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兆瓦级风力发电滚锥齿超环面行星蜗杆增速器的设计研究

丁伟锋

华南理工大学

摘要:随着石油、煤炭等常规能源的日益枯竭,风能资源以其独特的优势越来越受到广大人们的关注,风电产业在未来能源战略中将占据至关重要的地位。风电增速箱是风电系统的关键部件,其设计制造技术在很大程度上制约着发电能力。本文在研究超环面行星蜗杆传动理论的基础上,将超环面行星蜗杆传动理论引入风力发电领域,设计一种新型的兆瓦级风力发电增速器——兆瓦级风力发电滚锥齿超环面行星蜗杆增速器,以促进大功率风力发电机组的快速发展的目的。主要研究的内容如下:开展了超环面行星蜗杆传动的空间啮合理论的研究,针对兆瓦级大功率动力传动要求,设计了兆瓦级风力发电滚锥齿超环面行星蜗杆增速器的结构方案,主要包括传动的核心部分、支撑部分、润滑系统和冷却装置的设计。综合运用改进的遗传算法IPμGA (a modified micro genetic algorithm with the strategy of Intergeneration Projection)和外惩罚函数法开展了兆瓦级风力发电滚锥齿超环面行星蜗杆增速器的主要性能参数优化设计。综合运用响应面法、有限元分析技术及正交试验设计方法,开展了增速器的结构参数的优化设计。运用正交试验设计方法来安排有限元分析方案,提取相应的计算结果,将得到的数据使用响应面法来建立一个设计变量与目标函数之间的对应关系。将该对应关系可视化显示为曲线图,通过人工调整曲线图中设计变量的取值范围来求得增速器结构参数的最优解。最后,基于UG二次开发技术构建了滚锥齿超环面行星蜗杆增速器的设计平台的基本框架,向用户提供了与UG系统风格相似的可视化设计环境。将前述性能参数优化设计嵌入到框架中,实现了预期的功能。通过参数化建模,以UG作为二次开发平台,对增速器零部件进行二次开发,减少花费在重复性工作上的时间,从而大大地提高了设计效率。
  • 专辑:

    理工C(机电航空交通水利建筑能源)

  • 专题:

    机械工业; 电力工业

  • 分类号:

    TH132.44;TM614

导师:

胡青春; 韩利芬;

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