基于精確加載的大功率增速器行星架結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)向大功率發(fā)展，重量問(wèn)題日益凸顯，減重已經(jīng)成為降低風(fēng)力發(fā)電成本的有效手段。如何在保證增速器強(qiáng)度的前提下，盡量減輕增速器機(jī)體重量的問(wèn)題已成為風(fēng)力發(fā)電設(shè)計(jì)熱點(diǎn)之一。在此背景下，本文結(jié)合大重集團(tuán)兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電增速器結(jié)構(gòu)優(yōu)化項(xiàng)目，對(duì)其中的關(guān)鍵部件一大行星架，進(jìn)行了靜力分析、模態(tài)分析及拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)，并就如何求解大行星架精確載荷的問(wèn)題重點(diǎn)進(jìn)行了討論和研究。 對(duì)行星架體進(jìn)行受力分析，求解出額定功率條件下大行星架、大行星輪軸之間相互

2、作用力的大小。對(duì)連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化常用的三種方法進(jìn)行了介紹，并對(duì)其中之一變密度法進(jìn)行了數(shù)學(xué)模型分析。 針對(duì)赫茲彈性接觸理論以及工程上常用的經(jīng)驗(yàn)公式在解決軸、孔半徑相近且考慮接觸寬度時(shí)存在的限制，提出基于有限元方法來(lái)解決接觸問(wèn)題的非經(jīng)典方法，利用ANSYS軟件建立工程上最為常見的軸體、孔體配合模型，采用有限元接觸分析的方法求解出接觸面上載荷的分布形式。利用MATLAB擬合工具箱，使用三角函數(shù)、高斯函數(shù)擬合出載荷的空間分布方程。

3、 根據(jù)大行星架、大行星輪軸空間排布的對(duì)稱性，建立大行星架體的三分之一與大行星輪軸配合模型進(jìn)行有限元接觸分析，求得大行星架、大行星輪軸接觸面上節(jié)點(diǎn)剛度空間分布，并模擬實(shí)際增速器額定功率下大行星架、大行星輪軸所受力的情況，求得載荷真實(shí)的空間分布并將此載荷作為進(jìn)行大行星架拓?fù)鋬?yōu)化分析的精確載荷。 對(duì)大行星架進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化分析。大行星架結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化需要在滿足強(qiáng)度條件的前提下，使得結(jié)構(gòu)的剛度、固有振動(dòng)頻率改變最小。因此對(duì)大行星架首先進(jìn)行

4、靜力分析、模態(tài)分析。通過(guò)靜力分析，得出大行星架的應(yīng)力、位移分布和大??；通過(guò)模態(tài)分析，得出大行星架的固有振動(dòng)頻率和陣型。通過(guò)拓?fù)鋬?yōu)化分析，得出大行星架體材料分布的優(yōu)化結(jié)構(gòu)，拓?fù)鋬?yōu)化分析結(jié)果可以使得大行星架能潛在地減重40％。 求得大行星架的精確載荷分布，是進(jìn)一步求取大行星架與大行星輪軸接觸面上位移分布的前提，為精確模擬行星傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性，進(jìn)行行星齒輪修形提供邊界約束上的條件?；诰_載荷的大行星架拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果對(duì)于開發(fā)更大功率的風(fēng)