[發(fā)明專(zhuān)利]一種風(fēng)電齒輪箱柔性銷(xiāo)結(jié)構(gòu)的有限元計(jì)算方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110292054.X
• 申請(qǐng)日: 2021-03-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112989662A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李良榮;朱美玲;李洲;曾雨田
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 湖南南方宇航高精傳動(dòng)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/23
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/23;G06T17/20;G06F111/04;G06F119/14
• 代理公司: 湖南正則奇美專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 43105
• 代理人: 肖美哲

本發(fā)明公開(kāi)了一種風(fēng)電齒輪箱柔性銷(xiāo)結(jié)構(gòu)的有限元計(jì)算方法，涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域；包括如下步驟：在SolidWorks軟件中建立柔性銷(xiāo)結(jié)構(gòu)零部件的詳細(xì)三維幾何模型；將零部件的詳細(xì)三維幾何模型導(dǎo)入到有限元軟件中，在有限元軟件中對(duì)零件進(jìn)行前處理和求解計(jì)算；對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行后處理：查看各零件計(jì)算應(yīng)力、應(yīng)變、位移結(jié)果；本發(fā)明通過(guò)建立詳細(xì)柔性銷(xiāo)結(jié)構(gòu)計(jì)算模型按零件實(shí)際相互作用和約束情況來(lái)處理齒輪嚙合、軸承滾動(dòng)、柔性銷(xiāo)與柔性銷(xiāo)套及行星架間的過(guò)盈等接觸關(guān)系，載荷施加在外部零件上，不需要去研究柔性銷(xiāo)套上的作用力分布，因而，得到柔性銷(xiāo)、柔性銷(xiāo)套、行星架的計(jì)算結(jié)果更準(zhǔn)確更合乎實(shí)際情況，計(jì)算的準(zhǔn)確性?xún)?yōu)越于傳統(tǒng)有限元計(jì)算方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種風(fēng)電齒輪箱柔性銷(xiāo)結(jié)構(gòu)的有限元計(jì)算方法。

背景技術(shù)

近幾年，國(guó)內(nèi)風(fēng)電發(fā)展迅速，各主機(jī)廠和零部件廠家市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，國(guó)內(nèi)風(fēng)電技術(shù)越來(lái)越成熟，產(chǎn)品越做越大，產(chǎn)品的性?xún)r(jià)比要求越來(lái)越高，因而，對(duì)設(shè)計(jì)和制造要求越來(lái)越高；

風(fēng)電齒輪箱是風(fēng)機(jī)重要部件，要求結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)比大。因而，常采用多級(jí)行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，對(duì)齒輪及關(guān)重件安全性要求高。柔性銷(xiāo)結(jié)構(gòu)具有一定的優(yōu)越性，具有均在系數(shù)小，齒輪嚙合錯(cuò)位量小等優(yōu)點(diǎn)。一般在設(shè)計(jì)時(shí)通過(guò)有限元方法進(jìn)行計(jì)算和優(yōu)化。柔性銷(xiāo)結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)有限元計(jì)算處理方法是將柔性銷(xiāo)結(jié)構(gòu)計(jì)算模型作簡(jiǎn)化處理，簡(jiǎn)化為行星架、柔性銷(xiāo)和銷(xiāo)套三種零件，零件間的連接關(guān)系做接觸或綁定處理，銷(xiāo)套外施加的軸承作用力為均布力，一般于行星架安裝面固定約束；現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)是：

1、傳統(tǒng)有限元計(jì)算與實(shí)際情況偏差較大；因沒(méi)有考慮齒輪嚙合及軸承滾動(dòng)接觸約束關(guān)系情況，計(jì)算的柔性銷(xiāo)及柔性銷(xiāo)套變形量要大于實(shí)際值，因而，計(jì)算得到的應(yīng)力值偏大，計(jì)算安全性偏保守；

2、傳統(tǒng)有限元計(jì)算方法是載荷均勻施加柔性銷(xiāo)套上,這與實(shí)際情況不符合，實(shí)際情況是行星輪軸承作用在柔性銷(xiāo)套的作用力不是均勻分布的，直接施加載荷的方式很難準(zhǔn)確描述其分布規(guī)律，而載荷的分布與實(shí)際不同，被施加載荷的零件的計(jì)算結(jié)果就會(huì)偏離實(shí)際情況。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明目的是提供一種風(fēng)電齒輪箱柔性銷(xiāo)結(jié)構(gòu)的有限元計(jì)算方法。本發(fā)明考慮了根據(jù)實(shí)際情況來(lái)處理齒輪嚙合、軸承滾動(dòng)、柔性銷(xiāo)與柔性銷(xiāo)套及行星架間的過(guò)盈等接觸關(guān)系，因而，計(jì)算結(jié)果更符合實(shí)際情況；本發(fā)明可以準(zhǔn)確計(jì)算出柔性銷(xiāo)、柔性銷(xiāo)套、行星輪及太陽(yáng)輪的變形情況，為齒輪齒向修形量提供依據(jù)，也可以準(zhǔn)確計(jì)算出柔性銷(xiāo)、柔性銷(xiāo)套、行星架的強(qiáng)度和開(kāi)口度情況；計(jì)算的準(zhǔn)確性?xún)?yōu)越于傳統(tǒng)有限元計(jì)算方法。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種風(fēng)電齒輪箱柔性銷(xiāo)結(jié)構(gòu)的有限元計(jì)算方法，包括如下步驟：

步驟一：在SolidWorks軟件中建立柔性銷(xiāo)結(jié)構(gòu)零部件的詳細(xì)三維幾何模型；

步驟二：將零部件的詳細(xì)三維幾何模型以step、iges或stl的數(shù)據(jù)格式導(dǎo)入到有限元軟件中，在有限元軟件中對(duì)零件進(jìn)行前處理和求解計(jì)算；所述前處理步驟包括單元類(lèi)型設(shè)置劃分--設(shè)置材料屬性--進(jìn)行零件裝配--定義零件間的接觸關(guān)系--加載、約束--定義計(jì)算工況、分析步、輸出結(jié)果參數(shù)和計(jì)算作業(yè)名--提交求解計(jì)算；

步驟三：對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行后處理：查看各零件計(jì)算應(yīng)力、應(yīng)變、位移結(jié)果。

進(jìn)一步地，所述步驟一中在SolidWorks軟件中建立柔性銷(xiāo)結(jié)構(gòu)零部件的詳細(xì)三維幾何模型；具體包括：

S11：所述詳細(xì)三維幾何模型表現(xiàn)為建立柔性銷(xiāo)、柔性銷(xiāo)套、行星架、齒圈、行星輪、太陽(yáng)輪、行星輪軸承外圈、行星輪軸承滾子、行星輪軸承內(nèi)圈的幾何三維模型；其中，非應(yīng)力集中區(qū)的小倒角、小孔等小特征可以剔除；

S12：在SolidWorks軟件中進(jìn)行零件裝配，將零件三維模型以step、iges或stl等有限元軟件能接受的數(shù)據(jù)格式導(dǎo)出。