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大功率、變速、變槳距是世界風電設備發展的新趨勢，而風電齒輪箱作為風電設備中一個重要的機械部件，對其可靠性和使用壽命提出了更高的要求。目前兆瓦級風電齒輪箱大部分采用行星傳動，這是一種低速、重載、增速傳動。而行星架作為風電齒輪箱中的主傳動軸，承受較大的力矩，其結構復雜，具有較大的尺寸與重量。行星架設計的合理性直接影響到行星級齒輪傳動的可靠性與壽命。在傳統設計中，行星架的設計主要依靠簡化模型或經驗類比設計，設計周期長且具有較大的盲目性，無法準確把握變形場及應力場的分布情況，因此難以保證行星架的質量。CAE技術的出現，可以有效地解決這方面的問題。為提高單側板式行星架的強度和剛度，多采用整體式結構，其加工工藝復雜，加工周期長，成本高。我們以某公司兆瓦級風機齒輪箱的第二級行星架為研究對象(該行星架是單側板分開式且在工作時完全處于浮動狀態進行均載)，以Pro/E為三維設計平臺，以ANSYS為分析平臺，進行有限元分析大轉矩單側板式行星架裝配后在過盈配合處的接觸情況，和在考慮過盈配合的影響及行星軸加載情況下行星架各部分的應力、變形等方面變化規律及分布情況，并對其結構進行優化，為兆瓦級風電齒輪箱行星架的結構設計提供參考。
設計合理的行星架結構應該具有體積小、質量輕、較好的強度和剛度、動平衡性好等特點，并使各行星輪之間的載荷分配均勻，且容易加工與裝配，同時使行星齒輪傳動具有較大的承載能力、較好的傳動平穩性以及較小的振動與噪聲。單側板式行星架是由一個單側板和3～5個行星軸，通過溫差法組裝到一起，其結構見圖。該種結簡單、裝配方便且軸向尺寸比框架式小。不僅可有效地減輕行星架自身的體積重量，讓其浮動效果更加明顯，使各行星輪間的載荷分配更加均勻，而且軸向尺寸可大大縮小，尤其在多級行星串聯的大速比傳動系統中，使傳動結構更為緊湊，這為某些對尺寸有特殊要求的場合提供了極大的方便。但由于在該種結構中行星軸呈懸臂狀態，受力情況較差，因此利用現代方法對其受力、變形情況進行研究顯得尤為重要。
為實現在過盈配合情況下孔、軸兩個零件實體間的有限元接觸分析，首先在建立模型時將過盈量添加到了零件的建模尺寸上，其次對兩個實體接觸表面設置接觸單元建立接觸對，用以傳遞孔、軸接觸表面之間的力，從而通過非線性接觸分析得到在過盈配合情況下兩個零件接觸表面間的應力及變形情況。采用該種過盈處理方法對1.5MW風機的單側板分開式行星架進行接觸分析。
專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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