MW级风力发电机组主轴胀套连接的结构强度分析

建立了MW级风力发电机组主轴胀套连接模型,分别应用弹性力学理论与有限元分析方法,对胀套连接在极限工况下进行了强度分析.并对结果进行了对比分析,指出利用经典弹性力学设计和分析胀套连接的局限性,提出有限元分析更为准确.为风力发电机组主轴胀套连接的结构强度分析提供了一个更为准确的分析思路,具有一定的工程实用意义.     

风力发电机主轴结构强度分析

详细分析了主轴及胀紧联结套的受力情况,建立了风力发电机主轴模型,分别应用工程计算和有限元分析方法,对主轴在极限工况下进行了强度分析,有限元分析时结合工程计算考虑了胀紧联结套对主轴的作用,对两种方法结果进行了对比分析,指出工程计算方法的局限性,提出有限元分析更为准确,为风力发电机主轴的结构强度分析提供了一个更为准确的分析思路,具有一定的工程实用意义。     

风电齿轮箱低速级行星架极限强度分析

应用ANSYS Workbench软件,基于不同加载方式建立了行星架有限元分析模型,对兆瓦级风电齿轮箱低速级行星架的极限强度校核方法进行了研究,得到不同加载约束条件下的危险点分布情况。通过计算得到行星架的许用强度,同时进行了极限强度分析,针对危险点提出改进方案。     

行星齿轮传动行星架的轻量化设计技术研究

建立了单臂行星架的有限元模型,分析了结构参数对单臂行星架强度、刚度的影响;对比分析了单臂行星架圆形结构和三角形结构的应力和变形情况。针对双臂行星架的有限元模型,分析了连接板厚度、输入端侧板厚度等结构参数对双臂行星架强度和刚度的影响;对同规格的单、双臂行星架就强度、刚度和质量方面进行了综合对比分析。     

基于ANSYS Workbench的行星架优化设计

针对行星减速机的行星架形状复杂难于对其结构与强度实现最优化,文中给出了一种高效可靠的行星架强度分析方法。通过用ANSYS Workbench软件对一种行星减速器的行星架的有限元分析,模拟其在实际工作状态下的应力分布,并对行星架结构合理优化,然后将行星架装机,进行模拟加载试验,结果表明,用ANSYS Workbench软件优化的行星架强度可靠,重量减轻,对降低产品成本具有重要意义。     

增速齿轮箱行星架有限元分析及结构优化

以轻量化设计为目的,在满足强度和刚度的条件下,对增速齿轮箱的行星架进行结构优化设计。首先运用有限元方法对行星架进行强度和刚度分析,并选择对行星架质量有重要影响的结构尺寸为设计变量;然后利用高端网格变形软件建立行星架的网格参数化模型,进而建立以减轻质量为目标的行星架优化模型。最后结合Isight多学科优化软件进行优化分析,得出了合理的行星架轻量化结构尺寸。对优化后的行星架进行模态分析,其固有频率完全避开了啮合频率,确保不会发生共振现象。     

直驱型风力发电机的主轴强度研究

为了实现某大型水平轴直驱型风电发电机的主轴强度设计,提出基于有限元软件和疲劳软件相结合分析的主轴设计方法。建立发电机的有限元模型,分析计算了14种极限工况下主轴的极限强度。根据GL2010认证规范,推导得到发电机主轴的S-N曲线。基于疲劳分析软件,获得了主轴的疲劳累计损伤分布结果,考察了表面粗糙度对主轴疲劳强度的影响程度。分析校核结果表明,发电机主轴结构满足结构强度设计要求。     

某工程车轮边减速机行星架断裂分析与改进

针对某工程车辆轮边减速机输出行星架在紧急制动中断裂的问题,对行星架断裂处进行显微组织观测和机械性能检测,利用有限元软件对行星架在紧急制动条件下的受力状况进行分析,结果表明在行星架断裂处产生了应力集中且氮化对冲击韧度造成了影响。根据分析结果,从结构、加工工艺、热处理等方面对行星架的机械性能进行改善,改善后行星架的机械性能得到了提升,满足使用条件。该改进方法可为提高行星架强度提供参考。     

数控机床主轴行星轮变速装置

数控机床主轴行星轮变速装置,能够输出两段转速,当太阳轮、行星轮、行星架和齿轮套相对固定时,各齿轮间的啮合没有相对运动,齿轮无噪声,此时,行星轮变速装置的速比为1:1,满足了机床主轴高速运转的要求,当太阳轮、行星轮、行星架和齿轮套构成了行星轮减速轮系时,通过减速增大了扭矩,满足了机床主轴低速大扭矩输出的要求,该变速装置结构简洁,应用广泛。     

面向风电齿轮箱轻量化的双壁整体式行星架的结构优化设计

以轻量化设计为目的,在提高强度和保证刚度的条件下对双壁整体式行星架进行结构优化设计。首先基于APDL语言进行行星架参数化建模,计算齿轮的内、外啮合刚度和轴承支承刚度,对行星架进行有限元强度分析,并对行星架的部分结构参数进行灵敏度分析;然后以行星架的柔度最小为目标函数,材料密度为设计变量,体积分数为约束条件,建立拓扑优化数学模型;最后应用Hyperworks软件对其进行拓扑优化,根据材料分布建立行星架的概念模型,并进行结构设计。对优化前后行星架的性能进行比较,结果表明,在应力降低了8.74%的情况下,质量减少了17.34%,刚度基本不变,达到了优化设计的目的。     

