风力发电机的增速齿轮箱的设计
风力发电机齿轮箱
润滑油不足：定期检查润滑油量及时补充润滑油
05
风力发电机齿轮箱的发展趋势与展望
提高能效与可靠性
提高能效：通过优化设计、材料选择和制造工艺提高齿轮箱的能效降低能耗。
提高可靠性：通过改进设计、提高制造精度和加强维护保养提高齿轮箱的可靠性降低故障率。
智能化：通过引入智能控制技术实现对齿轮箱的实时监控和故障诊断提高运行效率和可靠性。
案例二：某海上风电场使用风力发电机齿轮箱降低维护成本
案例三：某山区风电场使用风力发电机齿轮箱提高设机齿轮箱降低噪音污染
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环保：通过采用环保材料和制造工艺降低齿轮箱对环境的影响提高环保性能。
降低噪音与振动
采用新型材料：如复合材料、橡胶等降低噪音和振动
优化设计：改进齿轮箱结构降低噪音和振动
采用先进技术：如主动降噪技术、振动控制技术等降低噪音和振动
加强维护保养：定期检查和维护降低噪音和振动
智能化与数字化技术的应用
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04
风力发电机齿轮箱的维护与保养
日常维护
定期检查润滑油：确保润滑油充足避免齿轮磨损
定期检查密封性：确保密封良好防止灰尘和水进入
定期检查齿轮磨损：及时更换磨损严重的齿轮
定期检查轴承磨损：及时更换磨损严重的轴承
定期检查螺栓紧固：确保螺栓紧固防止松动导致故障
定期检查电气系统：确保电气系统正常工作避免故障发生
案例分析：某风电场使用风力发电机齿轮箱的情况
技术特点：风力发电机齿轮箱在陆上风电场的应用优势
发展趋势：陆上风电场对风力发电机齿轮箱的需求预测
海上风力发电
海上风力发电的优势：资源丰富、环境友好、可再生能源
风电齿轮箱(增速机)基础知识简介
（二）效率
齿轮箱的效率可通过功率损失计算或在 试验中实测得到。功率损失主要包括齿轮 啮合、轴承摩擦、润滑油飞溅和搅拌损失、 风阻损失、其他机件阻尼等。齿轮箱的效 率在不同的工况下是不一致的。风力发电 齿轮箱的专业标准要求齿轮箱的机械效率 应大于97%，是指在标准条件下应达到的 指标。
（三）噪声级
员工培训资料
风电增速机基础知识简介
XXX有限公司
一、概述
风力发电机组中的齿轮箱是一个重要的机械 部件，其主要功用是将风轮在风力作用下所产生 的动力传递给发电机并使其得到相应的转速。通 常风轮的转速很低，远达不到发电机发电所要求 的转速，必须通过齿轮箱齿轮副的增速作用来实 现，故也将齿轮箱称之为增速箱。不同形式的风 力发电机组有不一样的要求，齿轮箱的布置形式 以及结构也因此而异。在风电界水平轴风力发电 机组用固定平行轴和行星齿轮传动最为常见。
二、齿轮箱的分类
风力发电机组齿轮箱的种类很多，按照 传统类型可分为圆柱齿轮增速箱、行星增 速箱以及它们互相组合起来的齿轮箱；按 照传动的级数可分为单级和多级齿轮箱； 按照转动的布置形式又可分为展开式、分 流式和同轴式以及混合式等等。
三、设计要求
设计必须保证在满足可靠性和预期寿 命的前提下，使结构简化并且重量最轻。 通常采用CAD优化设计，排定最佳传动方 案，选用合理的设计参数，选择稳定可靠 的构件和具有良好力学特性以及在环境极 端温差下仍然保持稳定的材料，等等。
设计要求
• • • • 设计载荷 效率 噪声级 可靠性
（一）设计载荷
• 齿轮箱作为传递动力的部件，在运行期间同时承 受动、静载荷。 • 其动载荷部分取决于风轮、发电机的特性和传动 轴、联轴器的质量、刚度、阻尼值以及发电机的 外部工作条件。 • 风力发电机组载荷谱是齿轮箱设计计算的基础。 载荷谱可通过实测得到，也可以按照JB/T10300 标准计算确定。当按照实测载荷谱计算时，齿轮 箱使用系数KA=1。当无法得到载荷谱时，对于三 叶片风力发电机组取KA=1.3。
风电齿轮箱的结构设计与分析
SH 2
=
σ H lim Z NT ZL ZV ZR ZW 2 Z X σH2
经计算得：
SH1 = 1.62 ， SH 2 = 1.49 可以看出满足刚度要求。
（2）齿根弯曲强度的校核计算
考虑到使用条件、要求及尺寸的不同，标
