風電齒輪箱的多目標優(yōu)化設計及仿真分析.pdf

1、風電齒輪箱作為風力發(fā)電的重要部件之一，它是一種在高空架設，并長期受變載荷風力作用的低速、重載的齒輪傳動設備，它的工作環(huán)境和特點決定了其在使用過程中經(jīng)常發(fā)生故障。隨著社會的發(fā)展，裝機容量的增大和輕量化之間的矛盾日漸被重視，對風電齒輪箱的設計、制造、可靠性和動力性等都提出更高要求。因此，風電齒輪箱的優(yōu)化設計和動力學分析對其可靠性的提高和風力發(fā)電技術的發(fā)展具有重要意義。
　　（1）根據(jù)風電齒輪箱的設計要求和工作特點，合理權衡齒輪箱輕量化

2、和大功率密度之間的關系，對兩級行星輪+一級平行軸齒輪箱優(yōu)化問題進行研究，以齒輪變位系數(shù)、過渡曲線干涉和裝配條件等作為約束條件，建立以追求風電齒輪箱的總體積最小和功率密度最大為目標的多目標優(yōu)化設計數(shù)學模型。
　?。?）應用加權系數(shù)法，對建立的數(shù)學模型進行處理，然后利用Matlab求解該多目標優(yōu)化數(shù)學模型，并與實例進行對比分析，在保證風電齒輪箱各零部件強度和正常工作的條件下，減小齒輪箱總體積，降低制造和安裝成本。結果表明：優(yōu)化后的齒輪

3、箱各級功率密度均有所增大，尤其是低速級行星輪系的功率密度增大較多；風電齒輪箱的總體積減小，這對大功率風電齒輪箱的輕量化設計具有重要作用。
　?。?）在考慮嚙合阻尼、嚙合沖擊激勵以及輸出負載等條件下，利用Pro/E和ADAMS聯(lián)合仿真，對優(yōu)化之后的風電齒輪箱進行仿真和分析，驗證所建模型的正確性；通過仿真模型，求解齒輪嚙合沖擊力，并對嚙合沖擊力進行時頻特性分析，為風電齒輪箱的振動研究和故障診斷提供良好的參考價值。
　　（4）在定

4、義輸入轉速為17.4 r/min，輸入轉矩為8.23×105N·m，輸出負載扭矩為6.03×103 N?m和自身重力的載荷工況下，利用RomaxDesigner求解風電齒輪箱的疲勞壽命，并進行分析；在此基礎上，研究齒輪嚙合錯位對齒輪箱的影響。對產(chǎn)生較大突變應力的軸段進行必要改進，校核齒輪軸的強度。通過使用優(yōu)化分析和RomaxDesigner相結合的方法，提高了設計的效率和質量。
　?。?）在偏轉縮放因子為1的條件下,分析風電齒輪箱