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行星架的应力有限元分析

2023-08-23 21:00阅读：

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编辑：杭州那泰科技 www.nataid.com
行星架的应力有限元分析
有限元分析后载荷如图6所示，压强为5913942Pa。在求解设置中选择静态分析、大应变效果、时间200s、自动时间步开启、子步为100。为了加速收敛，使用修改的刚度阵，将牛顿—拉普森选项设置成full。同时设置合理的平衡迭代次数，将线性搜索选项打开，可以使计算稳定化。
通过仿真分析结果可以看到，最大变形发生在侧板孔厚度较薄处靠近输入端一侧(如图7所示)，最大变形量为0.297mm，在允许的变形范围内符合要求。最大应力发生在行星轴与侧板连接处靠近输入端(如图8
所示)，最大应力为550MPa没有超过许用应力[σ]=575.86MPa满足强度要求。行星架的应力云图及变形云图。
从图9、图10中可以看到侧板的最大应力为550MPa，最大变形量是0.297mm，而行星轴的最大应力为250MPa，最大变形量是0.203mm。整个行星架的最大应力和最大变形均发生在侧板轴孔处，故侧板轴孔是整个行星架的薄弱部分。行星架轴孔变形量过大，会严重影响到行星轮与太阳轮、内齿轮的啮合质量，使其啮合时发生偏载，影响齿轮的弯曲强度与接触强度，进而造成齿轮的破坏，使整个风电齿轮箱的寿命及可靠性大大降低。因此设计者应注重对行星架的整体分析，改善其薄弱环节。
齿轮箱在传递功率时零件的变形，尤其是制造与装配误差不可避免，使得各行星轮之间的载荷分配不可能完全均匀，严重影响着行星传动的工作。均载的方法多种多样，但目前在风电齿轮箱中大部分采用基本构件浮动均载法。本文中所研究的行星架在工作过程中处于浮动状态，从而对第二级行星传动进行均载。行星架自身质量是影响均载效果的重要因素，质量越大，浮动越不灵敏，均载效果就越差，因此在满足强度、刚度及变形量的基础上尽可能的减小自身的质量。为了减轻质量或为了结构上的需要，可采用空心轴代替实心轴，因为在传递转矩和弯矩时主要靠轴的外表面材料。故将实心行星轴改成空心轴并对其进行有限元分析。
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