准将修正后的的式件弯曲疲劳强度极限作为
许用齿根应力。给出的齿根弯曲强度就是公式
3 行星轮系的确定
3.1 强度计算
按齿面接触强度初算小齿轮分度圆直径， 为了能够满足传动要求，所以中心轮的分度圆 直径 d 必须满足如下要求：
d1
=
kd
3
T1K A KHε KHP φ σ2
d H lim
×
u ±1 u
低速级中心轮求得 d1＝384.4 mm 按齿根弯曲强度初算齿轮模数，最小齿轮 模数的计算为：
中间级：太阳轮力矩为 1.97×108 N·mm， 切向力为 2.904×105 N；行星轮切向力为 5.807 ×105 N；行星架切向力为 5.807×105 N，转 矩为 7.683×108 N·mm；齿圈所受切向力为 2.904×105 N，转矩为 5.733×105 N·mm。
风力发电齿轮箱传动结构形式主轴内置式
风力发电齿轮箱传动结构形式主轴内置式1. 引言1.1 概述风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，近年来在全球范围内受到广泛关注和应用。
而在风力发电系统中，齿轮箱是连接风力机叶片与发电机的重要部件之一。
传统的齿轮箱通常采用外置式结构，即齿轮箱独立于风力发电机主轴，并通过联轴器与主轴相连。
然而，随着技术的不断进步和需求的增加，出现了一种新型的齿轮箱传动结构形式——主轴内置式。
1.2 目的本文旨在深入研究和分析主轴内置式齿轮箱传动结构的特点和优势，并通过实际案例分析和性能对比研究探讨其在风力发电领域中的应用效果。
同时，希望能够评估主轴内置式齿轮箱传动结构在节能、可持续性和环保等方面所带来的潜在优势。
1.3 文章结构本文共分为五个章节，具体内容如下：第二章将介绍主轴内置式齿轮箱传动结构的相关概念和设计原理，并重点讨论其与传统外置式结构相比的优势。
第三章将通过某风力发电场的实际案例，对主轴内置式齿轮箱传动结构进行详细分析，并探讨其在实际中的表现及可行性和可靠性。
第四章将对主轴内置式结构和传统外置式结构进行性能和效率对比研究，评估主轴内置式齿轮箱在节能方面的潜力，并考虑其可持续性和环保因素。
最后一章将总结研究成果并展望未来发展趋势，提出改进建议和创新方向，以期为主轴内置式齿轮箱传动结构的进一步应用提供参考。
通过本文的研究，我们希望更深入地了解主轴内置式齿轮箱传动结构的特点和优势，并为风力发电系统的设计与改进提供有益建议。
2. 风力发电齿轮箱传动结构形式主轴内置式2.1 结构形式介绍风力发电齿轮箱是将风能转换为电能的重要组成部分。
在传统的设计中，齿轮箱通常采用外置结构，将主轴与发电机连接。
然而，近年来出现了一种新型的设计形式，即主轴内置式齿轮箱。
主轴内置式结构将主轴直接安装在发电机内部，通过减小传动链条长度和减少转动摩擦，提高了系统的整体效率。
2.2 主轴内置设计优势主轴内置设计相较于传统的外置结构有以下几个优势：1. 减小运动惯量：因为主轴直接安装在发电机内部，所以减少了传动链条和连接件的数量与长度，降低了系统的运动惯量。
大功率风力发电机增速齿轮箱性能试验台研制总结
・
日
数据 采集 系统实现 了多通道、 多类型信 号的高精度同 齿轮箱则是这两 大领域 都要涉及到的重要设 备。
步 采集及丰 富的后 处理功能 ： 通过优 化设计 ，使 该试 的 国有、 民营企 业都进 入 了齿轮箱 的生产 制造领］ 验 台能适应 于多种不同类型齿轮箱 的试验， 创造 了多 齿轮箱在研制过程 中，必须进 行台架试验取得试聪
长 的特点。 因此， 对各组成部分 的零部件 的精 度、功 中 央 控 制 台 、 数 采 控 制 台 、扭 矩 传 感 器 、 水 力 测 功 机 能要 求高。重庆齿轮箱 有限责任公 司 （ 以下简称 ： 重 和 Ｌ Ｄ显 示屏等。系统组成框 图如 图 １ 示。 Ｅ 所 齿公 司）是 生产风 电增速、偏航、变浆齿轮箱 的专业
监控系统 由中央控制 台和 Ｌ Ｄ大屏幕组成。 Ｅ 中央 控制台用于对齿轮箱试验 平台系统操作控制
量。随着产 品功率 的增大 ，对风 力发电机增速齿轮箱 与运 行 状 态 监 视 。 主 要 由 Ｓ ４ ０ Ｌ 、手 动 面 板 、甲、 ７ ０Ｐ Ｃ
