变桨轴承套圈堵塞孔即滚珠装配工艺孔,位于轴承套圈的软带区域,该区域硬度较低,抗碾压能力较弱是轴承套圈的薄弱环节,因此堵塞孔的位置选择是否合适决定了变桨轴承的强度与寿命.针对MW级风电机组变桨轴承套圈堵塞孔位置的确定问题,对其轴承的结构、几何和受载特性进行了分析,建立了轴承内圈载荷分布的静力学模型,基于载荷分布计算结果提出了堵塞孔位置的快速确定方法;并且采用有限元方法分析了变桨系统中轴承的接触载荷分布,验证了堵塞孔位置快速确定方法的准确性.

为提高人字齿行星减速器的均载性能,提出了一种新型膜片式柔性行星架的设计思路,并通过有限元分析,对比了不同参数方案。通过ADAMS虚拟样机技术对人字齿行星减速器进行了动力学仿真,提取各齿轮副啮合力,并由此计算出各行星轮均载系数,验证采用膜片式柔性行星架对两级行星轮系均载性能的影响。分析结果证明,采用新型膜片式柔性行星架可以有效提高均载性能。

建立了一种考虑轴承误差与弹性变形的斜齿轮传动精度分析模型,将轴承的误差与弹性变形等效为带弹簧复位的多从动件支撑的凸轮机构,凸轮轮廓表征轴承滚道的误差,弹簧刚度表征轴承刚度,将轴系等效为两组由凸轮从动件弹性支撑的浮动轴,建立了轴系弹性误差运动位移和力平衡方程;采用切片法,将斜齿轮在轴系空间误差条件下的啮合问题离散为一系列直齿轮薄片的平面接触问题,通过分析每一对薄片齿对的相对位置和变形协调关系,求解出由轴线位姿误差和轮齿弹性变形导致的传动误差,并以一个算例说明了轴承精度、误差相位和载荷大小对齿轮传动精度的影响规律。

为了解决直齿锥齿轮时变啮合刚度计算效率和准确性问题,提出了一种考虑齿对耦合效应的直齿锥齿轮啮合刚度切片计算方法。基于切片离散方法,将锥齿轮轮齿和轮体分别沿齿宽方向和轴线方向离散为若干宽度相等的薄片,并基于背锥等效原理将薄片展开,当薄片宽度足够小时,锥齿轮可近似为一系列直齿圆柱齿轮,可通过能量法计算各薄片啮合刚度;为考虑多齿啮合时齿对间耦合效应,在双齿啮合刚度计算中引入轮体刚度修正系数,减少了双齿啮合刚度计算误差;建立误差状态下锥齿轮啮合刚度模型,计算了理想和装配误差条件下直齿锥齿轮啮合刚度、各薄片中心点角位移与齿面载荷分布;最后,通过与有限元计算结果对比,验证了本文方法的准确性和高效性。

借鉴鞍点规划的思想,依据最小条件原则和自适应拟合方法建立了圆锥度误差的数学评定模型;采用序列二次规划的方法求解自适应圆锥优化问题.对于这个复杂的鞍点规划问题,全局最优解的获得依赖较好的初始点,通过分析测量模型与理想圆锥模型之间的几何关系,采用多步拟合的方法,计算出一个较优的初始点.实例证明,采用多步拟合的初始点选取方式以及自适应圆锥拟合优化模型,可以得到重复度好以及精度高的圆锥形状误差评定结果.

提出基于有限元法分析接触问题的方法,求解轴、孔半径相近且考虑接触宽度时接触面荷载分布,解决了赫兹弹性接触理论以及工程上常用的关于轴、孔接触面荷载分布方法的局限性.首先利用ANSYS建立轴、孔配合简化模型,采用有限元接触分析方法求解出接触面上荷载的分布形式;然后利用MATLAB拟合工具箱,使用三角函数、高斯函数拟合出荷载的空间分布方程;最后应用于确定大功率风力发电机增速器中大行星架、大行星轮轴接触面之间的荷载分布,验证了方法的优越性.

针对中低速圆柱滚子轴承在负载作用下内圈的倾斜，运用拟静力学方法对轴承承裁性能进行研究。根据圆柱滚子轴承元件几何关系，分别建立滚子和内圈五自由度几何关系模型，计算滚子综合变形，运用切片技术计算轴承接触力，分析了倾斜状态下，轴承承载性能和滚子与套圈接触力及接触力波动的变化规律。结果表明：随着倾斜角增大，滚子与内外圈接触力先减小后增加，滚子最大变形缓慢增大并趋于稳定；不同径向力下的最大接触力缓慢增大，且径向力越大，最大接触力波动率越小。

提出了耦合弹性支承的齿轮传动系统等效模型,引入多维弹簧单元组合等效轴承与齿轮箱弹性,将“传动轴-轴承-齿轮箱”3个弹性支承件之间以及齿轮箱多个轴承孔之间的耦合关系表述为弹性支承系统的位移约束方程,并耦合齿轮有限元接触分析模型形成齿轮传动系统的性能分析方法。以某单级斜齿轮轴系为例,应用该方法分析了支承形式和刚度对其传动性能指标的影响,包括系统传动误差和齿面接触应力分布,结果表明,该方法相比经验公式计算方法更真实、全面地反映了轴系支承刚度特性对其传动性能的影响。研究工作对轴系支承结构的刚度设计有指导作用。

提出了一种保啮合性能的齿廓参数设计方法,建立了齿顶干涉判式,确定了干涉区域,基于共轭点和干涉区域齿顶点生成样本点,引导齿廓参数设计。该方法在已知一个齿廓设计另一个齿廓参数的过程中,既能避免齿顶干涉又保证共轭区间的啮合性能,省略了反复仿真分析、检验及修正过程。以一种谐波传动的齿廓设计为例,给定柔轮齿廓参数设计出刚轮齿廓参数;误差与侧隙分析表明,所设计的齿廓参数与共轭齿廓接近度好、侧隙分布理想,重合度及最大啮合深度得到保证;说明了该齿形参数设计方法是有效且能保证啮合性能的方法。