风电齿轮箱多级行星齿轮耦合传动系统数学建模及振型

以风电增速箱载荷分流式两级行星轮系一级平行轴齿轮动力耦合传动系统为研究对象,计入多级藕合传动系统的轮齿啮合误差、啮合阻尼、啮合刚度、级间耦合刚度、组件的转动惯量等影响因素,采用集中参数法建立了多级耦合传动系统的动力学模型.根据风电增速箱三级传动系统的有关参数,进行了系统的固有特性研究,归纳总结了多级传动系统的振动模式.分析表明该系统具有8种典型振动模式,即一二级间耦合振动模式、二三级间耦合振动模式、三级间整体耦合振动模式、第一级行星齿轮重根振动模式、第二级行星齿轮重根振动模式、第一级行星轮系单级振动模式、第二级行星轮系单级振动模式和第三级平行轴齿轮单级振动模式,并且进一步研究了第一级行星架和第二级内齿圈间的耦合刚度对系统固有特性的影响.与单级行星轮系的振动模式相比,多级行星传动系统的振动模式更多样和更复杂.     

风电增速箱行星轮系瞬态接触动力学分析

增速箱是风电装备中的关键部件,其传动方式多为复合行星轮系传动,行星轮系接触应力影响增速箱的工作性能。设计了功率分流式行星差动结构的5.5 MW增速箱,利用UG对低速级斜齿行星轮系进行模型简化处理,利用ANSYS Workbench建立了刚柔混合有限元模型,设置了合理的运动副和接触关系,完成了瞬态接触动力学分析,对计算得到的接触应力进行了分析,并与许用应力值850 MPa进行了比较,验证了行星轮系的结构设计满足要求。     

低噪声齿轮变速传动系统优化设计

现国内外已有不少关于齿轮传动系统优化设计的研究文章。但这些文献,多以在给定了传动方案等情况下,研究其最优的传动系统的设计参数如传动比、齿轮齿数和模数等的确定方法。至于系统的噪声级如何,就不再加以讨论。本文重点是以低噪声观点,简单经济的方法,探讨齿轮传动系统的低噪声传动布局的优化设计方法,利用本方法可在设计阶段就能预测齿轮传动系统的噪声级大小。     

重载行星齿轮传动等强度优化设计方法

针对多功率分流的行星齿轮传动中,齿轮强度和寿命差异较大的问题,提出了以体积和各级齿轮强度安全系数差最小为目标的行星齿轮等强度优化设计方法,优化模型从动力学角度出发计算了系统的均载系数和动载系数,考虑各齿轮应力循环次数差异对许用应力的影响,并基于美国齿轮制造者协会标准计算了各级齿轮强度的安全系数.以五路功率分流人字齿星型轮为例计算了齿轮参数,算例表明:以传动系统体积最小和齿轮安全系数相差最小为目标的优化设计方法得到的齿轮参数可以使各级齿轮的强度接近或一致,并能够有效减小传动机构的体积,所得到的设计参数更加合理,能够提高系统的可靠性以及节约制造成本.     

风力发电行星齿轮传动基本构件的有限元分析

行星齿轮传动是风电增速器中应用最为广泛的一种传动形式。由于风电机齿轮箱工作在高原、海滩等常年风速比较大的极端恶劣的环境下,风电机易受突变载荷冲击作用,一旦其中的某一部分发生故障,诊断与维修十分困难,而且维修费用昂贵。本文以功率为3兆瓦的风力发电机增速箱为例,对其行星齿轮传动的基本构件运用ANSYS进行有限元分析,验证它们是否达到可靠性设计要求。     

DQ70顶驱减速装置传动方案的研究

研究了DQ70顶驱传动机构,提出以三轴式内齿行星齿轮传动系统为核心的顶驱减速装置传动方案,并利用Matlab的优化工具箱对其参数进行了优化设计。应用该方案设计的顶驱装置具有体积小、传动比大、效率高、承载能力强、运行平稳、振动小、可拆卸性强、移运方便等优点,符合顶驱钻井系统的发展要求。     

