当前能源危机和环境污染问题受到广泛关注,风能不仅清洁无污染而且蕴藏丰富,是具有良好前景的替代能源,风力发电是风能使用的一种重要方式。风机主轴制动器用于使风力发电机完全停机,是风机机舱的重要组成部分。主轴制动涉及到热与力间的相互耦合,摩擦副交变升温和冷却,易引发热裂纹,进而影响摩擦副的使用寿命;而其他部件受变化载荷的作用,出现疲劳裂纹后也将导致制动失效。主轴制动器及其摩擦副的疲劳分析是风机设计的重要内容。本文围绕风电主轴制动器在实际工况下的疲劳寿命数值计算和分析展开。根据疲劳寿命计算的基础理论,采用有限元软件ANSYS软件,建立了制动器摩擦副及其整体结构的有限元模型,分析了摩擦副机械应力及其热-力耦合过程,计算了制动器摩擦副的疲劳寿命,获得了摩擦副机械应力、接触应力、温度、热应力的分布和疲劳寿命。还研究了制动器整体结构的受力情况及主要部件的疲劳寿命。本文主要研究工作和结果如下:1、建立了摩擦副的物理模型和有限元分析模型,数值模拟了不同工况下摩擦副的机械应力和接触应力分布。结果表明:制动盘最大机械应力出现在径向0.33m位置的连接孔边沿,摩擦片最大机械应力出现在迎向制动方向上的摩擦片表面,紧急制动时机械应力大于正常制动;制动工况的改变对接触应力的影响较小。2、根据机械应力和接触状态的分析结果,对摩擦副模型进行了合理简化,数值模拟了摩擦副的热-力耦合的瞬态分布。揭示了温度梯度是摩擦副热应力形成的重要因素,高热应力出现在温度梯度较大位置;热应力远大于机械应力,热应力是引起热疲劳损伤的主要因素。3、基于热-力耦合分析结果,分析了制动盘在切向和轴向方向上的热应力分布,数值模拟了制动盘不同条件下的热疲劳裂纹的形成寿命和制动盘接触截面的蠕变过程。结果表明:轴向应力大于切向应力,轴向应力易导致热裂纹形成而切向应力将引起裂纹向表面扩展;径向疲劳寿命较短处出现在制动盘外径边沿,轴向寿命较短处位于摩擦面下方;紧急制动时疲劳寿命远小于正常制动时,表面粗糙度的增大将导致疲劳寿命的减小;紧急制动工况下蠕变速率高于正常制动。4、建立了制动器整体结构的有限元模型,数值模拟了整体结构的机械应力分布和主要受力部件的疲劳寿命。结果表明:制动器结构在制动时出现的应力变化是影响制动器疲劳寿命的重要因素;制动器处于非制动状态时,结构只受到螺栓预紧力的作用,而制动时结构除预紧力外还受到液压力及摩擦力的作用,使应力分布产生变化,应力出现变化区域易出现疲劳损伤。本文工作是结合工程实际的基础应用,研究内容可为风机主轴制动器和摩擦材料的优化设计及完善提供了技术依据。