發(fā)布時(shí)間：2020-03-26 02:34

【摘要】：課題來源于國家“十一五”科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目“高速、重載、精密機(jī)械傳動系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究”(2006BAF01B07-02)及國家“十二五”科技支撐計(jì)劃課題“7MW級風(fēng)電齒輪箱及主軸軸承產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)研究（2012BAA01B05）”。 隨著風(fēng)力發(fā)電設(shè)備向單級大功率方向發(fā)展，更大功率風(fēng)電齒輪箱的需求變的越來越迫切。剛性設(shè)計(jì)類型的齒輪箱不利于行星輪均載，對設(shè)計(jì)、制造及安裝要求高，因此在齒輪箱系統(tǒng)中增加柔性是一種重要的的選擇。在傳統(tǒng)的風(fēng)電齒輪箱設(shè)計(jì)中僅浮動太陽輪或行星架難以滿足大功率齒輪箱發(fā)展需求，而行星輪懸臂式柔性銷軸均載技術(shù)可以有效解決這個(gè)問題。同時(shí)，為獲得更大齒輪箱功率密度而增加行星輪個(gè)數(shù)時(shí)，往往受限于行星架跨坐支撐的位置約束，而懸臂式行星輪銷軸結(jié)構(gòu)可減少跨坐式行星架的結(jié)構(gòu)需要，更有利于增加行星輪個(gè)數(shù)和方便調(diào)整相位角。雖然行星輪懸臂式柔性銷軸的這些優(yōu)點(diǎn)使其具有較高的應(yīng)用價(jià)值，但由于缺乏柔性銷軸類型行星傳動系統(tǒng)動力學(xué)研究，為此類復(fù)雜齒輪箱設(shè)計(jì)造成一定困難。論文結(jié)合太陽輪浮動和銷軸柔性的準(zhǔn)“雙浮動”風(fēng)電齒輪箱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用動力學(xué)研究方法，對柔性銷軸式風(fēng)電齒輪箱的均載、耦合特性、動態(tài)響應(yīng)等展開研究，對于柔性銷軸式風(fēng)電齒輪箱設(shè)計(jì)具有重要意義。 論文的主要內(nèi)容如下： ①建立多浮動構(gòu)件的風(fēng)電齒輪箱行星級齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)模型，對行星輪動態(tài)均載進(jìn)行研究�；谀芰糠ǖ玫戒N軸剛度與輪齒剛度計(jì)算公式，推導(dǎo)柔性銷軸誤差情況下的嚙合剛度與嚙合相位的時(shí)變函數(shù)。 ②研究銷軸誤差與齒輪誤差對動態(tài)均載影響。根據(jù)銷軸位置誤差與齒輪偏心誤差的激勵特征，，綜合考慮銷軸剛度、外部載荷以及多銷軸誤差布置等影響因素，分析兩類誤差對行星齒輪動態(tài)載荷變化規(guī)律。 ③基于邊界協(xié)調(diào)條件建立柔性銷軸式風(fēng)電齒輪箱傳動系統(tǒng)耦合動力學(xué)模型，對系統(tǒng)存在的模態(tài)類別、模態(tài)應(yīng)變能及動態(tài)響應(yīng)進(jìn)行研究，歸納總結(jié)出傳動系統(tǒng)中存在的五類模態(tài)特征，研究單級模態(tài)與耦合模態(tài)的異同、銷軸剛度對模態(tài)頻率的影響；研究模態(tài)應(yīng)變能的分布規(guī)律及動態(tài)響應(yīng)特征；研究設(shè)計(jì)參數(shù)對動態(tài)響應(yīng)的影響。 ④基于傳動系統(tǒng)與箱體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)耦合邊界條件，建立包含箱體支撐剛度、輪齒嚙合接觸損失、軸承間隙的風(fēng)電齒輪箱系統(tǒng)非線性動力學(xué)模型，對其固有特性、動態(tài)響應(yīng)、非線性規(guī)律展開研究，結(jié)合有限單元法得到齒輪箱體表面的振動特征。 ⑤在搭建的風(fēng)電齒輪箱傳動試驗(yàn)臺上對柔性銷軸式風(fēng)電齒輪箱動態(tài)均載進(jìn)行試驗(yàn)，研究不同載荷作用下行星級齒輪的動態(tài)載荷分布規(guī)律；對不同載荷下的齒輪箱振動特性進(jìn)行測試，得到齒輪箱振動響應(yīng)特征。驗(yàn)證理論分析結(jié)果的正確性。
【圖文】：

用的柔性行星輪軸式結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是彈性心軸與行星架和心軸外面的彈性軸套過盈連接，彈性套懸臂固定在心軸的自由端，軸套上安裝滾動軸承，行星輪在軸承上旋轉(zhuǎn)。當(dāng)載荷作用于中間或行星輪左端位置時(shí)，心軸和軸套產(chǎn)生變形，心軸和行星輪軸線發(fā)生傾斜，于是載荷延齒寬方向轉(zhuǎn)移，使輪齒載荷延齒寬分布趨于均勻。

圖 2.1 柔性銷軸式風(fēng)電齒輪箱傳動系統(tǒng) (符號含義: s-太陽輪, r-內(nèi)齒圈, c-行星架,P-行星輪, 1,2,3,4-行星輪序號，中間級齒輪 g1,g2,高速級齒輪 g3,g4).Fig.2.1 The transmission system of wind turbine gearbox with planet gear flexible pins表 2.1 柔性銷軸式風(fēng)電齒輪箱齒輪參數(shù)Table.2.1 The parameters of gears of wind turbine gearbox with planet gear flexible pins齒輪級 傳動比模數(shù)(mm)壓力角( )構(gòu)件 齒數(shù)齒寬(mm)質(zhì)量（Kg）等效質(zhì)量I/R2(Kg)行星級 1:5.52 15 25齒圈 95 335 1538 1681行星輪 37 315 289 271太陽輪 21 335 205 199行星架 — — 1596 1847中間級 1:5.05 11 20輸入齒輪 106 228 1971 1354輸出齒輪 21 248 84 71輸入齒輪 99 134 410 369
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TH132.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2600820