本文關(guān)鍵詞：風(fēng)電增速器行星輪系動(dòng)態(tài)性能分析與參數(shù)優(yōu)化　出處：《大連理工大學(xué)》2012年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：目前,風(fēng)電裝備正朝著大型化和高可靠性方向不斷發(fā)展,對(duì)于風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)和運(yùn)行維護(hù)等方面提出了更高的要求。風(fēng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)面臨獨(dú)特的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題,同時(shí)風(fēng)電裝備在全壽命區(qū)間上的復(fù)雜隨機(jī)載荷歷程也使得風(fēng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算有了與以往不同的特點(diǎn)。這些都使得風(fēng)電裝備動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)理論和動(dòng)態(tài)性能分析具有非常深刻的意義。 本文以大功率風(fēng)電增速齒輪箱的兩級(jí)行星輪系為研究對(duì)象,以齒輪動(dòng)力學(xué)的振動(dòng)理論為基礎(chǔ),以數(shù)值仿真分析為手段,對(duì)兩級(jí)行星輪系的動(dòng)力學(xué)特性和振動(dòng)行為進(jìn)行了研究,并對(duì)齒輪箱的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)以達(dá)到減振降噪的目的。 首先,建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型和分析模型。根據(jù)齒輪系統(tǒng)自身的特點(diǎn),采用集中質(zhì)量法建立了兩級(jí)行星輪系的彎—扭—軸耦合非線性動(dòng)力學(xué)模型,在模型中綜合考慮誤差激勵(lì)、時(shí)變嚙合剛度激勵(lì)和齒側(cè)間隙等影響因素。在動(dòng)力學(xué)模型的基礎(chǔ)上建立了兩級(jí)系統(tǒng)的非線性時(shí)變分析模型。 第二,分析系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性：以固有特性計(jì)算理論為依據(jù),分別對(duì)第一級(jí)、第二級(jí)和兩級(jí)耦合行星輪系的固有頻率進(jìn)行了計(jì)算,并總結(jié)得到了各自的振動(dòng)模式,在此基礎(chǔ)上,研究了時(shí)變嚙合剛度、行星架扭轉(zhuǎn)剛度、太陽(yáng)輪和行星輪的支撐剛度以及各輪質(zhì)量對(duì)系統(tǒng)固有頻率的影響。 第三,研究系統(tǒng)的振動(dòng)行為：利用雙參數(shù)威布爾分布模擬風(fēng)電齒輪箱的外部變載激勵(lì),對(duì)兩級(jí)行星輪系的非線性變參數(shù)微分方程組進(jìn)行無(wú)量綱化處理,通過(guò)對(duì)無(wú)量綱化后的方程組求解得到系統(tǒng)各自由度振幅的位移響應(yīng)和各扭轉(zhuǎn)自由度上的相圖曲線和龐加萊圖。研究了輸入轉(zhuǎn)速和連接軸的扭轉(zhuǎn)剛度對(duì)系統(tǒng)位移振幅的影響規(guī)律。 最后,以減振降噪為目標(biāo)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)：以系統(tǒng)加速度峰值最小為目標(biāo),以行星輪系能夠正確傳動(dòng)和保證系統(tǒng)強(qiáng)度滿足要求為約束條件,建立基于動(dòng)力學(xué)的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型,并對(duì)其參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。從優(yōu)化前后結(jié)果對(duì)比可知,系統(tǒng)最大加速度峰值得到降低,其他各構(gòu)件加速度也保持在較低數(shù)值,系統(tǒng)體積得以減小,達(dá)到了減振降噪和系統(tǒng)體積輕量化的目的。
[Abstract]:At present, wind power equipment is moving in the direction of large scale and high reliability for the continuous development of the wind turbine design and operation and maintenance and put forward higher requirements. Dynamics of the unique face of the wind machine drive system, and wind power in the whole life of the interval complex random load process equipment makes the design and fan drive a computing system with different characteristics. All these make the wind power equipment dynamic theory and dynamic performance analysis has a very profound meaning.
In this paper, two planetary gear system of high-power wind turbine gearbox as the research object, the vibration theory of gear dynamics based on numerical simulation method, the two planetary gear system dynamics and vibration behavior were studied, and the design parameters of the gearbox optimized design to reduce vibration and noise purpose.
First, establish a system dynamics model and analysis model. According to the characteristics of the gear system, the establishment of the two planetary gear bending and torsional axis coupling nonlinear dynamic model with lumped mass method, the model error excitation considering time-varying meshing stiffness excitation factors and backlash effect. Based on dynamic model on the two level system of nonlinear time-varying model.
Second, dynamic characteristics analysis system: the inherent characteristics of computing theory, respectively, in the first stage, the natural frequency of second and two coupled planetary gear train was calculated, and summarized the vibration mode respectively, on the basis of this research, the time-varying mesh stiffness, the torsional rigidity of the planetary frame, the sun wheel and planetary wheel supporting stiffness and the influence of wheel quality on the natural frequency of the system.
Third, vibration behavior of the system: external Weibull distribution simulation of wind turbine gearbox variable load excitation using two parameters, the parameters of differential equations dimensionless variable of nonlinear two stage planetary gear train, the displacement response of the dimensionless equations of the system of each degree of freedom and the torsion amplitude the degrees of freedom curve and Poincare map. On the reverse input speed and the connecting shaft stiffness influence on the displacement amplitude of the system.
Finally, the vibration and noise reduction as the goal to optimize the design of the system: in order to minimize the system peak acceleration, with planetary gear transmission and can ensure the system strength meets the requirements as constraint conditions, a parameter optimization design model based on the dynamics and its parameters are optimized. From the optimization results before and after comparison, the maximum acceleration system the peak has been reduced and the other components of the acceleration at low value, system volume can be reduced, the vibration and noise reduction system and achieve the purpose of lightweight volume.

【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TH132.425

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1359263