５ 第０期 数控机床市场 ４・ ２
以往 的齿轮箱性能试验 台一般都是 针对某一特定
的被试 齿轮箱来进行设计，工 况明确 ，且负荷特性单
一
必须装备。 另外，齿轮 箱性能试验 台的主要 功能是
用变频调速技术使 系统依 据控制指令，提供需要 型号、不负荷特性齿轮箱 的性能 试验 。因此，在系统 速和转矩 ，同时，可对相关信号进行采 集、记 录和 研 制过 程 中采 取 了 自适 应 变参 数 控 制 的 方 法 ， 从 而 解 理。在齿轮箱 台架试验 中该转速和转矩模拟 的是 决了多种齿轮箱或 多种工况在 同一试 验台上进行试验 箱 的驱动源或 负载。 同样，该转速和转矩也可用
风力发电机齿轮增速箱毕业设计完整版
风力发电机齿轮增速箱毕业设计HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】摘要风电产业的飞速发展促成了风电装备制造业的繁荣，风电齿轮箱作为风电机组的核心部件，倍受国内外风电相关行业和研究机构的关注。
但由于国内风电齿轮箱的研究起步较晚，技术薄弱，特别是兆瓦级风电齿轮箱，主要依靠引进国外技术。
因此，急需对兆瓦级风电齿轮箱进行自主开发研究，真正掌握风电齿轮箱设计制造技术，以实现风机国产化目标。
本文设计的是兆瓦级风力发电机组的齿轮箱，通过方案的选取，齿轮参数计算等对其配套的齿轮箱进行自主设计。
1）根据风电齿轮箱承受载荷的复杂性，对其载荷情况进行了分析研究,确定齿轮箱的机械结构。
选取两级行星派生型传动方案，在此基础上进行传动比分配与各级传动参数如模数，齿数，螺旋角等的确定；通过计算，确定各级传动的齿轮参数；选择适当的齿轮。
2）对行星齿轮传动进行受力分析，得出各级齿轮载荷结果。
依据标准进行静强度校核，结果符合安全要求。
3）绘制CAD装配图，并确定恰当合理参数。
关键词：风电齿轮箱；风力发电；结构设计。
ABSTRACTThe rapid development of wind power industry lead to the prosperity of wind power equipment manufacturing industry．As the core component of wind turbine，the gearbox is received much concern from related industries and research institution both at home and abroad．However, due to the domestic research of gearbox for wind turbine starts late，technology is weak，especially in the gearboxfor MW wind turbine，which mainly relied on the introduction of foreign technology．Therefore，it is urgent need to carry out independent development and research on MW wind power gearbox，and truly master the design and manufacturing technology in order to achieve the goal of localization．1）The load Cases of gearbox for wind turbines ale analyzed，and the interrelation of loading cycle numbers under different torque levels is deduced according to the curve of materials’fatigue．the mechanical structure of gearbox is determined．The two-stage derivation planetary transmission scheme is selected．