本文關鍵詞：兆瓦級風電齒輪箱齒輪熱—結(jié)構耦合及疲勞壽命研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：增速箱是風力發(fā)電機中的重要部件,隨著風電機組向著大型化與運行環(huán)境更加復雜化的方向發(fā)展,要求其應具有更高的可靠性。但目前大型風電齒輪箱普遍達不到設計壽命,從而造成風電企業(yè)效益低下。風電齒輪箱壽命與可靠性較低有設計、制造、安裝等多種因素,但其中齒輪的摩擦生熱,導致其熱應力疊加在結(jié)構應力上而提高了齒輪嚙合應力水平,也是一個主要原因。這一現(xiàn)象也就是熱-結(jié)構耦合效應。研究風電齒輪箱熱-結(jié)構耦合,并分析其壽命與可靠性,對大型風電齒輪箱具有重要意義。本文以某型號2.5MW的風電齒輪箱為研究對象,對齒輪箱傳動系統(tǒng)高速級的熱-結(jié)構耦合效應、強度與疲勞壽命及疲勞可靠性作了研究。主要工作內(nèi)容有:(1)齒輪嚙合建模以及模型處理,由三維模型轉(zhuǎn)化為二維平面模型,以適應現(xiàn)有的計算機規(guī)模;(2)利用有限元方法的熱結(jié)構耦合單元對齒輪傳動中齒輪接觸摩擦因素、齒輪轉(zhuǎn)速、齒輪模數(shù)等相關要素對嚙合溫度、應力的影響進行了分析;(3)通過分析齒輪傳動各個相關要素的影響程度,對某風電齒輪箱高速級進行動力學分析、直接熱—結(jié)構耦合動力學分析、熱—結(jié)構分步動力學計算等,得到齒輪齒面嚙合應力大小與分布;(4)利用疲勞學原理結(jié)合齒輪箱高速級熱結(jié)構耦合有限元分析結(jié)果,對齒輪箱傳動系統(tǒng)中的高速級進行了不同可靠度條件下的疲勞壽命預測,并計算出零件在規(guī)定設計壽命下的疲勞可靠度。
【關鍵詞】：風電齒輪箱 有限元分析 動力學仿真 熱-結(jié)構耦合 疲勞可靠性
【學位授予單位】：浙江理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH132.41;TM315
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-16
• 1.1 課題背景、目的及研究意義8-12
• 1.2 風電齒輪箱研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 風電齒輪箱國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 熱-結(jié)構耦合研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 研究內(nèi)容14-15
• 1.4 本章小結(jié)15-16
• 第二章 齒輪傳動基礎理論16-28
• 2.1 齒輪接觸理論16-17
• 2.2 摩擦相關理論17-20
• 2.2.1 滑動摩擦17-18
• 2.2.2 滾動摩擦18-20
• 2.3 熱傳導理論20-23
• 2.3.1 熱傳遞基本方式21-22
• 2.3.2 熱分析邊界條件22-23
• 2.3.3 初始溫度23
• 2.4 有限元耦合分析介紹23-25
• 2.5 疲勞壽命相關理論25-26
• 2.6 本章小結(jié)26-28
• 第三章 齒輪傳動熱—結(jié)構耦合效應與分析28-40
• 3.1 有限單元法簡介28-29
• 3.2 有限元分析步驟29-30
• 3.3 熱-結(jié)構耦合場的控制方程30-31
• 3.4 實例模型31-33
• 3.5 嚙合齒輪的熱—結(jié)構耦合分析33-38
• 3.5.1 摩擦因數(shù)對齒輪溫度場及應力場的影響34-35
• 3.5.2 轉(zhuǎn)速對齒輪溫度場及應力場的影響35-37
• 3.5.3 模數(shù)對齒輪溫度場及應力場的影響37-38
• 3.6 本章小結(jié)38-40
• 第四章 風電齒輪箱高速級熱-結(jié)構耦合分析40-51
• 4.1 風電齒輪箱模型40-43
• 4.2 求解設置43
• 4.3 動力學分析43-46
• 4.4 齒面溫升分析46-49
• 4.5 綜合結(jié)果分析49-50
• 4.6 本章小結(jié)50-51
• 第五章 疲勞損傷分析51-58
• 5.1 疲勞分析基本方法51
• 5.2 疲勞累積損傷理論51-52
• 5.3 常見疲勞分析類別52-53
• 5.4 高速級壽命分析53-57
• 5.4.1 材料力學性能53-54
• 5.4.2 齒面應力分析54-55
• 5.4.3 疲勞損傷分析55-57
• 5.5 本章小結(jié)57-58
• 第六章 總結(jié)和展望58-59
• 6.1 全文總結(jié)58
• 6.2 展望58-59
• 致謝59-60
• 參考文獻60-65
• 攻讀碩士學位期間的研究成果65

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