兆瓦级风电齿轮箱的疲劳可靠性研究
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资料类别
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机械机电毕业论文(设计) |
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课程(专业)
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机械设计及理论 |
关键词
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有限元分析|动力学仿真 |
适用年级
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研究生 |
身份要求
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游客 |
金 币
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0 (金币如何获得?) |
文件格式
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caj |
文件大小
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10200K |
发布时间
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2014-12-28 11:18:00 |
预览文件
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无 |
下载次数
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47 |
发布人 |
kj008 |
内容简介:
兆瓦级风电齿轮箱的疲劳可靠性研究,硕士学位论文,共86页。
摘要:
增速箱是风力发电机中的重要部件,随着风电机组向着大型化与运行环境更加复杂化的方向发展,要求其应具有更高的可靠性,研究复杂载荷下大功率齿轮箱结构的疲劳寿命及疲劳可靠性,提高其抗疲劳性能,对于大型风电机组零部件关键技术的突破,提升我国风电装备技术水平,促进风电产业健康可持续发展具有重要意义。
本文以某型号 2.5MW 的风电齿轮箱为研究对象,对齿轮箱传动系统关键零部件的强度与疲劳寿命及疲劳可靠性作了研究。主要工作内容有:
(1)根据风机设计的载荷标准,基于线性滤波法模拟了风机工作时的随机风速,并依据风轮叶片气动理论与风机控制特性计算了齿轮箱在多种等级风速下的外部载荷;建立了风机主传动链的等效刚性动力学模型,依据等效刚性动力学模型,计算了风机紧急停机时的制动载荷,为极限强度分析提供加载依据。
(2)利用有限元方法对齿轮箱的关键传动部件作了强度与刚度校核、高速轴的模态转频校核;分析了柔性销轴在多行星轮传动中的均载作用。
(3)把齿轮箱中因受载变形较大的行星架,柔性销轴当做柔性体,结合各等级风速下齿轮箱的外载荷对齿轮箱进行了刚柔耦合的动力学仿真,得到了各传动部件的载荷谱;利用得到的零部件载荷谱进行了瞬态有限元分析,得到各零件的动态应力应变。
(4)利用疲劳分析软件结合零件静态及瞬态有限元分析结果,对齿轮箱传动系统中的行星架与各齿轮零件进行了不同可靠度条件下的疲劳寿命预测,并计算出各零件在规定设计寿命下的疲劳可靠度。
关键词:风电齿轮箱,有限元分析,动力学仿真,疲劳可靠性
目 录
摘 要 I
Abstract II
目 录 III
第一章 绪论 1
11 课题研究的背景及研究意义1
12 风电齿轮箱的研究现状6
121 风电齿轮箱整体研究状况6
122 风电齿轮箱疲劳与可靠性的研究状况7
13 论文研究的主要内容与技术路线7
14 本章小结9
第二章 风电齿轮箱外部载荷分析10
21 风机载荷设计标准10
22 风况模拟13
221 平均风速的分布特征13
222 时程风速模拟14
23 风电齿轮箱外部激励载荷19
231 正常发电时的受载情况19
232 制动极限载荷21
24 本章小结25
第三章 齿轮箱各级传动部件的极限强度、模态与柔性销轴的均载特性分析27
31 几何模型的建立27
32 极限强度分析28
321 齿轮箱极限强度计算标准28
322 齿轮箱低速级传动的极限强度分析30
323 齿轮箱中间级传动的极限强度分析35
324 齿轮箱高速级传动的极限强度分析37
33 高速轴模态转频校验37
34 柔性销轴的均载特性分析38
341 柔性销轴行星传动介绍38
342 柔性销轴行星传动均载特性分析40VII
35 本章小结42
第四章 风电齿轮箱传动系统的动力学仿真44
41 关于齿轮传动动力学模型的建立44
42 基于 Adams 的齿轮箱传动系统的刚柔耦合动力学仿真46
421 柔性体模态中性文件的制作47
422 仿真参数的设置47
43 仿真结果分析49
431 平稳启动状况49
432 额定等级风速下的工作状况51
44 动力学分析载荷结果的输出及应用53
45 本章小结55
第五章 疲劳寿命与可靠度计算56
51 疲劳基本理论的介绍56
511 疲劳寿命分析方法概述56
512 疲劳载荷谱介绍57
513 材料的疲劳性能58
514 疲劳累积损伤理论58
515 基于应力-强度干涉模型的可靠性设计方法60
52结构的疲劳寿命计算61
521 基于有限元的虚拟疲劳寿命预测61
522 柔性销轴与套筒的疲劳寿命估计63
523 齿轮的疲劳寿命估计65
53 疲劳可靠度的计算69
54 本章小结71
第六章 总结与展望 72
61 全文总结72
62 展望73
参考文献 74
致 谢 78
附 录 79
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