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1、风力发电机轮毂的风力发电机轮毂的有限元分析与优化设计有限元分析与优化设计姓姓 名：王令斌名：王令斌班班 级：机械级：机械124124班班指导教师：赵立华指导教师：赵立华课题研究背景及意义：课题研究背景及意义： 随着经济和各行业的发展，能源的使用越来越多，以至于石油、煤炭、天然气等不可再生资源供应紧张，而且以上这些不可再生资源的使用还会给环境带来众多污染，所以全球各国开始研究开发新型能源。 风能作为一种清洁无污染的可再生能源在近几年被人们广泛使用，在可再生能源中，风力发电是除水力发电外技术最成熟、最具有大规模开发和商业利用价值的发电方式。由于其在减轻环境污染、减少温室气体排放、促进可持续发展方面

2、的突出作用，风力发电越来越多地受到世界各国的高度重视。 我国现在已经把利用风能当作为一项基本的能源政策。我国的新能源战略已经开始把重点放在大力发展风力发电设上了。随着风力发电机装机容量的日益扩大，风力发电机组所受到的载荷情况也会开始变得越来越复杂，因此致使风力发电机及其零部件的安全问题显得尤为突出。 风力发电机的组成包括机舱、转子叶片、轴心、低速轴、齿轮箱、高速轴及其机械闸、发电机、偏航装置、电子控制器、液压系统、冷却元件、塔架、尾舵、风速计及风向标。 轮毂在风电机中起到抵抗风力载荷并将转矩传递给与其相连的主轴的作用，所以说轮毂在风力发电机中是一个重要的零部件，甚至可以说风力发电机轮毂的设计好

3、坏直接关系到该风力发电机设计的成功与否。风力发电机轮毂的介绍： 风力发电机轮毂上有5个孔，其中三个相同的、在圆周上呈120夹角均匀分布的孔是与叶片相连的，叶片与轮毂通过轴承连接到一起；前端相对较小的孔是与导流罩相连接的；后端相对大一些的孔是与主轴通过螺栓固定连接的。叶片旋转所产生的载荷以及由于风轮旋转所产生的离心力、惯性力和重力通过三片叶片传递给轴承，然后通过螺栓传递到轮毂。轮毂在工作过程中会受到静载荷和交变载荷的作用，这两种载荷非常容易使轮毂法兰盘的部位发生应力集中现象，所以在设计轮毂时就要格外注意这个危险部位，只有把轮毂设计的符合强度要求了，才能设计出合格的风力发电机。轮毂的类型：三角形轮毂球形轮毂轮毂模型的建立：有限元分析步骤： 导入三维模型 定义材料和单元类型 网格划分 施加载荷及约束 求解 结果分析最终有限元模型风力发电机叶片坐标系施加在三个叶片根部的载荷网格划分后的有限元模型应力云图 拓扑优化方案 拓扑优化后应力云图尺寸优化应力云图结论： 经过以上两种方法的优化设计对比，我们选取通过减少壁厚的尺寸优化这种方法，因为如果采取对轮毂钻孔的方式进行优化会带来其他问题，在钻孔的位置可能会产生应力集中的现在，从而会导致轮毂产生裂纹，发生危险。因此选用减少壁厚尺寸的方式对轮毂优化从而得到

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