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风电机变桨减速机受力分析与优化设计

荀建敏  
【摘要】: 大功率风力发电机用变桨距驱动减速机是风力发电系统的关键部件之一,其承载能力、机械性能及无维修寿命的可靠性是影响整个风力发电机系统正常工作的关键因素,因此,有必要对该减速机的主要零部件间的受力情况和有关结构参数的优化进行深入的研究。论文紧密结合教育部留学回国基金项目《大功率风电机用变桨驱动器的研究》进行了关于1.5MW级大型风力发电机变桨距驱动用二级摆线针轮行星减速机的研究,完成的主要工作如下: (1)在传统摆线针轮行星传动受力分析方法的基础上,对摆线轮齿与针轮齿之间的相互作用力及摆线轮与转臂轴承之间的相互作用力进行了分析;并分别对输入轴、中间轴和输出轴进行了受力分析,建立了其受力计算模型,利用Visual Basic 6.0软件编制了受力计算程序,计算了参数优化后的摆线轮齿与针齿间的受力状况。 (2)考虑均载环受力后产生弹性变形及柱销套和摆线轮上柱销孔之间存在初始安装间隙的影响,采用在柱销悬臂端加装均载环的结构,对柱销及均载环的受力与变形情况进行分析,建立其受力计算模型,推导出柱销与均载环的受力变形计算公式,并利用Visual Basic 6.0软件编制了其受力分析计算程序。计算结果表明改进后的输出机构的载荷分布比改进前输出机构的载荷分布均匀,提高了输出机构的刚度和强度。 (3)在满足强度和寿命要求的基础上,采用了穷举法,以单位体积传递功率最大为目标函数,对摆线针轮传动参数进行了参数优化设计。并利用Visual Basic 6.0软件编制了摆线针轮传动的参数优化设计程序,优化计算结果表明,在已知传动比、输入轴转速和输出转矩的前提下,可以获得单位体积传递的功率最大的摆线针轮传动参数。 (4)采用Pro/E三维建模软件建立参数优化后变桨减速机各零件的三维模型,并进行了虚拟装配,经检查确定各零件之间不存在尺寸干涉,为样机的制造提供设计基础。


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