【《风电变桨距系统的数字化建模分析案例》2400字】

风电变桨距系统的数字化建模分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u20035风电变桨距系统的数字化建模分析案例 113463第一章数字化建模及装配 228691.1实体建模 2298211.1.1轮毂 249741.1.2主轴 3326911.1.3推动丝杆 349351.1.4支撑套 4297741.1.5偏心盘 4202591.1.6连杆 444411.1.7同步盘 5115861.1.8法兰 5250471.1.9导套 6233881.1.10滑动套 6226381.1.11间隔套 6220211.1.12回转轴承 6106961.2虚拟装配 720771.3本章小结 825267第二章DMU运动仿真 9109762.1运动分析 9247062.2仿真步骤 949412.3仿真干涉分析 9177332.4运动模拟 11数字化建模及装配随着CAD技术的不断发展，数字化设计与制造已经成为目前应用最广泛的工程手段。通过不同软件（如Autocad、CATIA等）将二维图纸与三维模型结合起来，实现参数化，大大简化了产品的设计过程，不需生产即可验证结构可靠性及设计合理性，并可根据反馈提前发现问题，便于改正。实体建模轮毂轮毂将风轮叶片与主轴相连。其建模可以通过旋转、凹槽、凸台、开孔等功能来完成。首先可以构造一个空心球体，其草图如图3.1，在参照二维图纸对其进行进一步操作。最终实体模型如图3.2。图3.1轮毂球体草图图3.2轮毂实体模型主轴常规风力发电机的主轴作为风轮装置的转动轴，对风机轮毂有支承作用，还起到把风机轮毂所受的力矩传送到齿轮增速箱的作用。主轴材料选为铸钢。首先绘制主轴草图，如图3.3，再将其旋转即可得到主轴实体模型（图3.4）。图3.3主轴草图图3.4主轴实体模型推动丝杆推动丝杆为液压驱动统一变桨距机构中与液压缸相连并推动同步盘作直线往复运动的部件，其模型如图3.5所示。图3.5推动丝杆实体模型支撑套支撑套为变桨距机构中支撑导套和法兰的部件，并通过孔用导向环配合主轴旋转，推动丝杆贯穿其中运动，其模型如图3.6所示。图3.6支撑套实体模型偏心盘偏心盘起连接同步盘与桨叶的作用，固定在回转轴承内环上，其建模先进行底盘的轮廓绘制，选中凸台操作，开螺丝孔，并进行阵列，然后再绘制圆柱草图、凸台拉伸，最后进行加强肋的拉伸，模型如图3.7所示。图3.7偏心盘实体模型连杆连杆连接同步盘以及偏心盘，是保证变桨距机构三片桨叶同步转动的重要连接件，首先进行连杆轮廓的绘制，然后进行凸台拉伸，再进行开孔操作以及内壁凹槽的操作，模型如图3.8所示。图3.8连杆实体模型同步盘同步盘连接推动丝杆和偏心盘，随推动丝杆直线位移，三个凸台分别与三个偏心盘通过连杆相连。同步盘可以先参照二维图纸绘制模型的轮廓，再进行凸台拉伸操作，而后进行中心孔以及螺丝孔的草图的绘制，开孔，并对螺丝孔阵列，最后在凸起部分打孔。模型如图3.9所示。3.9同步盘实体模型法兰法兰结合毛毡封条，将导套固定在主轴内孔。法兰模型如图3.10所示。图3.10法兰实体模型导套导套与支撑套相配合，在变桨过程中起推动丝杆的导向作用。模型如图3.11所示。图3.11导套实体模型图3.12滑动套实体模型滑动套滑动套是连接同步盘与导向杆的部件，固定在同步盘上，导向杆穿过其中，模型如图3.12。间隔套间隔套位于推动丝杆上，承接圆锥滚子轴承与圆螺母，使圆螺母对于圆锥滚子轴承内圈的压力更加均匀，同时可以保护轴承不受损伤。模型如图3.13所示。图3.13间隔套实体模型回转轴承回转轴承连接桨叶与偏心盘，其外环与轮毂通过螺栓固定，内环固定桨叶和偏心盘，保证桨叶与轮毂间的相对转动。回转轴承的建模分为三部分进行：内环、外环和滚子。内环模型如图3.14所示，外环模型如图3.15。图3.14回转轴承内环实体模型图3.15回转轴承外环实体模型滚子模型如图3.16。图3.16回转轴承滚子实体模型虚拟装配本文应用CATIA装配设计模块对前文所建零件模型进行装配操作。新建装配产品，将轮毂的CATIA文件导进去，将其固定作为机座，再依次导进剩余部件的CATIA建模，适当进行调整，根据零件间的装配关系以及位置关系对已导入的零件进行约束。当发生干涉时根据系统给出的提示分析装配错误进行改正[17]。总装模型如图3.17和3.18所示。图3.17总装模型图3.18内部图本章小结本章介绍了变桨距传动系统各部件（包括轮毂、主轴、推动丝杆、支撑套、偏心盘、连杆、同步盘、法兰、导套、滑动套、间隔套、回转轴承）的CATIA零部件建模和虚拟装配过程。DMU运动仿真DMU运动机构模拟是CATIA软件数字化装配模块的功能。通过导入装配模型，选择固定零件，创建运动副，添加驱动力，即可实现机构的运动仿真[18]，同时还可进行运动干涉分析，指明问题，有助于检查设计的合理性。运动分析由第二章可知，变桨距机构在进行变桨时，由推动丝杆往复运动来带动同步盘前后移动，借助与之相连的连杆推动偏心盘旋转，偏心盘和回转轴承内圈相固定，使固定在变桨轴承法兰上的叶片随之转动，完成桨距角的改变。仿真步骤（1）打开CATIA，进入开始-数字化装配-DMU运动机构模拟，导入之前已装配好的总装模型。（2）定义一个固定件。本文选用变桨距机构中的轮毂作为固定件，点击命令，选择左侧树中的轮毂，即可实现轮毂的固定。（3）创建各机构之间的运动副。按照各零件的连接情况，分别创建刚性结合、旋转接合、圆柱接合等。本文所创建的零件模型之间的接合关系为：轮毂与主轴，同步盘与支撑套，同步盘与推动丝杆，回转轴承外环与轮毂，回转轴承内环与偏心盘，圆柱滚子轴承外圈和法兰，防转杆和法兰等采用刚性接合；连杆和同步盘、偏心盘之间采用旋转接合；防转杆与同步盘，推动丝杆与主轴之间采用圆柱接合。（4）添加驱动。本文的变桨距机构驱动来源是推动丝杆的直线往复运动。仿真干涉分析做完机构仿真以后，其中的零件在模拟的过程中也许会发生碰撞，此时需要借助碰撞选项来判断部件的可行性[19]。点击，会弹出如图4.1所示的对话框，中间框点击接触+碰撞，选中在所有部件之间，选择应用，软件会将是否碰撞以及接触的结果在如图4.2所示的图片中列出。图4.1干涉定义框图4.2干涉分析运动模拟本文采用CATIA软件数字化装配里面的DMU运动机构模块来模拟了变桨距机构改变桨距角的过程。如图4.3所示是推动丝杆处于