風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、風(fēng)力發(fā)電作為一種可持續(xù)能源的產(chǎn)生方式，已經(jīng)成為當(dāng)今重要的發(fā)電形式。風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵部件，其性能好壞直接決定了風(fēng)力發(fā)電機(jī)性能的好壞。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組向大型化方向發(fā)展對傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性提出了很高的要求，而按常規(guī)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，很難滿足風(fēng)力發(fā)電機(jī)在時(shí)變工況條件下和高空架設(shè)環(huán)境下的工作要求。因此，研究時(shí)變載荷條件下風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性及動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)中的重要任務(wù)之

2、一。
　　 本論文研究在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和國家支撐計(jì)劃項(xiàng)目資助下，應(yīng)用齒輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)、數(shù)值計(jì)算方法和離散優(yōu)化技術(shù)，對風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行研究分析并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，為低振動(dòng)、低成本的風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供方法和依據(jù)。主要的研究工作有：
　　 ①建立傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析模型：以1.5 MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)為研究對象，采用集中參數(shù)法建立傳動(dòng)系統(tǒng)的物理模型；綜合考慮齒輪的時(shí)變嚙合剛度、嚙合

3、誤差、齒輪的扭轉(zhuǎn)變形、軸向變形以及風(fēng)速變化引起的外載波動(dòng)，推導(dǎo)出齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)微分方程；分析了系統(tǒng)的剛度激勵(lì)、誤差激勵(lì)和阻尼，特別是對由風(fēng)速變化引起的外載變化激勵(lì)進(jìn)行了深入分析。
　　 ②系統(tǒng)求解分析：綜合考慮時(shí)變剛度激勵(lì)、嚙合誤差激勵(lì)以及風(fēng)速變化引起的外載波動(dòng)，用諧波平衡法推導(dǎo)出傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)模型的解析解，使復(fù)雜齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)優(yōu)化成為可能。
　　 ③風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)多目標(biāo)動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型：以系統(tǒng)體積/重

4、量最小和傳動(dòng)構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)加速度最大值最小為目標(biāo)函數(shù)，以傳動(dòng)構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)加速度均方根值為動(dòng)態(tài)性能約束，建立時(shí)變外載荷下系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，基于Matlab編寫了優(yōu)化程序，采用混合離散變量優(yōu)化方法進(jìn)行優(yōu)化。
　　 ④風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)混合離散變量優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例分析：采用自編的混合離散變量優(yōu)化程序?qū)︼L(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了多目標(biāo)動(dòng)態(tài)優(yōu)化，并與原設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)果表明優(yōu)化后的設(shè)計(jì)參數(shù)能明顯減小系統(tǒng)的振動(dòng)和體積/重量，表