大型风电齿轮传动系统动态设计理论与方法
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作者魏静 汤宝平 刘文 等 著
出版社机械工业
ISBN9787111724414
出版时间2023-06
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定价128元
货号1202975027
上书时间2024-06-07
商品详情
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作者简介
魏静，1978年10月生，江苏徐州人。重庆大学机械与运载工程学院教授，博士生导师；重庆市“巴渝学者”特聘教授，重庆市首批英才计划“创新领军人才”；长期从事风力发电机、航空发动机等高端装备动力传动系统动力学与振动噪声控制、传动机械学等领域的研究，先后主持国家重点研发计划课题、国家自然科学基金、陆航装备与民机专项项目等30余项科研项目，发表论文140余篇，牵头获省部级与行业科技进步奖一等奖等4项。汤宝平，1971年9月生，湖北黄梅人。重庆大学机械与运载工程学院教授，博士生导师；“百千万人才工程”国家级人选，享受国务院政府特殊津贴专家，国家重点研发计划项目负责人。长期从事机电装备智能运维、测试计量技术领域的研究，先后主持国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家“863”计划、国防军工计划等30余项科研项目，发表论文200余篇，作为主要完成人获1项国家技术发明二等奖、1项国家科技进步二等奖、1项国家级教学成果二等奖。
目录
目录前 言第1章 绪论11.1 概述11.2 风力发电的基本原理与分类21.2.1 风力发电的基本原理21.2.2 风力发电的分类31.3 风力发电发展简史71.4 风力发电齿轮传动系统的分类与特点101.5 风力发电齿轮传动系统研究现状151.5.1 风力发电齿轮传动系统优化设计151.5.2 风力发电齿轮传动系统动力学模型与动态特性161.5.3 风力发电齿轮传动系统故障类型与评价监测191.6 风电齿轮传动系统发展趋势221.6.1 单机容量向大型化发展221.6.2 大型风电增速齿轮箱研制中的主要技术难题231.7 本书主要内容24第2章 大型风电齿轮箱高功率密度设计理论与方法262.1 概述262.2 轻量化设计与高功率密度设计的区别与联系262.3 大型风电增速齿轮箱创新传动构型282.3.1 不同类型的传动构型282.3.2 NGW型行星轮系方案302.3.3 NW型行星轮系方案312.3.4 柔性销轴+功率分流行星齿轮传动构型332.3.5 机电集成式紧凑型传动构型352.3.6 无外圈轴承的行星轮系方案382.4 以减振减重为目标的系统宏观参数集成优化设计382.4.1 多目标优化设计392.4.2 多目标静态优化设计402.4.3 多目标动态优化设计462.4.4 传动系统多目标动态优化模型462.4.5 载荷系数482.4.6 动态优化设计结果与分析482.5 以高承载为目标的齿轮副全齿面拓扑修形522.6 以轻量化/高承载为目标的结构优化532.7 齿轮齿面改性与强化技术582.8 高强度与轻量化材料及其应用592.9 本章小结61第3章 大型风电齿轮传动系统齿轮齿面修形技术623.1 概述623.2 不同类型的齿轮齿面修形方式623.2.1 齿廓修形633.2.2 齿向修形673.2.3 曲面修形703.3 修形斜齿轮啮合刚度与误差非线性耦合解析模型及其参数影响723.3.1 斜齿轮接触线长度与接触位置723.3.2 基于切片法的斜齿轮啮合刚度计算原理743.3.3 修形斜齿轮啮合刚度与误差非线性耦合解析模型783.3.4 斜齿轮单齿啮合刚度变化规律813.3.5 修形参数对斜齿轮综合啮合刚度和传动误差的影响823.4 应用案例853.4.1 齿面修形对齿轮啮合接触状态的影响853.4.2 齿面修形对齿向载荷分布系数的影响883.4.3 齿面修形对承载能力的影响923.4.4 齿面修形对振动噪声的影响933.5 修形效果评价943.6 本章小结95第4章 大型风电齿轮箱振动与噪声控制技术964.1 概述964.2 风电齿轮箱动态激励964.2.1 考虑随机风载的风电增速齿轮箱外部动态激励964.2.2 风电增速齿轮箱内部动态激励1004.3 风电齿轮箱动力学性能分析1114.3.1 风电增速齿轮箱模态分析1114.3.2 振动响应分析1134.4 风电齿轮箱辐射噪声分析1154.4.1 声学基础1154.4.2 风电增速齿轮箱声学特性分析1164.5 风电齿轮箱振动噪声测试1184.5.1 风电增速齿轮箱振动测试分析1194.5.2 风电增速齿轮箱辐射噪声测试分析1214.6 风电齿轮箱振动与噪声控制技术1224.6.1 设计及加工1224.6.2 轮齿修形1264.6.3 结构优化1324.6.4 相位调谐1334.6.5 均载机构1414.7 本章小结141第5章 大型风电传动链多柔体动力学设计及共振规避方法1425.1 概述1425.2 动力学建模方法及模型1425.2.1 子结构模态综合法1425.2.2 子结构有限元模型1455.2.3 柔性多点约束的建立1475.2.4 