大型風電齒輪傳動系統(tǒng)動態(tài)設計理論與方法

目錄
前 言
第1章 緒論1
1.1 概述1
1.2 風力發(fā)電的基本原理與分類2
1.2.1 風力發(fā)電的基本原理2
1.2.2 風力發(fā)電的分類3
1.3 風力發(fā)電發(fā)展簡史7
1.4 風力發(fā)電齒輪傳動系統(tǒng)的分類與特點10
1.5 風力發(fā)電齒輪傳動系統(tǒng)研究現(xiàn)狀15
1.5.1 風力發(fā)電齒輪傳動系統(tǒng)優(yōu)化設計15
1.5.2 風力發(fā)電齒輪傳動系統(tǒng)動力學模型與動態(tài)特性16
1.5.3 風力發(fā)電齒輪傳動系統(tǒng)故障類型與評價監(jiān)測19
1.6 風電齒輪傳動系統(tǒng)發(fā)展趨勢22
1.6.1 單機容量向大型化發(fā)展22
1.6.2 大型風電增速齒輪箱研制中的主要技術難題23
1.7 本書主要內容24
第2章 大型風電齒輪箱高功率密度設計理論與方法26
2.1 概述26
2.2 輕量化設計與高功率密度設計的區(qū)別與聯(lián)系26
2.3 大型風電增速齒輪箱創(chuàng)新傳動構型28
2.3.1 不同類型的傳動構型28
2.3.2 NGW型行星輪系方案30
2.3.3 NW型行星輪系方案31
2.3.4 柔性銷軸+功率分流行星齒輪傳動構型33
2.3.5 機電集成式緊湊型傳動構型35
2.3.6 無外圈軸承的行星輪系方案38
2.4 以減振減重為目標的系統(tǒng)宏觀參數(shù)集成優(yōu)化設計38
2.4.1 多目標優(yōu)化設計39
2.4.2 多目標靜態(tài)優(yōu)化設計40
2.4.3 多目標動態(tài)優(yōu)化設計46
2.4.4 傳動系統(tǒng)多目標動態(tài)優(yōu)化模型46
2.4.5 載荷系數(shù)48
2.4.6 動態(tài)優(yōu)化設計結果與分析48
2.5 以高承載為目標的齒輪副全齒面拓撲修形52
2.6 以輕量化/高承載為目標的結構優(yōu)化53
2.7 齒輪齒面改性與強化技術58
2.8 高強度與輕量化材料及其應用59
2.9 本章小結61
第3章 大型風電齒輪傳動系統(tǒng)齒輪齒面修形技術62
3.1 概述62
3.2 不同類型的齒輪齒面修形方式62
3.2.1 齒廓修形63
3.2.2 齒向修形67
3.2.3 曲面修形70
3.3 修形斜齒輪嚙合剛度與誤差非線性耦合解析模型及其參數(shù)影響72
3.3.1 斜齒輪接觸線長度與接觸位置72
3.3.2 基于切片法的斜齒輪嚙合剛度計算原理74
3.3.3 修形斜齒輪嚙合剛度與誤差非線性耦合解析模型78
3.3.4 斜齒輪單齒嚙合剛度變化規(guī)律81
3.3.5 修形參數(shù)對斜齒輪綜合嚙合剛度和傳動誤差的影響82
3.4 應用案例85
3.4.1 齒面修形對齒輪嚙合接觸狀態(tài)的影響85
3.4.2 齒面修形對齒向載荷分布系數(shù)的影響88
3.4.3 齒面修形對承載能力的影響92
3.4.4 齒面修形對振動噪聲的影響93
3.5 修形效果評價94
3.6 本章小結95
第4章 大型風電齒輪箱振動與噪聲控制技術96
4.1 概述96
4.2 風電齒輪箱動態(tài)激勵96
4.2.1 考慮隨機風載的風電增速齒輪箱外部動態(tài)激勵96
4.2.2 風電增速齒輪箱內部動態(tài)激勵100
4.3 風電齒輪箱動力學性能分析111
4.3.1 風電增速齒輪箱模態(tài)分析111
4.3.2 振動響應分析113
4.4 風電齒輪箱輻射噪聲分析115
4.4.1 聲學基礎115
4.4.2 風電增速齒輪箱聲學特性分析116
4.5 風電齒輪箱振動噪聲測試118
4.5.1 風電增速齒輪箱振動測試分析119
4.5.2 風電增速齒輪箱輻射噪聲測試分析121
4.6 風電齒輪箱振動與噪聲控制技術122
4.6.1 設計及加工122
4.6.2 輪齒修形126
4.6.3 結構優(yōu)化132
4.6.4 相位調諧133
4.6.5 均載機構141
4.7 本章小結141
第5章 大型風電傳動鏈多柔體動力學設計及共振
規(guī)避方法142
5.1 概述142
5.2 動力學建模方法及模型142
5.2.1 子結構模態(tài)綜合法142
5.2.2 子結構有限元模型145
5.2.3 柔性多點約束的建立147
5.2.4 多柔體動力學理論151
5.2.5 模型實例153
5.3 大型風機傳動鏈多柔體系統(tǒng)動力學分析156
5.3.1 時域與頻域分析方法156
5.3.2 算例與分析158
5.4 大型風機傳動鏈共振點甄別166
5.4.1 頻率篩選原則166
5.4.2 阻尼篩選原則167
5.4.3 能量篩選原則168
5.4.4 速度篩選原則170
5.4.5 系統(tǒng)坎貝爾圖172
5.4.6 掃頻時/頻域分析174
5.5 大型風機傳動鏈多柔體動力學優(yōu)化設計175
5.5.1 大型風機傳動鏈動力學優(yōu)化設計方法175
5.5.2 箱體幾何尺寸優(yōu)化設計177
5.5.3 齒輪幾何參數(shù)優(yōu)化設計181
5.6 本章小結182
第6章 大型風電齒輪箱行星輪系動態(tài)均載技術184
6.1 概述184
6.2 行星輪系均載系數(shù)定義及其計算方法184
6.2.1 行星輪系均載系數(shù)定義184
6.2.2 NWG型均載計算數(shù)學模型185
6.2.3 NW型均載計算數(shù)學模型188
6.3 行星輪系均載系數(shù)的參數(shù)靈敏度分析190
6.3.1 齒輪誤差對均載系數(shù)的靈敏度190
6.3.2 齒輪設計參數(shù)對均載系數(shù)的靈敏度193
6.4 均載機構對行星輪系均載性能的影響193
6.4.1 “浮動自位”機構均載機理193
6.4.2 柔性銷軸式行星輪系均載機理198
6.4.3 滑動軸承誤差對行星齒輪傳動系統(tǒng)均載性能的影響200
6.4.4 具有柔性浮動和均載作用的行星架結構204
6.5 行星輪系均載性能測試方法及其結果分析204
6.5.1 行星輪均載系數(shù)測試方法204
6.5.2 均載系數(shù)測試結果及其分析208
6.6 本章小結211
第7章 大型風電齒輪傳動系統(tǒng)時變可靠性評估與
設計方法212
7.1 概述212
7.2 時變可靠性模型與參數(shù)靈敏度212
7.2.1 實測風速下的輸入載荷212
7.2.2 時變可靠度模型與求解214
7.2.3 時變可靠性靈敏度的計算218
7.2.4 算例與分析22