本文關(guān)鍵詞：隨機(jī)載荷下風(fēng)電齒輪箱輪齒接觸疲勞壽命的仿真分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在過(guò)去十年中，由于化石燃料成本的提高和國(guó)際上對(duì)氣候變化的關(guān)注，促使許多國(guó)家的政府通過(guò)政策和加強(qiáng)監(jiān)管力度，積極設(shè)法增加可再生能源在總電力供應(yīng)的百分比份額。在風(fēng)能產(chǎn)業(yè)快速的增長(zhǎng)的同時(shí)，作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組最昂貴部件之一的變速箱一直困擾著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)，表現(xiàn)出比預(yù)期高的故障率。在風(fēng)電齒輪箱的常見(jiàn)故障中，輪齒損傷的故障率排在第一位，在輪齒損傷中，疲勞斷齒占了最大的比例，表面接觸疲勞僅次之，進(jìn)行風(fēng)電增速箱齒輪副接觸疲勞壽命的研究，有利于提高風(fēng)電增速箱齒輪的可靠性，降低產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段所需要的費(fèi)用。 本課題得到國(guó)家科技支撐項(xiàng)目“7MW風(fēng)電齒輪箱及主軸軸承產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)”和重慶市教委科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目“隨機(jī)載荷下齒輪接觸疲勞壽命研究”的支持，采用解析方法和有限元方法分別對(duì)風(fēng)電增速箱齒輪輪齒隨機(jī)載荷下的接觸疲勞壽命進(jìn)行仿真分析，具體的研究工作如下： (1)對(duì)風(fēng)電機(jī)組5種典型工況的主軸扭矩的時(shí)間歷程進(jìn)行仿真分析，并對(duì)隨機(jī)載荷歷程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)。 (2)根據(jù)一級(jí)行星齒輪系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型，綜合考慮齒輪時(shí)變嚙合剛度，綜合誤差，軸承的時(shí)變剛度，對(duì)齒輪副動(dòng)態(tài)嚙合力進(jìn)行仿真分析，研究了轉(zhuǎn)速、加速度、和隨機(jī)誤差對(duì)動(dòng)態(tài)嚙合力的影響，并對(duì)裂紋萌生壽命和擴(kuò)展壽命進(jìn)行了預(yù)測(cè)，研究了隨機(jī)誤差、殘余應(yīng)力和摩擦系數(shù)對(duì)萌生壽命和擴(kuò)展壽命的影響。 (3)采用解析方法，對(duì)含初始裂紋的直齒輪模型裂紋擴(kuò)展路徑進(jìn)行了仿真，計(jì)算裂紋前緣的等效應(yīng)力強(qiáng)度因子，，研究了載荷對(duì)等效應(yīng)力強(qiáng)度因子的影響。 (4)在UG中建立風(fēng)電增速箱一級(jí)行星齒輪系統(tǒng)的整體三維實(shí)體模型，在Abaqus中對(duì)一級(jí)行星齒輪系統(tǒng)的整體進(jìn)行接觸分析，F(xiàn)e-safe中對(duì)各個(gè)齒輪副進(jìn)行接觸疲勞壽命分析，并研究隨機(jī)載荷分布參數(shù)對(duì)接觸疲勞壽命的影響規(guī)律。
【關(guān)鍵詞】：接觸疲勞 裂紋萌生壽命 裂紋擴(kuò)展壽命 隨機(jī)載荷
【學(xué)位授予單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TH132.41
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 課題背景及其研究意義9-10
• 1.2 風(fēng)力發(fā)電概述10-12
• 1.3 齒輪接觸疲勞壽命分析12-13
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容13-15
• 2 疲勞分析理論和風(fēng)電機(jī)組主軸扭矩仿真15-25
