关新著的《风力机传动系统流固热耦合及可靠性研究》基于空气动力学、流体力学、虚拟试验技术、流固耦合理论、齿轮啮合原理、摩擦学、热弹耦合理论、随机参数振动及非线性接触算法等，综合采用理论分析方法、实验测量分析方法和有限元分析方法，研究了风力机运行环境下气动载荷、运行载荷对传动系统中低速轴、齿轮箱、高速轴、联轴器和发电机的影响，及在气动载荷和运行载荷耦合作用下传动系统整体特性、动静力学、齿轮的热变形引起的非渐开线误差、温度对齿轮模态的影响、热弹耦合齿轮的接触特性、轴系的动静力学和若干相关可靠性灵敏度问题。通过以上研究，较全面地掌握了风力机运行环境下所承受载荷的工程计算方法及各类载荷对风力机整体及部件振动的影响规律，为风电场工程设计和风力机可靠性设计及优化设计奠定基础。

1 绪论
1.1 课题背景及课题来源
1.1.1 课题背景
1.1.2 研究意义及目的
1.1.3 课题来源
1.2 风力机传动系统
1.2.1 传动系统概述
1.2.2 研究现状
1.3 相关领域研究现状
1.3.1 风力机气动载荷研究
1.3.2 传动系统的振动特性研究
1.3.3 虚拟实验技术研究现状
1.3.4 流固耦合分析研究现状
1.3.5 机械可靠性灵敏度研究现状
1.3.6 耦合热分析的研究现状
1.4 本书的主要研究工作
2 风力机空气动力载荷工程计算
2.1 概述
2.1.1 风力机载荷
2.1.2 坐标系
2.1.3 坐标系的转换
2.2 weibull风速分布数学模型
2.3 空气动力载荷
2.3.1 时变气动载荷
2.3.2 湍流载荷
2.3.3 尾流互扰载荷
2.3.4 空气密度变化引起的载荷变化
2.4 其他载荷
2.4.1 惯性载荷
2.4.2 重力载荷
2.4.3 冰载荷
2.4.4 地震载荷
2.5 风力机运行载荷
2.5.1 风切变对风力机载荷影响
2.5.2 机械制动载荷
2.5.3 塔影效应
2.6 风力机流固耦合理论分析
2.6.1 流体控制方程
2.6.2 固体控制方程
2.6.3 流固耦合方程
2.7 计算实例
2.7.1 风力机工程简化
2.7.2 计算结果
2.8 小结
3 稳定气流作用下风力机传动系统振动及动力学分析
3.1 概述
3.2 传动系统虚拟样机的建立
3.3 具有运动自由度的传动系统模态分析
3.3.1 单自由度体系的振动
3.3.2 随机振动分析
3.3.3 多自由度体系的线性反映分析
3.3.4 计算实例
3.4 传动系统谐响应分析
3.4.1 计算方法
3.4.2 计算实例
3.5 传动系统谱分析
3.5.1 随机振动方法
3.5.2 气动载荷随机振动分析
3.5.3 平稳随机过程的谱参数
3.5.4 随机连续体的固有值分析
3.5.5 功率谱密度响应和均方根响应
3.5.6 计算实例
3.6 瞬态动力学分析
3.6.1 冲击动态响应分析一般方法
3.6.2 传动系统冲击动态响应有限元分析
3.6.3 计算实例
3.7 接触分析
3.7.1 接触算法
3.7.2 接触摩擦模型
3.7.3 计算实例
3.8 小结
4 考虑结构特征下风力机传动系统振动特性研究
4.1 概述
4.2 传动系统固有特征
4.2.1 分析方法及流程
4.2.2 传动系统有限元模型
4.3 传动系统模态及机械敏感度分析
4.3.1 传动系统模态及固有频率
4.3.2 固有频率对传动系统参数的敏感度
4.4 传动系统结构振动特性实验分析
4.4.1 传动系统数据采集平台
4.4.2 运行参数对传动系统振动特性的影响
4.4.3 传动系统的动态激励分析
4.5 小结
5 综合载荷作用下传动系统振动特性及机械可靠性灵敏度分析
5.1 概述
5.2 风力机传动系统静力学分析
5.3 风力机传动系统动力特性分析
5.3.1 分析流程
5.3.2 风力机模型的建立
5.3.3 气动载荷的作用过程
5.3.4 轮毂一主轴一主轴轴承传动系统瞬态动力学分析
5.3.5 考虑运行载荷下齿轮箱一高速轴一发电机传动系统振动谱分析
5.4 传动系统机械可靠性灵敏度分析
5.4.1 分析方法
5.4.2 传动系统机械可靠性模型
5.4.3 考虑运行载荷作用下风力机传动系统动态可靠性分析
5.5 小结
6 基于热变形的齿轮副非渐开线误差分析
6.1 概述
6.2 齿轮热变形基本理论
6.3 齿轮副虚拟样机的建立
6.3.1 齿廓曲线的参数方程
6.3.2 全齿实体模型的建立
6.4 齿轮稳态温度场有限元分析
6.4.1 导热微分方程和定解条件的确定
6.4.2 齿轮各边界条件的确定
6.4.3 热载荷的确定
6.5 齿轮瞬态温度场有限元分析
6.5.1 导热微分方程和定解条件的确定
6.5.2 齿轮瞬态热分析的有限元方法
6.5.3 边界条件的加载
6.6 齿轮热-结构耦合有限元分析
6.7 热变形引起的非渐开线误差计算
6.8 计算实例
6.8.1 齿轮副有限元模型的建立
6.8.2 齿轮副热-结构耦合的有限元分析
6.8.3 齿轮副热变形的计算
6.9 小结
7 基于热分析的齿轮模态及共振可靠性灵敏度分析
7.1 概述
7.2 温度影响模态的基本理论
7.2.1 模态分析理论
7.2.2 温度对结构模态的影响机制
7.2.3 热应力的理论基础
7.3 考虑温度场的齿轮模态分析
7.3.1 分析方法及流程
7.3.2 求解齿轮热应力
7.3.3 ANSYS的模态分析
7.4 齿轮共振可靠性及灵敏度分析方法
7.4.1 齿轮共振失效分析
7.4.2 Monte Carlo模拟法
7.4.3 ANSYS概率有限元法
7.5 计算实例
7.5.1 齿轮轴有限元模型的建立
7.5.2 求解齿轮轴热应力
7.5.3 考虑温度场的齿轮轴模态分析
7.5.4 基于热分析的齿轮振动可靠性及