The gear parameters of every stage transmission is calculated．，and the force analysis results is obtained．2）the static strength check of tooth surface contact is implemented according to related standard．The result shows that it is accord with safety requirements．3）Draw CAD drawings, and determine appropriate reasonable parameters.KEYWORDS：Gearbox for Wind Turbine；the wind power；Structure Design.目录第一章前言 ---------------------------------- 错误!未定义书签。
大型风力发电齿轮箱的设计
由圆周力 Ft1、 Ft2 产生的支反力 （X 面 ） ：
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《 宁夏机械》 2009 年第 1 期
表7 产 品 项目名称 材料消耗 铝导体耗用量 （kg/km ） 铝导体耗用金额 （元 /km ） 绝缘材料耗用量 （kg/km ） 绝缘材料耗用金额 （元 /km ） 镀锌钢丝耗用量 （kg/km ） 镀锌钢丝耗用金额 （元 /km ） 包装费用 （元 /km ） 生产费用 （元 /km） 财务费用 （元 /km） 销售费用 （元 /km） 合计 385.6 7904.8 151.1 2447.8 52.14 378.015 400 650 50 60 11890.615 385.6 7904.8 151.2 2449.4 183.6 1220.94 400 600 50 60 12685.14 382.2 7835.1 151.6 2455.92 182.5 1213.625 400 580 50 60 12594.645 承载绞合架空 加强型绞合架 加强型集束架 绝缘电缆 空绝缘电缆 空绝缘电缆
设计与计算
《 宁夏机械》 2009 年第 1 期
大型风力发电齿轮箱的设计
刘 敏
（银川重程减速器制造有限公司， 宁夏 银川 750011 ）
摘
要
针对大型风力发电齿轮箱制造中需要解决的一些问题进行阐述，并对银川重程减速 器制造有限公司研发的 1500kW 风力发电机用齿轮增速器作简要介绍。 风力发电 齿轮箱 齿形 齿向 标准
（上接第 29 页 ） ● 使用寿命： L=(Cr/Pm)3.333×106/60n=476625h>130000h 均达到设计使用要求。 2.5 1500kW 风力发电用电控系统 设计时考虑极端天气或气象灾害的不利条件， 采 用达到一定强风速时自动断电， 停止工作， 防止风机 严重损毁。
关于风电齿轮箱的设计技术分析
技术平台关于风电齿轮箱的设计技术分析刘桂然（国电联合动力技术有限公司风电设备及控制国家重点实验室，北京 100039）摘 要：随着社会经济的快速发展，我国每年所耗费的能源数量快速上升，这也造成了全国范围内能源紧缺现象。
当前人们逐渐重视对可持续资源的开发利用，使得近些年来风力发电技术迅猛发展。
在风力发电技术中，水平轴风力发电机是最为重要的一个技术环节，但是由于风电齿轮箱在运行中故障率较高，因此风力齿轮箱设计与制造技术一直都是困扰我国风电行业发展的瓶颈之一。
本文主要结合当前大型风电齿轮箱的发展现状及发展趋势，探讨了现阶段大型风电齿轮箱出现的问题及研究现状，最后结合实际情况阐述了大型风电齿轮箱载荷分析及处理措施。
关键词：风电齿轮箱；设计：关键技术1 大型风电齿轮箱的发展现状及趋势到2018年底，中国、荷兰、德国、丹麦等国的风电设备累计装机容量位居全球前列。
可见，风能产业是中国迅速发展的新兴产业，而且中国拥有非常丰富的风能资源。
