风力发电机齿轮传动系统的动态优化设计

同时考虑时变啮合刚度、啮合误差以及风速变化引起的外载荷波动,建立了1.5MW风力发电机齿轮传动系统的集中参数模型,并利用谐波平衡法,得到时变振动微分方程的解析解。在此基础上,建立了以各构件的振动加速度和系统体积/质量为目标函数的多目标动态优化模型,利用混合离散变量组合型法对其进行求解。计算结果表明,提出的系统建模和优化设计方法,可有效降低风电齿轮箱的振动水平和质量,为低噪声、低成本的风电齿轮箱的设计提供参考。     

风电齿轮箱传动系统的动力学建模

由于风速的随机性特点,使得风电齿轮箱长期处于较为复杂的变载荷作用下而产生振动,这些振动将会引起齿轮箱内部结构的损坏.为了更好地对齿轮箱进行动力学分析,将风电齿轮箱传动系统分解为三级齿轮传动,采用集中质量法,在直齿轮、斜齿轮和行星齿轮动力学模型的基础上,建立了整个齿轮箱传动系统的动力学模型;并在考虑齿轮啮合刚度、啮合阻尼、啮合误差、偏心量、弯扭耦合、自身重力以及支撑轴承等因素的共同作用下,利用拉格朗日方程推导了整个传动系统的动力学方程.为今后分析兆瓦级风电齿轮箱传动系统的固有特性、动态响应等动力学特性奠定了一定的基础.     

航空发动机齿轮传动系统动力学特性研究

以航空发动机两级弧齿锥齿轮传动系统为研究对象,建立了弯—扭—轴三维空间16自由度耦合动力学模型。在模型中考虑了时变啮合刚度、静态传递误差和齿侧间隙等非线性因素,并结合航空发动机高压转子质量大、轴向力大的特点,在动力学方程中将安装在高压轴上的弧齿锥齿轮的质量取为高压转子整体质量;并在该齿轮轴向方向模拟了轴向力。以发动机传动系统实际参数作为动力学方程系数,无量纲化后通过引入状态变量并使用五阶变步长自适应Runge-Kutta数值方法求解,得到系统在慢车、巡航和最大状态下的响应,与该发动机实测数据基本吻合。并且研究了轴向力、输出功率和高压转子质量不平衡量对系统响应的影响。结果表明合理控制轴向力、输出功率和高压转子质量不平衡量可以改善发动机振动情况。     

基于ANSYS的兆瓦级风电增速齿轮三维有限元分析

为了获得较为准确的风电增速齿轮接触疲劳强度分析结果,借助Pro/E软件建立了齿轮传动的三维模型,利用ANSYS与Pro/E的无缝连接技术实现了模型的导入,通过表面边界法定义了齿轮C型内表面的刚性多点约束,模拟出了力矩载荷的施加,得到了接触应力的分布云图,其结果与经典的赫兹公式对比,误差不超过10%。     

路面激励下汽车传动系统的随机扭转振动分析

为了分析由路面激励引起的汽车传动系统的随机扭转振动响应情况,建立了传动系统随机扭转振动的计算模型,提出了对实验结果进行拟合的参数识别方法.通过数值处理和实验手段确定了模型的主要参数,计算和分析了由随机路面激励所引起的传动系统的动力学响应.通过某汽车的道路实验验证了上述理论分析和计算方法的正确性.结果表明,汽车传动系统的低频扭转振动主要由不平路面输入激励所引起.     

单级齿轮传动系统非线性动力学分析

本论述采用了集中参数法来建立三自由度单级直齿齿轮传动系统的模型,对单级齿轮啮合系统进行了受力分析,并进行无量纲化处理,利用龙格库塔法进行数值求解,得到齿轮系统在不同转矩波动频率、支撑刚度下系统的分岔图、相图以及poincaré映射图.结果表明:随着主动轴支撑刚度k11和从动轴支撑刚度k22的同时增大,系统混沌运动的区域...     

谐波齿轮传动系统动态特性的测试与分析

利用计算机辅助测试及分析技术，建立了谐波齿轮传动系统动态特性测 试与分析的微机系统，并利用该系统对谐波齿轮传动系统的动态特性进行了 测试与频谱分析。在理论分析计算与实验测试相结合的基础上，建立了谐波 齿轮传动系统扭转振动的数学模型，为对谐波齿轮传动动态特性的深入研究 提供了一种行之有效的分析方法。     

兆瓦级风力机偏航齿圈高强度联接螺栓螺纹表面裂纹扩展分析

建立兆瓦级风力机偏航齿圈与塔架法兰处高强度联接螺栓联接三维模型并在Hypermesh前处理,在ABAQUS建立高强度联接螺栓接触模型,按照不同裂纹深度和不同裂纹长度对高强度联接螺栓螺纹底端表面裂纹和螺纹顶端表面裂纹的扩展进行仿真分析。研究结果表明:高强度联接螺栓最大应力位置与裂纹位置无关,均出现在螺纹连接第1个螺纹处;当初始裂纹设置在第1个螺纹处时,由于高强度联接螺栓联接结构裂纹处产生应力集中、发生裂纹扩展现象,导致高强度联接螺栓应力过大,严重影响连接可靠性,故应特别注意此类裂纹,并防止其出现。     