圆柱凸轮滑移式宽窄行分插机构运动学机理分析

应新型水稻种植农艺要求,将变性椭圆齿轮行星轮系不等速传动机构和圆柱凸轮机构相结合,提出了一种圆柱凸轮滑移式宽窄行分插机构,在保证秧箱和育秧方式不变的前提下实现宽窄行插秧。在分析了变性椭圆行星轮系运动特点的基础上,对分插机构进行了运动学机理分析;自主开发了该机构人机交互优化软件,通过该软件优化出一组满足空间插秧轨迹要求的机构参数,并根据优化参数进行了运动学特性分析。     

行星齿轮传动的可靠性优化设计

根据齿轮传动可靠性与优化设计的相关性，建立起双级行星齿轮传动在合理可靠性条件下的优化数学模型，并完成了５５ｋｗ风力发电机组的行星齿轮传动可靠性优化设计，从根本上克服了原设计方案可靠性设计的缺陷，使其设计参数更加科学、先进、合理．     

基于分流均衡要求的行星传动基本构件浮动量分析

根据从动力学角度建立的行星传动系统计算模型,考虑系统的误差、工况条件、构件的支承刚度对基本构件浮动量的影响,推导行星传动的动力学方程：计算在载荷分流均衡要求下基本构件的浮动量;分析系统主要设计参数对浮动量的影响,为行星齿轮传动系统的均载结构设计提供依据。研究结果表明：系统的浮动量随着对载荷均衡要求、转速、系统行星轮个数、基本构件支承刚度和系统构件误差的增加而增大,各构件的误差对系统浮动量的影响有累加作用;系统的误差、工况条件、构件的尺寸参数和支承刚度等因素均影响系统的浮动量,在实际分析中要予以考虑。     

行星齿轮传动的可靠性优化设计

根据齿轮传动可靠性与优化设计的相关性，建立起双级行星齿轮传动在合理可靠性条件下的优化数学模型，并完成了５５ｋＷ风力发电机组的行星齿轮传动可靠性优化设计，从根本上克服了原设计方案可靠性设计的缺陷，使其设计参数更加科学，先进，合理。     

风电齿轮箱齿轮传动系统非线性因素影响分析

针对风力发电机齿轮箱在实际风场中工况复杂的问题,采用集中质量参数法建立了风电齿轮箱传动系统高速级齿轮滚动轴承耦合动力学模型,考虑了传动系统的综合啮合刚度、误差激励、齿面侧隙和轴承径向刚度等非线性影响因素,对1.5 MW风力机齿轮箱传动系统的非线性动力学模型进行了仿真计算分析.采用Runge-Kutta法对模型进行求解得到传动系统的时域波形和幅频响应.结果表明:较小齿面侧隙会使系统出现较大振动响应,随着齿面侧隙增大,系统振动位移减小,会导致系统从周期走向混沌响应;轴承游隙的存在使系统产生混沌响应,呈现出非周期的特征.     

含弹性支撑的船用减速器箱体动态特性

为分析弹性支承对船用减速器动态特性的影响,提高其动态性能,综合考虑齿轮时变啮合刚度、齿轮偏心误差及啮合误差等因素的影响,依据各零件作用力传递关系,建立传动系统动力学模型,计算系统动态激励．采用有限元法构建齿轮箱稳态动响应分析模型,应用弹簧单元对其底部支撑进行模拟,依据自编制动响应求解流程,对齿轮箱在系统动激励作用下的稳态响应进行求解,得到齿轮箱节点振动加速度响应时域历程及其频谱．引入齿轮箱隔振系统频率比概念,分析支撑刚度对齿轮箱振动传递及倾斜变形的影响,发现当频率比为2～3时可达到较好的支撑效果,为齿轮箱的设计提供了理论依据．     