相关调查研究表明，中国已有约32.26亿千瓦的风能累计储量，可供利用的风能资源达10.7亿千瓦，中国拥有的风能开发潜力巨大，目前中国已有40家企业进入风能生产和零部件制造领域。
中国政府及相关部门通过技术引进及自主开发等多种发展模式，使中国风能设备制造产业链已逐渐形成，形成了集齿轮箱、叶片机、偏航系统、钢结构构件等零部件制造和主机制造为一体的完整产业链。
这使得我国风力设备制造产业链已经逐步形成集齿轮箱、叶片机、偏航系统、钢结构部件等零部件制造和主机生产的能力。
大型风电齿轮箱主要具有的结构有两种，包括水平轴风力机和垂直轴风力机，当前在我国风力发电市场上主要应用水平轴发电机。
一般情况下，风力机可运行20多年，而且风力机还可承受各种极端天气和复杂的风荷载，但风力机也经常因风力机齿轮箱故障而导致整个机组运行瘫痪。
举例来说，丹麦的micon发生了数千起质量问题的齿轮更换事故。
而在风力发电设备中，齿轮是一个非常重要的机械部件，主要通过风轮将风力动力传递给发电机，使发电机内轴承的转动得到改善，但是，由于风轮的转动速度较低，齿轮箱应该通过辅助齿轮的转动速度来改善发电机轴承的转动速度。
风电齿轮箱结构设计及齿轮应力分析刍议
风 电 齿 轮 箱 结 构 设 计 及 齿 轮 应 力 分 析 刍 议
陈作 越 王 小娥 王 明 清 ， ，
（ ． 山职 业 技 术 学 院 ， １乐 四川 乐 山 ６４ ０ ；． 山 职 业技 术 学 院 ， １００ ２ 眉 四川 眉 山 ６ ０ ３ ） ２０ ６
摘要 ： 就兆瓦级风电增速齿轮箱的结构设计以及齿轮箱齿轮副的接触强度分析提出了相应的设计及解决方案。
额定 功 率时输 入转 速 ：８ ２ ／ ｉ １ ． ３ｒｍ ｎ 额 定 功率 时输 出转速 ： ８ ０ｒｍ ｎ １ ０ ｉ ／
１２ 增 速 齿轮箱 方 案设计 … ．
的承载能力以及啮合平稳性 的 目的 ， 从而降低制造成
本 。 由于太 阳轮 的重量 轻 ， 小 ， 惯性 将它 作 为均载 浮动 件 时浮 动灵敏 ， 构简 单 ， 结 效果 比较显著 。因此在本 方 案 中 ， 级 Ｎ Ｗ 型 行 星 传 动 均 采 用 中心 轮 浮 动 的均 两 Ｇ
必 须满 足一 定 的几何条 件 。
两级平行轴圆柱齿轮组合传动； 两级行星与一级平行 轴 圆柱 齿轮 组合传 动 。行星 传动 相对 于平行 轴 圆柱齿
轮传 动主要 有 以下优 点 ： 传 动 效 率较 高 ， 积 小 ， ① 体 结
保 证两太 阳轮和 系杆转 轴 的轴线 重合 的条件 ：
以某 公 司生产 的 １ ６ ．５ＭＷ 风力 发 电机 （ Ｗ１ ５ ） Ｔ ６ ０ 为例 ， 主要 技术指 标 ： 发 电机 额定功 率 ： ６ ０ｋ １ ５ Ｗ 齿 轮箱 额定功 率 ： ７ ５ｋ １ ７ Ｗ
使 用 系数 ：． １３ 齿 轮箱 传动 比：８７ ０／一 ９ ．４＋ ２
２ Ｍ ｉ ａ ｏａ ｏａ ａｄＴ ｃｎｃｌ ｏｌ ｅ ｅｓａ ２０ ６ ｈｎ ） ． ｅｓ ｎＶ ｃｔ ｎｌ ｎ ｅｈ ｉ ｌ ｇ ，Ｍ ｉ ｎ６ ０ ３ ，Ｃ ｉａ ｈ ｉ ａＣ ｅ ｈ
风力发电机的增速齿轮箱的设计
摘要风电产业的飞速发展促成了风电装备制造业的繁荣，风电齿轮箱作为风电机组的核心部件，倍受国内外风电相关行业和研究机构的关注。
但由于国内风电齿轮箱的研究起步较晚，技术薄弱，特别是兆瓦级风电齿轮箱，主要依靠引进国外技术。
因此，急需对兆瓦级风电齿轮箱进行自主开发研究，真正掌握风电齿轮箱设计制造技术，以实现风机国产化目标。
本文设计的是兆瓦级风力发电机组的齿轮箱，通过方案的选取，齿轮参数计算等对其配套的齿轮箱进行自主设计。
首先，确定齿轮箱的机械结构。
选取一级行星派生型传动方案，通过计算，确定各级传动的齿轮参数。
对行星齿轮传动进行受力分析，得出各级齿轮受力结果。
依据标准进行静强度校核，结果符合安全要求。
其次，基于Pro／E参数化建模功能，运用渐开线方程及螺旋线生成理论，建立斜齿轮的三维参数化模型。
然后，对齿轮传动系统进行了齿面接触应力计算。
先利用常规算法进行理论分析计算。
