[发明专利]一种风电齿轮箱行星级均载性能优化方法

权利要求书

1.一种风电齿轮箱行星级均载性能优化方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1、根据风场实测平均风速数据，拟合风电机组切入至切出风速内平均风速分布规律，得到风电机组切入至切出风速内平均风速概率密度函数，并获得风电机组轮毂处m个离散平均风速的出现概率；

步骤2、利用Kaimal湍流模型，将m个离散平均风速分别生成各自的时序随机风速；

步骤3、用步骤2生成的m组时序随机风速，作为风电机组整机系统动力学模型的环境载荷输入，仿真计算m组主轴与轮毂耦合点处6自由度气动载荷；

步骤4、建立风电机组传动链刚柔耦合系统动力学模型，将步骤3的气动载荷作为传动链刚柔耦合系统动力学模型的外部载荷输入；

步骤5、在任意组时序随机风速的外部载荷输入时，基于轮齿修形理论，由ISO标准推荐的经验公式确定风电机组齿轮箱行星级齿轮副修形量区间，利用拉丁超立方抽样法对多维度齿轮副修形量进行抽样，形成修形参数样本集，并以此更新步骤4的风电机组传动链刚柔耦合系统动力学模型中齿轮副齿形参数，然后动力学仿真得到该组时序随机风速下各修形参数样本对应的齿轮动态啮合力；

步骤6、基于步骤5得到的任意时序随机风速下各修形参数样本对应的齿轮动态啮合力，计算行星级均载系数，再通过最大差异法筛选法选出训练样本集与测试样本集，最后通过训练样本集，采用支持向量机方法建立任意时序随机风速下行星级齿轮副修形参数-均载系数代理模型，并通过测试样本集检测代理模型的拟合度。

2.根据权利要求1所述的风电齿轮箱行星级均载性能优化方法，其特征是：还包括步骤7、根据步骤6构建的代理模型，以多工况下均载系数最小为优化目标，使用遗传算法进行全风速范围内的模型参数寻优，获得最佳修形量。

3.根据权利要求1或2所述的风电齿轮箱行星级均载性能优化方法，其特征是：在步骤1中，轮毂处的风速为：

式中，u_hub为轮毂处风速，h_hub为轮毂处高度，h为测量风速点的离地高度；风场的风速概率分布为：

式中，u为风速，θ为威布尔分布的形状参数，α为威布尔分布的尺度参数。

4.根据权利要求3所述的风电齿轮箱行星级均载性能优化方法，其特征是：在步骤2中，所述Kaimal湍流模型在空间三个分量的谱为：

式中，dir＝u,v,w为风的三个方向，为轮毂处平均风速，f为频率，σ_dir为dir速度分量的标准偏差，L_dir为积分尺度参数：

式中，Λ_u为湍流尺度系数。

空间中任意o、p两点处风速相关模型表示为：

式中，P_Coh(f)为空间相干度，S_o,o(f)和S_p，p(f)为o和p处的功率谱，S_o，p(f)为空间o和p处的互功率谱；f为频率。

5.根据权利要求4所述的风电齿轮箱行星级均载性能优化方法，其特征是：在步骤5中，所述齿轮副修形量区间为：

式中，下标r、p、s分别为内齿圈、行星轮和太阳轮，λ_min，λ_max为齿廓修形长度最小值和最大值，e_min，e_max为齿廓修形量最小值和最大值，δ_min，δ_max为齿向修形量最小值和最大值。

6.根据权利要求5所述的风电齿轮箱行星级均载性能优化方法，其特征是：在步骤6中，所述行星级均载系数的计算公式为：

式中，k_i为第i组修形参数样本对应的齿轮均载系数，为第m个行星轮和内齿圈的动态啮合力，r为行星轮的个数。