专利名称：：一种风力发电机组参数化零部件设计方法
技术领域：
：本发明属于风力发电
技术领域：
，特别涉及一种风力发电机组参数化零部件设计方法。
背景技术：
：风力发电机组的结构设计主要根据总体技术的要求，完成对所有零部件的几何尺寸的计算、分析、校合，从而最终确定部件的结构尺寸；通常根据风力发电机组的等级确定极限载荷和安全系数，这个过程是需要反复验算与校合，最后寻优得到合适的结构尺寸，通常这个过程需要很长的时间，设计人员要经过2年以上的大型软件学习应用经验，即使熟悉使用通用ANSNY软件的人员，完成这个设计过程也要2年多，为此我们发明了参数化模型实现方法，用于风电机组主要零部件的有限元计算分析，简化部件的网格建模，使有限元的分析计算变得简洁快速，利用此方法设计的软件，完成风电机组总体设计和结构设计可一次在该软件下完成，计算、分析和校核工作可与图纸设计同时完成。
发明内容针对现有风力发电机组零部件设计方法存在的不足与缺陷，本发明提供一种风力发电机组参数化零部件设计方法，通过本方法，以达到设计简单快捷的目的。该方法包括如下步骤步骤l、设计部件参数化尺寸三维图形；步骤2、分析设计部件结构的受力条件，采用固体力学线弹性小变形理论，得到零部件的应力和位移；步骤3、根据步骤2的计算结果，反复调整设计部件的基本尺寸结构，使整体结构全部满足强度和形变的要求；步骤4、根据确认的部件的基本尺寸，进行工程加工制造图设计和制造工艺要求，最后设计员完成设计报告和工程图纸。所述的三维图形按如下方法求得I、确定设计部件名称及结构；II、输入设计部件结构尺寸，得到设计部件图形文件；III、根据结构输出部件图形；IV、确定部件参数的输入变量；V、给变量赋值，运行图形输出程序；VI、调整宏命令，输出部件的三维图形；VD、回到步骤IV，循环输入部件参数的输入变量，输入变量的次数为2到N次，N为自然数，得到部件的三维图形。所述的部件应力和位移按如下方法求得-①、输入三维设计部件图形文件；②、确定剖分结构形式，进行部件网格剖分；③、根据部件结构尺寸的边界条件，确定自动剖分方法；、完成网格剖分；⑤、输出网格剖分文件。所述的部件的基本尺寸结构按如下方法求得(-)、输入网格剖分文件；(二)、利用有限元的基本方程确定边界条件和载荷；〇、应用求解器求解上述方程；卿、将应力计算结果与国家规定标准对比，判断对比结果是否合格，如果是合格则确定并输出部件的三维图形尺寸，如果否则改进部件结构尺寸并重新设计。其中步骤(二)中的基本方程、边界条件和载荷如下-(1)基本方程15ct^3cr^3cr^ra——2L+——+——H_+入=03;cSz3jcJ383crzzz八——^+——+——+力=03x(2)基本方程2<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>(3)基本方程3<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>其中"、V、W为位移，￡xx、￡w、&、、、￡xz、^y为应变，CTXX、crM、y为应力，y;、y;、y;为体力，x、^、z为直角坐标系下的坐标分量'参数^为弹性模量、"为泊松比。(4)边界条件边界条件载荷条件所述的输出图纸按如下方法求得U)、根据确定部件的基本尺寸，设计部件制造工程图纸；(2)、用试验和计算相结合的方法判断部件的尺寸结构，判断部件尺寸是否合格？如果不合格则返回重新设计部件尺寸，如果合格则输出工程图纸并完成设计报告。本发明的优点是简化部件的网格建模，使有限元的分析计算变得简洁快速，利用此设计方法设计的软件，完成风电机组总体设计和结构设计可一次性完成，计算、分析和校核工作可与图纸设计同时完成。图1为本发明一种风力发电机组参数化零部件设计方法主轴结构图；图2为本发明的主轴输入特征参数结构图；图3本发明工程设计流程图4本发明求取部件参数化尺寸三维图形流程图；图5本发明求取部件应力和位移方法流程图；图6本发明求取部件基本尺寸结构流程图；图7本发明设计图纸输出流程图；图8本发明几何参数输入界面；图9本发明主轴模型三维显示结构图。