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大型风力发电机组多刚体与多柔体动力学研究

作　者: 党长营
导　师: 孙文磊；何连英
学　校: 新疆大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 大型风力发电机组虚拟样机多柔体系统动力学分析载荷依据
分类号: TM315
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 238次
引　用: 3次
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内容摘要

依托国家自然科学基金项目:大型风力发电机组传动系统动力学分析及故障预测(50765007),本研究课题对大型风力发电机组进行了分析和研究。根据设计参数,在UG中设计、完善大型风力发电机组关键零部件三维模型如叶片、轮毂、主轴、增速齿轮箱、机舱底座、偏航机构、塔架等;采用虚拟样机技术,在ADAMS中分别建立了大型风力发电机组多刚体和多柔体系统虚拟样机。为了对大型风力发电机组关键零部件进行强度分析、结构力特性分析以及寿命计算等,借助于适当的坐标系讨论了风力机及其主要零部件载荷的计算方法;对大型风力发电机组风载荷的计算、简化、加载进行了分析研究。对大型风力机组叶轮系统进行重点研究,获得柔体叶轮的各种更真实、更准确的动力学参数,为后续关键部件的设计、分析、优化等提供可靠载荷依据;探索了一种对大型风力发电机组进行多柔体动力学分析研究的新思路,进而设计出高性能的大型风力发电机组。对多刚体叶轮系统、多柔体叶轮系统进行动力学、运动学分析,找出其运动和受力的一般性规律;找出叶轮系统运动过程中关键零部件的敏感时刻,利用ADAMS生成的载荷谱文件,以便反馈到ANSYS中,对该敏感时刻做出进一步的力、变形分析等。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章绪论  8-21
  1.1 课题来源  8
  1.2 风力发电的发展概况  8-16
    1.2.1 风力发电的国外发展状况  8-12
    1.2.2 大型风力发电的国内发展状况  12-16
  1.3 本课题研究目的、意义  16-17
    1.3.1 立项目的  16
    1.3.2 立项意义  16-17
  1.4 课题内容和研究手段  17
    1.4.1 课题内容  17
    1.4.2 研究手段  17
  1.5 本课题所采用的技术路线  17-18
  1.6 虚拟样机技术在产品开发中的应用  18-21
第二章大型风力发电机组多刚体模型的建立  21-32
  2.1 风力发电机组的结构型式  21-23
    2.1.1 按风力机风轮转轴结构型式  21-22
    2.1.2 按风力机传动系统的结构型式  22-23
  2.2 风力发电机组研究模型的组成  23-30
    2.2.1 风力发电机组的叶片  24-26
    2.2.2 风力发电机组的轮毂  26-27
    2.2.3 风力发电机组的主轴及轴承  27
    2.2.4 风力发电机组的机舱底盘  27-28
    2.2.5 风力发电机组的塔架  28-29
    2.2.6 风力发电机组的增速箱  29-30
  2.3 风力机多刚体分析模型的建立  30-31
  2.4 本章小结  31-32
第三章大型风力发电机组多柔体模型的建立  32-51
  3.1 柔性体理论  32-36
    3.1.1 柔性体的表示  32-33
    3.1.2 柔性体的运动微分方程  33-35
    3.1.3 模态中性文件  35-36
  3.2 风力机组各关键零部件柔性体的生成  36-43
    3.2.1 风力机轮毂柔性体的生成  36-41
    3.2.2 风力机其他关键部件柔性体的生成  41-43
  3.3 风力发电机组关键部件多柔体的模态  43-50
    3.3.1 风力发电机组柔性体轮毂的模态  43-45
    3.3.2 风力发电机组其他关键部件柔性体的模态  45-50
  3.4 风力发电机组多柔体模型的建立  50
  3.5 本章小结  50-51
第四章风力发电机组载荷的分析与简化加载  51-59
  4.1 风力发电机组载荷计算方法  51-57
    4.1.1 坐标系的确定  51
    4.1.2 风力机组主要载荷  51-54
    4.1.3 风力机组叶轮的基本载荷  54-56
    4.1.4 风力机组塔架的主要载荷  56
    4.1.5 风力机组各零部件载荷的确定  56-57
  4.2 风力发电机组载荷简化加载  57-58
  4.3 本章小结  58-59
第五章风力机组叶轮系统多刚体与多柔体分析  59-85
  5.1 多刚体系统动力学基础理论  59-63
    5.1.1 基本概念  59-61
    5.1.2 多刚体动力学方程  61-63
  5.2 多柔体系统动力学基础理论  63-68
    5.2.1 基本概念  63-67
    5.2.2 多柔体动力学方程  67-68
  5.3 多刚体叶轮系统动力学分析  68-72
    5.3.1 多刚体系统运动关系设定  68-69
    5.3.2 多刚体系统动力学分析  69-72
  5.4 多柔体叶轮系统动力学分析  72-84
    5.4.1 多柔体系统运动关系设定  72-75
    5.4.2 多柔体系统动力学分析  75-84
  5.5 本章小结  84-85
第六章总结展望  85-87
  6.1 论文总结  85
  6.2 课题创新点  85-86
  6.3 提出的前瞻性问题  86-87
参考文献  87-89
在校期间发表论文清单  89-90
致谢  90

大型风力发电机组多刚体与多柔体动力学研究

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