单齿裂纹行星轮系合成刚度的劣化特性

行星轮系由于结构复杂,其齿面损伤对系统动态特性的影响不易评估,因而为行星轮系的故障诊断带来很大障碍.以某NGW21型行星齿轮减速器为研究对象,在内齿圈固定的前提下,研究了健康轮系的刚度合成方法以及齿面损伤条件下的刚度劣化行为.采用能量法获得了行星轮与太阳轮和内齿圈单独啮合时的刚度分布曲线,进而基于轮系内部的运动关系和各行星轮之间的相位关系,建立了多点同时啮合工况下的轮系刚度合成方法.针对太阳轮、内齿圈分别存在不同深度裂纹的情况,探讨了裂纹齿轮与行星轮单独啮合时的刚度分布,并最终对同一行星轮参与的内、外啮合刚度进行了合成.结果表明:太阳轮裂纹引起的整体刚度劣化更为明显,将更显著地影响行星轮系的响应特性.     

一种自锁的行星轮系传动原理与自锁条件研究

提出了一种行星轮系，它的浮动行星轮随主动件的选择不同而具有不同的作用，从而，该种轮系可以实现传动与自锁的双重功能．分析了主动力对该轮系的传动与自锁的影响因素，研究了轮系中影响自锁的几何条件，设计实例证实了该研究的正确性．     

行星齿轮传动在刮板运输机中的应用

探讨了行星齿轮传动在刮板运输机中应用的可能性和必要性,并对ＳＧＢ－４２０／１２２型刮板运输机的减速器进行了行星齿轮传动设计．与圆柱圆锥齿轮减速器相比体积小、重量轻、效率高．     

交错轴变传动比齿轮副变传动比齿轮数字设计方法研究

汽车转向器的传动比是影响车辆转向轻便性和灵敏性的重要因素之一,车辆在转向时为了获得轻便性和灵敏性的统一需要采用变传动比转向器。通过综合分析机械式变传动比转向器的重要部件交错轴变传动比齿轮副的啮合特点,基于包络原理提出了一种全新的变传动比齿轮数字设计方法,此方法将交错轴变传动比齿轮副中斜齿轮看作由垂直于其轴线的无限接近的平面集合与其截交后截平面的集合,每个截平面称为"齿轮元",交错轴变传动比齿轮副的啮合传动可看作齿轮元的集合与变传动比齿轮的啮合,变传动比齿轮齿廓上每个齿廓点的高度值,是过此点且垂直于齿条运动方向及斜齿轮轴线的直线随此点一起啮合传动时,与此点啮合过程中遍历齿轮元集交点高度值中的最小值。基于上述方法,建立了交错轴变传动比齿轮副变传动比齿轮齿廓点高度值计算的数学模型,开发了求解算法,得到了变传动比齿轮的齿廓点云,并将此方法成功应用到了某型变传动比转向器的研制中,通过样件试制及测试验证了该方法的正确性。     

基于ADAMS的行星轮系建模方法与仿真研究

利用ADAMS软件建立2K-H型行星轮系传动机构的仿真模型,对其进行仿真分析,获得了行星轮系传动机构中各个构件的速度变化曲线.仿真结果与理论计算进行比较,证明行星轮系仿真模型的正确性,为动力学仿真提供基础,并为建立类似行星轮系仿真模型提供了有效的途径.     

3K行星轮系传动的齿数选择方向

本文通过对3K行星轮系的传动比计算,将该机构的运动分解为两种相串联的ZK-H运动,其中一为简单的单排2K-H(负号)机构,另一为有双联行星轮的双排ZK-H(NN型)机构.3K机构传动比大,主要取决于此双排2K-H机构.文中对其进行了运动及受力分析,计算了最大圆周力及最大圆周速度,均证明了在两个内啮合大齿轮中,以固定的内啮合大齿轮齿数大于另一内啮合大齿轮的齿数为佳,从而为设计3K轮系传动提供了齿数选择的方向.