图1中1、半径，2、孔径及个数。具体实施例方式对于任何一个部件的结构尺寸绘制时，都需要将过程软件、程序化，这就是自动绘制部件的外形结构尺寸的过程，但是，对于形状一定的部件，根据设计要求部件的尺寸是不断变化的，这个变化的尺寸在软件编制过程中设计成可变的参数。本发明采用有限元软件以风力发电机组的主轴为例进行说明，主轴结构如图1所示，由用户需要输入的具体尺寸参数(A，B,C,-------O,半径，孔径及个数，)后，程序员自行设计零部件参数输入显示菜单的界面，按照设计者的要求不断从界面输入这些参数尺寸的数值，从达到载荷和强度的计算要求，使用户设计简捷方便，很快得到结构尺寸。参数文档描述这些参数是决定部件的基本结构尺寸，也是部件结构的特征尺寸，现以主轴结构分析为例，其特征尺寸如表l:表l<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>G主轴内经隱H与齿轮箱连接输出轴外径mmI与齿轮箱连接输出轴长度mm摩擦衬套长度咖K主轴端口至轴承座中心距离mm主轴端口至轴承座后端距离隱M轮毂与主轴连接法兰厚度mmN子口高度mm0法兰前端到主轴后端距离■该方法包括如下步骤如图3所示，步骤l、设计主轴参数化尺寸三维图形；步骤2、分析设计主轴结构的受力条件，采用固体力学线弹性小变形理论，得到主轴的应力和位移；步骤3、根据步骤2的计算结果，反复调整主轴的基本尺寸结构，使整体结构全部满足强度和形变的要求；步骤4、根据确认的主轴的基本尺寸，进行工程加工制造图设计和制造工艺要求，最后设计员完成设计报告和工程图纸。所述的三维图形按如下方法求得如图4所示，I、确定设计部件名称及结构；II、输入设计部件结构尺寸，得到设计部件图形文件；III、根据结构输出部件图形；IV、确定部件参数的输入变量；V、给变量赋值，运行图形输出程序；VI、调整宏命令，输出部件的三维图形；vn、回到步骤IV，循环输入部件参数的输入变量，输入变量的次数为2到N次，N为自然数，得到部件的三维图形。所述的部件应力和位移按如下方法求得如图5所示，①、输入三维设计部件图形文件；②、确定剖分结构形式，进行部件网格剖分；③、根据部件结构尺寸的边界条件，确定自动剖分方法；、完成网格剖分；、输出网格剖分文件。所述的部件的基本尺寸结构按如下方法求得如图6所示，(-)、输入网格剖分文件；(二)、利用有限元的基本方程中确定边界条件和载荷；曰、应用求解器求解上述方程；卿、将应力计算结果与国家规定标准对比，判断对比结果是否合格，如果是合格则确定并输出部件的三维图形尺寸，如果否则改进部件结构尺寸并重新设计。其中步骤(二)中的基本方程、边界条件和载荷如下(1)基本方程1<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>(2)基本方程2<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>其中"、V、W为位移'Sxx、e^y、^、S^、S^、Sxy为应变，(Txx、(Tyy、CTxz、^y为应力，/;、/;、,为体力，x、y、z为直角坐标系下的坐标分量。参数E为弹性模量、^为泊松比。(4)边界条件边界条件K=M0V=V0W=Wo载荷条件所述的输出图纸按如下方法求得如图7所示，(1)、根据确定部件的基本尺寸，设计部件制造工程图纸；(2)、用试验和计算相结合的方法判断部件的尺寸结构，判断部件尺寸是否合格？如果不合格则返回重新设计部件尺寸，如果合格则输出工程图纸并完成设计报告。