车辆多级行星传动系统强迫扭转振动与动载特性

针对某车辆行星传动系统,以发动机动态转矩为激励,采用集中参数法建立纯扭转强迫振动模型,利用拉格朗日方程建立系统微分方程并进行求解。分析了各部件在同一档位的振幅特性,得出不同部件的振动特点。研究了不同档位下行星排的振动,得出行星排在空载与受载时扭振的差异。最后对行星排啮合力波动量和动载荷系数进行计算,为行星传动系统设计和动态分析提供了依据。     

齿轮传动系统设计的优化理论——机床主传动系统优化设计

本文从探讨机床主传动系统优化设计出发提出了齿轮传动系统设计的优化理论。目前,普遍采用的以“转速图”为工具设计齿轮传动系统(或机床主传动系统)的方法,不易拟定出较理想的方案,本文在用矩阵法探讨主传动系统的传动比分配规律的基础上,提出最少传动副数的概念和最佳传动比的概念,并从系统优化的角度考虑建立了数学模型,总结出新的设计方法,即优化设计法。     

兆瓦级风电机组传动链动态特性分析

由于风力发电机组安装在柔性支撑塔架上,传动链承受着变风向、变载等恶劣工况,其故障率一直较高,成为风电发展的瓶颈。研究考虑风机塔筒摆动与传动链扭转振动的耦合效应,利用集中参数法建立基于柔性支撑的兆瓦级风机传动链耦合动力学分析模型,开展兆瓦级风电机组传动链动态特性研究,揭示其动态特征及变化规律,利用坎贝尔图对潜在共振点进行分析,得到切入转速与传动链之间潜在共振频率。基于Simpack有限元法对传动链动态特性进行分析,验证分析方法的正确性。     

行星齿轮装置轴系的扭转振动模型分析

行星轮机构几何运动关系较复杂，如何建立有效的动力学模型一直深得关注。剖 析了用于扭转振动的单惯量轴系模型和常规回转振动模型，推荐了作者所建立的两种 新模型──抽象平面杆系模型和等效轴系模型。通过分析比较，说明单惯量轴系模型 与常规回转模型均有一定的局限性。抽象平面杆系模型虽形式不直观，但可全面体现 行星齿轮装置内部的几何与动力学关系，并易于联接轴系；等效轴系模型经过了深入 地数学加工，是最具实用价值的扭转振动计算模型。     

MW风力发电机齿轮动态数值计算

齿轮是风力发电机增速箱最重要的传动零件,由于风力发电是依靠自然风,而风速的随机变化性很大,又造成了增速齿轮的应力随机性变化对齿轮的硬度及抗疲劳能力提出了很高的要求,所以对齿轮动态数值计算是非常必要的。文章利用SOLIDWORKS的齿轮插件,建立风力发电机增速箱齿轮对的实体模型,并运用ANSYS对其进行动态分析,模拟齿轮转动时的工况,对齿轮进行应力分析,找出轮齿啮合时的应力分布规律,对数值计算与理论计算进行比较,验证了数值计算的准确性。     

盾构机刀盘驱动多级行星轮系的动力学特性

为揭示盾构机刀盘驱动多级行星轮系的动力学特性,考虑到各级之间由于初始啮合位置的不同使啮合刚度和啮合误差均产生相位差,以及各构件支承刚度、时变啮合刚度、啮合误差等影响因素,建立了盾构机刀盘驱动多级行星轮系纯扭转动力学模型并进行了动力学特性分析。固有特性分析表明,多级行星传动系统较单级传动系统呈现出独特多样的振动模态;通过动态响应分析,获得了各级传动动态啮合力的时域及频域响应。结果表明,中、高速级传动的激振力频率较系统的固有频率相近,易引起系统的谐振,应在设计中特别注意。并求得各级传动的动载系数,为该行星轮系的动态优化设计奠定了基础。     

风电主齿轮箱动态响应分析

以某3 MW风电齿轮箱为研究对象,通过导入壳体、齿圈、转架有限元凝聚刚度矩阵,建立基于MASTA的多柔体动力学模型,分析发现箱体在三级齿轮啮合频率附近有最高的动能分布,齿轮箱在高速级齿轮第一阶啮合频率激励下有最大的振动响应,且计算结果和试验测试结果基本符合。该结果可对风电齿轮箱设计阶段进行振动风险规避提供一定计算参考。     

船用齿轮传动的动态优化设计

考虑齿轮副的时变啮合刚度、啮合阻尼及轮齿的综合误差,建立了船用齿轮传动系统的动力学模型;将齿轮副接触线长度变化代替齿轮瞬时啮合刚度的变化,啮合阻尼和齿面摩擦等效为粘性阻尼以提高求解效率.并以齿轮的振动加速度和质量为目标函数,对船用齿轮传动进行多目标动态优化,有效降低船用齿轮的振动水平和质量.     

轮系设计实验台优化设计

设计一种新型可拆装轮系实验台,能搭接多种类型的结构(定轴轮系、差动轮系、行星轮系、混合轮系、齿轮传动等),清楚地展示了其内部结构。优化了齿轮等参数的设计与计算,使实验台达到可靠性与稳定性良好的要求。提高学生动手与观察分析能力,满足现在加强高校实验实践教学的要求。     

基于神经网络的渐开线圆柱齿轮动态优化设计

通过分析渐开线圆柱齿轮振动力学性能 ,建立了渐开线圆柱齿轮动态优化设计模型。利用BP神经网络映射齿轮动态响应与设计变量之间的函数关系 ,提高优化设计效率。对直齿轮传动动态优化设计的结果表明该方法是行之有效的。