• 2.1 疲勞分析理論15-18
• 2.1.1 計(jì)數(shù)法15-16
• 2.1.2 疲勞損傷模型16-17
• 2.1.3 線性累積損傷理論17-18
• 2.2 風(fēng)電機(jī)組主軸扭矩的仿真18-23
• 2.2.1 隨機(jī)風(fēng)模擬19-21
• 2.2.2 主軸扭矩各工況的仿真21-23
• 2.3 本章小結(jié)23-25
• 3 耦合動(dòng)力學(xué)模型建立和內(nèi)部激勵(lì)分析25-41
• 3.1 一級(jí)行星齒輪系統(tǒng)物理學(xué)模型25-27
• 3.2 一級(jí)行星齒輪系統(tǒng)坐標(biāo)系的建立27-28
• 3.3 運(yùn)動(dòng)微分方程28-33
• 3.4 齒輪時(shí)變嚙合剛度33-36
• 3.5 齒輪的綜合嚙合誤差36-38
• 3.6 傳動(dòng)軸的扭轉(zhuǎn)剛度38
• 3.7 軸承支承剛度38-39
• 3.8 本章小結(jié)39-41
• 4 風(fēng)力發(fā)電機(jī)增速箱輪齒接觸疲勞壽命解析分析41-67
• 4.1 齒輪副動(dòng)態(tài)嚙合力仿真41-47
• 4.1.1 隨機(jī)誤差對(duì)動(dòng)態(tài)嚙合力的影響45-47
• 4.1.2 行星架轉(zhuǎn)速和加速度對(duì)動(dòng)態(tài)嚙合力的影響47
• 4.2 齒輪齒面以下任意一點(diǎn)循環(huán)應(yīng)力47-51
• 4.2.1 分布法向力和切向力48-49
• 4.2.2 兩圓柱接觸49-50
• 4.2.3 偏應(yīng)力不變量50-51
• 4.3 裂紋萌生壽命分析51-57
• 4.3.1 萌生壽命公式推導(dǎo)51-52
• 4.3.2 疲勞載荷譜52-53
• 4.3.3 殘余應(yīng)力和載荷強(qiáng)度對(duì)最大剪應(yīng)力的影響53-56
• 4.3.4 殘余應(yīng)力對(duì)裂紋萌生壽命的影響56-57
• 4.3.5 摩擦系數(shù)對(duì)裂紋萌生壽命的影響57
• 4.3.6 隨機(jī)誤差對(duì)裂紋萌生壽命的影響57
• 4.4 裂紋擴(kuò)展壽命分析57-64
• 4.4.1 裂紋類(lèi)型57-58
• 4.4.2 裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子58-59
• 4.4.3 裂紋擴(kuò)展速率59-60
• 4.4.4 裂紋擴(kuò)展角及裂紋長(zhǎng)度增量60-61
• 4.4.5 裂紋萌生位置的確定61-62
• 4.4.6 裂紋擴(kuò)展壽命計(jì)算62-64
• 4.5 本章小結(jié)64-67
• 5 風(fēng)力發(fā)電機(jī)增速箱輪齒接觸疲勞壽命有限元分析67-79
• 5.1 引言67
• 5.2 一級(jí)行星齒輪系統(tǒng)接觸有限元分析67-69
• 5.2.1 接觸類(lèi)型及屬性67
• 5.2.2 三維模型建立和有限元網(wǎng)格劃分67-68
• 5.2.3 動(dòng)態(tài)接觸應(yīng)力計(jì)算68-69
• 5.3 齒輪副接觸疲勞壽命分析69-73
• 5.3.1 材料 P S N 曲線69-71
• 5.3.2 Fe—safe 軟件介紹71
• 5.3.3 疲勞準(zhǔn)則的選取71
• 5.3.4 載荷譜編制71-72
• 5.3.5 隨機(jī)載荷對(duì)接觸疲勞壽命的影響72-73
• 5.4 分布參數(shù)對(duì)萌生壽命的影響73-77
• 5.5 本章小結(jié)77-79
• 6 結(jié)論與展望79-81
• 6.1 結(jié)論79-80
• 6.2 展望80-81
• 致謝81-83
• 參考文獻(xiàn)83-87
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文及取得的研究成果87

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：隨機(jī)載荷下風(fēng)電齒輪箱輪齒接觸疲勞壽命的仿真分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：284366