带式输送机传动滚筒胀套联接有限元分析

建立了带式输送机传动滚筒胀套联接的有限元模型，利用ANSYS的接触非线性分析功能，研究了4种胀套的安装预应力，选出了所设计滚筒应使用的胀套型号。在此基础上，分析了轴、辐板、筒壳的应力和变形，从而改进了滚筒的结构参数。最后利用实测胀套的安装预应力，验证了ANSYS接触算法的计算精度。     

Influence of manufacturing errors on the dynamic characteristics of planetary gear systems

A dynamic analysis using a hybrid finite element method was performed to characterize the effects of a number of manufacturing errors on bearing forces and critical tooth stress in the elements of a planetary gear system. Some tolerance control guidelines for managing bearing forces and critical stress are deduced from the results. The carrier indexing error for the planet assembly and planet runout error are the most critical factors in reducing the planet bearing force and maximizing load sharing, as well as in reducing the critical stress.     

Multi-objective genetic algorithms based structural optimization and experimental investigation of the planet carrier in wind turbine gearbox

To improve the dynamic performance and reduce the weight of the planet carrier in wind turbine gearbox, a multi-objective optimization method, which is driven by the maximum deformation, the maximum stress and the minimum mass of the studied part, is proposed by combining the response surface method and genetic algorithms in this paper. Firstly, the design points’ distribution for the design variables of the planet carrier is established with the central composite design (CCD) method. Then, based on the computing results of finite element analysis (FEA), the response surface analysis is conducted to find out the proper sets of design variable values. And a multi-objective genetic algorithm (MOGA) is applied to determine the direction of optimization. As well, this method is applied to design and optimize the planet carrier in a 1.5 MW wind turbine gearbox, the results of which are validated by an experimental modal test. Compared with the original design, the mass and the stress of the optimized planet carrier are respectively reduced by 9.3% and 40%. Consequently, the cost of planet carrier is greatly reduced and its stability is also improved.     

偏航变桨减速器单臂行星架结构分析及优化

偏航变桨减速箱一般采用多级行星传动,由于受轴向尺寸的限制,也为了加工、装配方便,多采用单臂行星架结构,但单臂行星架存在刚性较差、受力不好等缺点。利用CAE技术对偏航变桨减速箱单臂行星架进行了有限元分析,并进行了结构优化,以寻求质量轻、变形小的单臂行星架结构设计。     

Influence of bearing stiffness on the static properties of a planetary gear system with manufacturing errors

Hybrid finite element analysis was used to analyze the influence of bearing stiffness on the static properties of a planetary gear system with manufacturing errors. The effects of changes in stiffness were similar for most of the manufacturing errors. State variables were most affected by the stiffness of the planet bearings. Floating either the sun or carrier helps to equal load sharing and minimizes the critical tooth stress. The effects of a floating sun and carrier are similar, but it is not recommended that both float, because this can induce greater critical tooth stress. Planet bearing stiffness should be optimized. Both load sharing and critical tooth stress should be considered to determine optimal bearing stiffness.     

主轴的静刚度计算与检测

对主轴单元的径向刚度进行了理论分析,基于赫兹理论计算了支撑主轴的角接触球轴承和精密双列圆柱滚子轴承的刚度,建立主轴轴承-转子系统的有限元模型,进行了有限元分析。同时,对主轴的静刚度进行检测,对检测数据进行处理与分析,得到主轴的静刚度值。试验结果表明：主轴的理论刚度计算与有限元分析方法具有可行性,与检测的结果基本一致,为研究主轴的静刚度提供了理论支撑。     

一种圆锥面无键联接接触压力和应力的解析计算方法

推导了计算圆锥无键联接的接触压力的解析公式,给出了心轴和套筒轴的径向应力、轴向应力、切向应力、Mises等效应力以及压入轴向力的方程.对解析解与等效直径的圆柱面无键联接近似解法、有限元法的计算结果进行了比较.在不考虑端部应力集中时,3种方法计算出的接触压力和Mises等效应力结果差别不大.进一步验证了近似解法的可行性,并为计算圆锥联接传递的扭矩和胀紧套的应力分析提供了依据.     

兆瓦级风电机组行星轮系有限元分析

针对兆瓦级风电齿轮箱中行星轮系易出故障的特点,通过三维建模软件建立行星轮系的计算模型,利用有限元方法对行星轮系进行了静强度分析,找出了最大应力点,提出了改善最大应力的方法。对行星轮系模态分析结果与已知的实际频率比较表明：在正常工作状态下,行星轮系不会产生共振。此方法为2．0MW风电机组行星轮系的设计提供了理论依据。     

HSK-1OOA型刀柄/主轴联接性能分析

将机床主轴与刀具相联接的刀柄是影响机床加工精度、刀具磨损及加工效率的关键部件.针对高速切削对刀柄的要求,建立了HSK-100A型刀柄的三维实体模型,同时利用有限元方法,对影响HSK-100A型刀柄/主轴联接性能的参数进行了分析,为HSK刀柄的实际应用提供一定的依据及指导.     

一种圆锥面无键联接接触压力和应力的解析计算方法

推导了计算圆锥无键联接的接触压力的解析公式,给出了心轴和套筒轴的径向应力、轴向应力、切向应力、Mises等效应力以及压入轴向力的方程。对解析解与等效直径的圆柱面无键联接近似解法、有限元法的计算结果进行了比较。在不考虑端部应力集中时,3种方法计算出的接触压力和Mises等效应力结果差别不大。进一步验证了近似解法的可行性,并为计算圆锥联接传递的扭矩和胀紧套的应力分析提供了依据。