多柔体动力学理论1515.2.5 模型实例1535.3 大型风机传动链多柔体系统动力学分析1565.3.1 时域与频域分析方法1565.3.2 算例与分析1585.4 大型风机传动链共振点甄别1665.4.1 频率筛选原则1665.4.2 阻尼筛选原则1675.4.3 能量筛选原则1685.4.4 速度筛选原则1705.4.5 系统坎贝尔图1725.4.6 扫频时/频域分析1745.5 大型风机传动链多柔体动力学优化设计1755.5.1 大型风机传动链动力学优化设计方法1755.5.2 箱体几何尺寸优化设计1775.5.3 齿轮几何参数优化设计1815.6 本章小结182第6章 大型风电齿轮箱行星轮系动态均载技术1846.1 概述1846.2 行星轮系均载系数定义及其计算方法1846.2.1 行星轮系均载系数定义1846.2.2 NWG型均载计算数学模型1856.2.3 NW型均载计算数学模型1886.3 行星轮系均载系数的参数灵敏度分析1906.3.1 齿轮误差对均载系数的灵敏度1906.3.2 齿轮设计参数对均载系数的灵敏度1936.4 均载机构对行星轮系均载性能的影响1936.4.1 “浮动自位”机构均载机理1936.4.2 柔性销轴式行星轮系均载机理1986.4.3 滑动轴承误差对行星齿轮传动系统均载性能的影响2006.4.4 具有柔性浮动和均载作用的行星架结构2046.5 行星轮系均载性能测试方法及其结果分析2046.5.1 行星轮均载系数测试方法2046.5.2 均载系数测试结果及其分析2086.6 本章小结211第7章 大型风电齿轮传动系统时变可靠性评估与设计方法2127.1 概述2127.2 时变可靠性模型与参数灵敏度2127.2.1 实测风速下的输入载荷2127.2.2 时变可靠度模型与求解2147.2.3 时变可靠性灵敏度的计算2187.2.4 算例与分析2207.3 基于可靠性的大型风电增速齿轮箱多目标优化设计方法2247.3.1 动态性能指标的非线性映射确定方法2247.3.2 复杂目标下的混合优化算法2297.3.3 优化方法的分析与检验2327.4 工程实例——风电增速齿轮箱综合性能多目标优化2367.4.1 设计变量的选择2377.4.2 多目标评价函数的确定2377.4.3 约束条件的确定2397.4.4 优化结果与分析2427.5 本章小结247第8章 大型风电齿轮箱结构件疲劳强度工程分析方法2488.1 概述2488.2 大型风电齿轮箱设计要求及载荷处理2488.2.1 设计基本要求2488.2.2 设计载荷及其数据处理2518.3 结构件疲劳强度基本参数及S-N曲线拟合2548.3.1 结构件S-N曲线的拟合2548.3.2 时域载荷工况循环次数2588.4 案例分析2608.4.1 箱体结构件疲劳强度分析2608.4.2 行星架结构件疲劳强度分析2628.5 考虑结合面摩擦的法兰盘疲劳强度分析模型2648.5.1 摩擦系数对法兰盘载荷分布的影响2658.5.2 法兰盘疲劳损伤计算模型2668.5.3 算例2688.6 风电齿轮箱行星轮系微动-滑动疲劳失效机理2698.6.1 行星轮系疲劳断裂的工程问题2698.6.2 微动-滑动疲劳失效机理2708.6.3 工程解决方案2758.7 本章小结277第9章 大型风电齿轮传动系统运行状态监测与故障诊断2789.1 概述2789.2 深度学习融合SCADA数据的状态监测2799.2.1 状态监测流程2799.2.2 LSTM融合SCADA数据的预测模型2809.2.3 LSTM融合SCADA数据的风电齿轮传动系统状态监测2819.2.4 案例分析2839.3 基于CMS数据的运行状态监测2859.3.1 风电齿轮传动系统故障振动特征2869.3.2 风电齿轮传动系统典型振动特征趋势指标2899.3.3 风电齿轮传动系统振动监测系统2939.4 风电齿轮传动系统早期故障诊断2959.4.1 泛化流形学习的风电齿轮传动系统早期故障诊断2969.4.2 动态加权小波包系数深度残差网络的风电齿轮传动系统故障诊断3089.4.3 案例分析3139.5 大数据驱动的风电齿轮传动系统健康管理3149.5.1 大数据驱动的风电齿轮传动系统健康管理系统构架3159.5.2 大数据驱动的风电齿轮传动系统健康管理系统功能层设计3179.5.3 案例分析3229.6 本章小结324参考文献325
内容摘要
本书结合作者多年的科研成果，系统、全面地介绍了大型风电齿轮传动系统高功率密度设计、齿轮齿面修形、振动噪声控制、动力学设计、时变可靠性设计等动态设计理论与方法的最新研究成果。本书主要内容包括：风力发电的基本原理和发展简史、风力发电齿轮传动系统的研究现状与发展趋势、大型风电齿轮箱高功率密度设计理论与方法、齿轮齿面修形技术、振动与噪声控制技术、大型风电传动链多柔体动力学设计及共振规避方法、大型风电齿轮箱行星轮系动态均载技术、时变可靠性评估与设计方法、结构件疲劳强度工程分析方法，以及系统运行状态监测与故障诊断方法。本书可作为大型风力发电齿轮传动系统研发人员的参考用书，也可作为其他行业齿轮传动核心基础件设计与制造相关专业的硕士研究生、博士研究生，以及科研人员与企业工程技术人员的参考用书。
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