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随着科技和社会的发展,能源与生态问题逐渐被国际社会所重视,清洁能源也逐渐进入大众视野,风能具有资源丰富、成本低、转化效率高等优点从而被世界各国所青睐。大型风力发电机在风能转化为电能的过程中扮演着重要的角色,风电主轴承三排圆柱滚子轴承及螺栓连接结构作为风机中重要零部件,目前对其研究较少。但在目前整个结构的设计中,存在未同时考虑载荷作用、性能约束及空间体积等问题,与此同时,原有的设计方法过程过于繁琐,但在实际设计时,希望得到一个符合各项性能要求且空间体积最优的风电主轴承三排圆柱滚子轴承及螺栓连接结构。为了解决上述问题,本文以三排圆柱滚子轴承及螺栓连接结构体积为优化目标,几何尺寸、寿命、应力、强度等作为约束条件,轴承及螺栓基本结构参数作为优化变量,采用遗传算法对复杂工况下该结构进行优化设计,得到最优解。具体研究内容如下:(1)建立风电主轴承三排圆柱滚子轴承静力学模型,求解得到滚动体与轴承套圈间的接触力,基于赫兹接触理论,采用有限单元法求解得到接触应力沿不同滚动体母线分布规律。(2)对风机中复杂的疲劳载荷谱进行了等效处理,得到一个有规律且简单的载荷谱,依据L—P寿命理论求出了在该载荷谱下的整个轴承寿命,得到复杂工况下轴承寿命求解方法,分析了轴承游隙、滚动体结构参数和母线形状对轴承性能的影响及分布规律。(3)基于VDI2230螺栓计算准则,结合三排圆柱滚子轴承及螺栓连接结构模型计算得到螺栓的静强度和疲劳强度,并研究了预紧力、直径和长度对螺栓工作应力的影响及分布规律。(4)建立非线性弹簧整体有限元模型和单个实体滚动体有限元模型,求解得到滚动体载荷分布和接触应力分布规律并与理论计算结果对比,证明了大型风电主轴承三排圆柱滚子轴承有限元模型及理论模型的准确性。(5)以轴承和螺栓体积为优化目标,几何结构、应力、寿命和强度等性能作为约束条件,考虑了载荷的作用,采用遗传算法对优化模型求解。将前后结果对比,在满足性能要求的同时,轴承的体积降低了18.6%,螺栓的体积降低了27.14%,提供了一种兼顾性能和成本两个方面的大型风电主轴承及螺栓连接结构优化设计方法。本文的研究工作为大型风电主轴承及螺栓连接结构优化设计提供了一种可行的方法,为多种应用条件需求的大型风电主轴轴承实现低成本高性能设计奠定了基础。