【摘要】： 本論文在國家高技術研究發(fā)展計劃項目(863計劃)(No.2006AA04Z101)的資助下,結(jié)合實際工程項目背景,對大功率風力發(fā)電機增速器齒輪修形技術理論與方法進行了深入研究。 首先建立斜齒輪修形的數(shù)學模型。根據(jù)齒廓修形參數(shù)和齒向修形參數(shù)的幾何定義,在嚙合平面上建立修形曲面方程的統(tǒng)一表達式；以漸開線發(fā)生線滾動角和軸向截面的旋轉(zhuǎn)角為參數(shù),建立修形齒面切極坐標方程；根據(jù)連續(xù)相切接觸條件,建立修形齒面嚙合方程。為后續(xù)的幾何模型和有限元分析模型奠定理論基礎。 其次,給出計算齒輪箱整體變形的具體方法。應用有限元剛體耦合技術構造箱體柔度矩陣,計算箱體變形；根據(jù)赫茲接觸理論,計算滾動軸承變形。提出了基于SQL Server數(shù)據(jù)庫的斜齒輪有限元信息結(jié)構模型,開發(fā)了參數(shù)化輪齒接觸分析有限元建模程序。該程序首先應用APDL生成原始直齒輪模型,將單元、節(jié)點信息導入SQL Server數(shù)據(jù)庫,然后在SQL Server數(shù)據(jù)庫中批量化變換、修改節(jié)點坐標,并導入ANSYS依據(jù)原單元與節(jié)點關系重建有限元網(wǎng)格,實現(xiàn)斜齒輪微觀幾何拓撲修形有限元分析的精確、高效建模。提出了一種基于分級剖分的網(wǎng)格細化方法,解決輪齒接觸區(qū)網(wǎng)格細化難題,與以往的全齒面細化相比,可以有效地縮減節(jié)點規(guī)模,提高計算效率和精度。 然后,將輪齒齒面離散成若干點,以離散點對的接觸代替實際齒面接觸,根據(jù)輪齒嚙合變形協(xié)調(diào)條件和力平衡關系,建立輪齒面-面接觸分析數(shù)字化模型。以修形參數(shù)作為設計變量,以避免嚙入、嚙出沖擊和載荷均布為目標函數(shù),結(jié)合面-面接觸分析模型,建立考慮增速器整體變形條件的齒輪修形優(yōu)化設計模型。將齒輪箱體、軸承、軸、齒輪體的受載變形耦合至齒面各接觸點上,對接觸點的法向變形進行三次樣條擬合,從而得到齒面變形函數(shù),再基于“反變形”思想對齒面進行修形,分析修形后的接觸應力、載荷分布、接觸斑點等嚙合性質(zhì),從而確定修形參數(shù)。 最后,通過分析考察修形參數(shù)對某風力發(fā)電機增速器輸出級斜齒輪傳動嚙合性質(zhì)的影響,確定最佳修形參數(shù)。在某企業(yè)1.5MW風力發(fā)電機增速器試驗臺上,采用DP1500振動信號采集分析系統(tǒng),測試4種工況下增速器的振動信號。測試結(jié)果顯示在計算工況下,嚙合頻率上的振動信號幅值最小,表明根據(jù)本文方法確定的齒輪修形參數(shù)是基本合理的,驗證了本文理論和方法的正確性和有效性。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TH132.41

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