风力发电机变桨传动系统动力学仿真建模与有限元分析

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1、密级：非密中图分类号：TH113硕士学位论文风力发电机变桨传动系统动力学仿真建模与有限元分析研究生：王岳峰导师：文泽军教授专业类别：工程硕士专业领域：机械工程2018年5月AThesisSubmittedfortheDegreeofMasterDynamicSimulationModelingandFiniteElementAnalysisofWindTurbinePitchDriveSystemCandidate:WangYuefengSupervisorandRank:WenZejunProfessor4风力发电机变桨传动系统动力

2、学仿真建模与有限元分析学位类型：专业学位作者姓名：王岳峰作者学号：15020301001学科（专业学位类别)：工程硕士（机械工程）研究方向（专业领域)：机电系统动力学与控制导师姓名及职称：文泽军教授实践导师姓名及职称：阳雪兵高级工程师所在学院：机电工程学院论文提交日期：2018年5月II学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人

3、完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：2018年5月28日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：2018年5月28日导师签名：日期：2018年5月28日IV摘要风力发电机变桨传动系统服役质量是风电行业近年来所关注的热点。以变桨传动

4、系统为研究对象，综合运用机械系统动力学、数值仿真、有限元分析等理论和方法，系统地分析变桨传动系统特点，开展变桨传动系统理论分析与参数设计，运用ADAMS软件构建变桨传动系统动力学仿真模型，并基于该仿真模型对变桨传动系统及其关键零部件进行动力学特性和有限元分析，为变桨传动系统服役质量与维护决策提供理论指导。主要研究内容如下：（1）变桨传动系统参数设计与三维几何建模。根据变桨速度和叶片根部载荷谱，进行变桨传动系统理论分析与参数设计，得到传动比、传动效率、齿轮模数和啮合频率等主要参数，并对齿轮、轴承、行星轴和联轴器等关键零部件进行校核；运用

5、SOLIDWORKS软件建立变桨传动系统三维几何模型，为变桨传动系统动力学仿真分析奠定基础。（2）变桨传动系统动力学仿真建模与动力学特性分析。运用ADAMS软件，建立变桨传动系统动力学仿真模型，并分别研究在额定工况和变载荷下的变桨传动系统动力学特性，分别得到输出轴、行星轮、轴承角速度随时间的变化规律，继而得到太阳轮、行星轮啮合特性与频谱特性，及各处轴承的振动位移响应，为变桨传动系统动力学设计提供理论指导。（3）变桨轴承和行星轮系轴承动力学仿真分析与优化选择。运用ADAMS软件，建立变桨轴承动力学仿真模型，以不同负载和转速为外部激励，得

6、到变桨轴承内圈、滚动体、保持架的速度、接触力或啮合力随时间的变化规律；以三级行星轮系的第一级太阳轮、第一至三级行星轮处共四种轴承游隙为影响因素，采用四因素四水平正交试验，进行不同游隙组合下的轴承动力学特性分析，得到最佳的四种轴承游隙值，为变桨传动系统的轴承选择提供理论依据。（4）变桨传动系统关键零部件有限元分析。运用ANSYS软件对三级行星轮系和变桨轴承进行有限元分析，得到最大等效应力、固有频率和振型等特性，为变桨传动系统关键零部件合理设计提供指导。关键词：变桨传动系统；变桨轴承；动力学；有限元IIIABSTRACTTheservic

7、equalityofwindturbinepitchtransmissionsystemisahotspotinthewindpowerindustryinrecentyears.Takingthepitchtransmissionsystemastheresearchobject,thetheoryandmethodofmechanicalsystemdynamics,numericalsimulationandfiniteelementanalysisarecomprehensivelyappliedtosystematicall

8、yanalyzethecharacteristicsofpitchpropellertransmissionsystem,andtheoreticalanalysisandparameterdesignofpitchpr