第7期 2017年7月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2017)07004105
DOI: 10. 13462/j. cenki. mmtamt. 2017. 07. 010
风电增速齿轮系非线性建模与动态激励分析
涂雪滢，衰亮
（新疆大学机械工程学院，乌鲁木齐
830047）
No.7 Jul.2017
摘要：针对风电斜齿行星轮系传动过程中存在较大误差问题，考虑了多间隙和摩擦对齿轮合的影响，研究了风力机增速齿轮箱的螺旋行星齿轮系统。建立了基于接触碰撞动力学理论的有限元模型，利用显式算法求解行星齿轮系统在不同载荷作用下的太阳齿轮的冲击应力。文章还研究了集成行星齿轮啮合刚度和系统动态传递误差发生时，齿轮啮合时行星齿轮或太齿轮的情况。此外，它证明了负载对冲击应力的太阳齿轮的影响较小，同时在时变变删度不同的情况下，行星齿轮啮合的太阳齿轮和齿图区别。行星齿轮系统与行星齿轮之间存在着差异，随着负荷的增加，行星齿轮的传动误差逐渐减小。
关键词：风电增速齿轮系；时变嗜合；动态激励；传动误差
中图分类号：TH162;TG506
文献标识码：A
Non-linear Dynamic Modeling and Dynamic Incentive Analysis
of Gear Meshing for Wind Turbine Gear System
TU Xue-ying,YUAN Liang
( School of Electrical Engineering, Xinjiang University , Urumqi 830047, China)
Abstract: For wind helical planetary gear system producing a larger transmission error , this paper studied the helical planetary gear system of the wind turbine growth rate gearbox with consideration of a variety of clearance and friction gear meshing process in the planetary gear system. It built a finite element model based on the contact - impact dynamics theory, using the explicit algorithm to solve the impact stress of the sun gear of the planetary gear system under different loads. The paper also investigated the integrated plane-tary gear meshing stiffness and the system dynamic transmission error happened when planetary gear meshed with sun gear or ring gear. Besides, it proved that the load has little effect on the sun gear of impact stress, thus the varying stiffness is different when the planetary gear meshed with sun gear and ring gear respective-ly. Since there were differences between the planetary gear system and planetary gear, the planetary gean transmission error decreased, as the load increasing
Key words: wind turbine gear system;time-varying meshing ;dynamic incentive ;transmission error
0引言
齿轮系统输入激励的来源，是分析齿轮系统动力学的重要前提条件，对激励的了解直接与能否正确计算系统振动和噪声息息相关。齿轮系在工作时会受到内部激励和外部激励作用，齿轮动态啮合时的轮齿在啮合力和冲击力作用下产生变形以及齿轮系统综合误差等因素会产生齿轮系统啮合过程中的内部激励，外部因素对齿轮系统啮合过程会产生外部激励，从而影响到齿轮系统的正常啮合。当原动机在负载下平稳运转，同时齿轮系统加工和装配精度很高，齿轮内部激质就成了齿轮系统动态激励的主要部分。
齿轮传动系统与其他弹性系统不同，不但会因为外部激励而产生动态响应，同时会因为在传动过程中啮合齿对数的改变、轮齿的弹性变形及轮齿误差而导致啮合刚度发生变化，从而产生轮齿动态啮合力，且由于啮合综合刚度的时变性引起的动态激励是齿轮传动中最主要的动态激励形式之一。因此，确定齿轮传动时变啮合刚度一直是齿轮动力学研究中的重要问题[14]。Pandya基于有限元分析方法，分析了不同齿轮参数下齿轮啮合刚度的影响规律[3]。唐进元在基于有限元法的螺旋锥齿轮啮合刚度计算下，分析了不同载荷对刚度曲线的影响，结果表明，载荷的转变会使刚度
收稿日期：20161009；修回日期：201611-04
（9100：（609190国
支疆项目（201591102）
作者简介：途雪（1992一），女，重庆人，新疆大学颈士研究生，研究方向为机器人及故障诊断，（E-mail)2799668416@qq.com；通信作者：袁竞
（1972一），男，乌鲁本齐人，新疆大学教投，博士生导师，研究方向为机器人及故障诊断。
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