tǒng)，可以看出這兩個系統(tǒng)的振動位移、速度、加速度曲線都基本重合，說明時變剛度對斜齒輪系統(tǒng)的影響比較較小，這主要是由于本文所研究的斜齒輪副的剛度變化幅度不是很大，剛度的非線性作用就小多了。3.5，3齒側(cè)間隙對系統(tǒng)晌應(yīng)的影響根據(jù)圖3一12、圖3一13、圖3一14，對比最簡系統(tǒng)和包含齒側(cè)間隙的系統(tǒng)，可知齒側(cè)間隙對系統(tǒng)的影響較大，尤其是對振動加速度，影響就更明顯了。齒側(cè)間隙對系統(tǒng)的影響表現(xiàn)為以下幾點:a.根據(jù)振動位移曲線圖3一12，齒側(cè)間隙使振動位移的幅值略微減小，約6.94%

量對振動的影響，實際上，修形參數(shù)(包括修形量、修形長度和修形曲線)對斜齒輪副的振動性能的影響是綜合性的，應(yīng)同時考慮這幾個量的影響。如圖4一6、4一7、4一8、4一9分別為直線修形、拋物線修形、指數(shù)函數(shù)曲線修形、三角函數(shù)曲線修形時，修形參數(shù)(修形量和修形長度)對系統(tǒng)振動性能的綜合影響曲面圖。直找修形鄉(xiāng)數(shù)對扭振加這度的綜合影晌姍瀚姍側(cè)繃咖。1s︵、滋年女刃側(cè)闊屬彩石健修形長度u(二x咋勺)修形最咧帥)圖4一6直線修形參數(shù)對扭振加速度的綜合影響Fig.4一 6Theinteglatedinfiuenceofthepa“ unetersof lineargearmodifieationonaceelerationoftorsio幾al助物踐修形今數(shù)對扭振加邃度的份合影響潮姍側(cè)側(cè)洲期“。︵、月雄甲舞汀側(cè)石訣戒健修形長度峨洲.內(nèi)】修形最咧枷圖4一7拋物線修形參數(shù)對扭振加速度的綜合影響 Fig.4一 7Theinteglatedin且 u~ofthep~tersofpar址沁 hcgearmedifieationonaccelerationoftorslonai
【引證文獻】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 劉振皓;車輛復(fù)合行星傳動系統(tǒng)動力學(xué)特性研究[D];武漢大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 車利明;基于有限元法的風(fēng)電機組齒輪箱結(jié)構(gòu)模態(tài)分析[D];華北電力大學(xué);2012年

本文編號：2871444