表2—1<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>6884.3289E+08.8125E+07.4576E+07-.2385E+07.2129E+08-.1072E+086885.1425E+06-143犯+07-.8368E+07.1682E+074799E+07-.1873E+076886.1209E+08.2767E+08.2591E+07.5984E+06—7026E+06-.2640E+086887.1426E+07-.4412E+07-.1298E+08.3622E+07.1292E+07.1497E+076888.328犯+08.8101E+07.3627E+07.312犯+07-.2240E+08—.1098E+086889-.2245E+07-.4568E+07-.1042E+08.3555E+07-.4865E+05.3669E+076890-1005E+07-.3469E+07-.6691E+07.4736E+07-.8852E+072936E+07由以上方法编译之后生成的几何参数输入界面，如图8所示，程序员根据输入的参数生成对应的前处理软件批处理文件，于是在很短的时间内就可得到主轴的三维显示图形，如图9所示。权利要求1、一种风力发电机组参数化零部件设计方法，其特征在于该方法包括如下步骤步骤1、设计部件参数化尺寸三维图形；步骤2、分析设计部件结构的受力条件，采用固体力学线弹性小变形理论，得到零部件的应力和位移；步骤3、根据步骤2的计算结果，反复调整设计部件的基本尺寸结构，使整体结构全部满足强度和形变的要求；步骤4、根据确认的部件的基本尺寸，进行工程加工制造图设计和制造工艺要求，最后设计员完成设计报告和工程图纸。2、根据权利要求l所述的风力发电机组参数化零部件设计方法，其特征在于所述的三维图形按如下方法求得I、确定设计部件名称及结构；II、输入设计部件结构尺寸，得到设计部件图形文件；III、根据结构输出部件图形；IV、确定部件参数的输入变量；V、给变量赋值，运行图形输出程序；VI、调整宏命令，输出部件的三维图形；W、回到歩骤IV，循环输入部件参数的输入变量，输入变量的次数为2到N次，N为自然数，得到部件的三维图形。3、根据权利要求l所述的风力发电机组参数化零部件设计方法，其特征在于所述的部件应力和位移按如下方法求得①、输入三维设计部件图形文件；②、确定剖分结构形式，进行部件网格剖分；③、根据部件结构尺寸的边界条件，确定自动剖分方法；、完成网格剖分；、输出网格剖分文件。4、根据权利要求1所述的风力发电机组参数化零部件设计方法，其特征在于所述的部件的基本尺寸结构按如下方法求得-(-)、输入网格剖分文件；(二)、利用有限元的基本方程确定边界条件和载荷；〇、应用求解器求解上述方程；卿、将应力计算结果与国家规定标准对比，判断对比结果是否合格，如果是合格则确定并输出部件的三维图形尺寸，如果否则改进部件结构尺寸并重新设计。5、根据权利要求1所述的参数化风力发电机组零部件设计的方法，其特征在于所述的输出图纸按如下方法求得-(1)、根据确定部件的基本尺寸，设计部件制造工程图纸；(2)、用试验和计算相结合的方法判断部件的尺寸结构，判断部件尺寸是否合格？如果不合格则返回重新设计部件尺寸，如果合格则输出工程图纸并完成设计报告。全文摘要本发明涉及一种风力发电机组参数化零部件设计方法，属于风力发电
技术领域：
，该方法包括如下步骤步骤1.设计部件参数化尺寸三维图形；步骤2.得到部件的应力和位移；步骤3.根据步骤2的计算结果，确认部件的基本尺寸；步骤4.根据确认的部件的基本尺寸，进行工程加工制造图设计和制造工艺要求，最后设计员完成设计报告和工程图纸。本发明的优点为简化部件的网格建模，使有限元的分析计算变得简洁快速，利用此方法设计的软件，完成风电机组总体设计和结构设计可一次在该软件下完成，计算、分析和校核工作可与图纸设计同时完成。文档编号G06F17/50GK101539959SQ20091001127公开日2009年9月23日申请日期2009年4月24日优先权日2009年4月24日发明者姚兴佳,王建国,衣传宝,英邓,郭成良申请人:沈阳工业大学