基于有限元法的风电机组齿轮箱结构模态分析

摘要

在双馈风力发电机组中,齿轮箱是其关键部件之一。本文以一种典型的1500kW风电机组齿轮箱为研究对象,对其结构动态特性进行分析,主要研究内容包括:
　　 1)基于Pro/E软件的齿轮箱建模。首先运用Pro/E的参数化建模功能对齿轮箱内的所有斜齿轮进行统一参数化建模,并对该齿轮箱内的其余零部件,包括输入主轴、前箱盖、轴套等进行建模;在此基础上,根据齿轮箱内各个零部件的相对位置,对建好的所有零部件模型进行装配,并根据各个部件之间的实际连接情况,设置相互之间的连接属性,实现了齿轮箱内复杂运动结构的三维建模及装配。
　　 2)采用两种方法对齿轮箱结构动力学特性的有限元分析。第一种方法是将齿轮箱整体的Pro/E三维模型导入Pro/MECHANICA有限元分析软件中,分别高速级齿轮副和低速级行星架直接进行动力学模态分析,求出了其固有频率和主振型;第二种方法是将Pro/E模型先导入Pro/MECHANICA,完成有限元分析的定义和划分网格,并生成批处理作业命令文件后,通过Pro/MECHANICA与ANSYS的接口将生成的命令文件导入ANSYS,在。ANSYS中进行有限元分析。
　　 3)对分别利用这两种分析方法所得的低速级行星架和高速级齿轮副的模态分析结果进行对比分析,结合Pro/MECHANICA和ANSYS这两个有限元分析软件各自的优劣势,探讨了一种将这两个有限元分析软件综合利用的方法,为解决复杂装配体的模型导入和兼容性问题提供了一个较好的可行性方法。