关键词：风力发电，风机齿轮箱，结构设计，建模AbstractThe rapid development of wind power industry lead to the prosperity of wind power equipment manufacturing industry．As the core component of wind turbine，the gearbox is received much concern from related industries and research institution both at home and abroad．However, due to the domestic research of gearbox for wind turbine starts late，technology is weak，especially in the gearbox for MW wind turbine，which mainly relied on the introduction of foreign technology．Therefore，it is urgent need to carry out independent development and research on MW wind power gearbox，and truly master the design and manufacturing technology in order to achieve the goal of localization．This paper takes the wind power。
齿轮箱标准
风力发电机组齿轮箱1 范围本标准规定了风力发电机组增速齿轮箱（以下简称齿轮箱）的技术要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输和贮存等要求。
本标准适用于水平轴风力发电机组（风轮扫掠面积大于或等于40㎡）中使用平行轴或行星齿轮传动的齿轮箱。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB/T 191-2000 包装储运图示标志（eqv ISO780:1997）GB/T 1184-1996 形状和位置公差未注公差值（eqv ISO2768.2:1989）GB/T1348-1988 球墨铸铁件GB/T3077-1999 合金结构钢GB/T3480-1997 渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法（eqv ISO6336-1~6336-3:1996）GB/T5371-1985 公差与配合过盈配合的计算和选用GB/T6391-1995 滚动轴承额定动载荷和额定寿命（idt ISO281:1990）GB/T6404-1986 齿轮装置噪声声功率级测定方法（neq ISO464 E:1983）GB/T8539-2000 齿轮材料及热处理质量检验的一般规定（eqv ISO6336-5:1996）GB/T8543-1987 验收试验中齿轮装置机械振动的测定GB/T9439-1998 灰铸铁件GB9969.1-1998 工业产品使用说明书总则GB/T10095.1~10095.2-2001 渐开线圆柱齿轮精度（idt ISO 1328-1~1328-2:1997）GB/T11345-1989 钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级GB/T13306-1991 标牌GB/T13384-1992 机电产品包装通用技术条件GB/T13924-1992 渐开线圆柱齿轮精度检验规范GB/T14039-2002 液压传动油液固定颗粒污染等级代号（ISO4406:1999，MOD）JB/T6395-1992 大型齿轮、齿圈锻件JB/T6396-1992 大型合金钢结构钢锻件JB/T6402-1992 大型低合金钢铸件JB/T7929-1999 齿轮传动装置清洁度JB/T10300-2001 风力发电机组设计要求DIN399—1987 齿轮承载能力计算3 技术要求3.1 一般技术要求3.1.1 技术参数齿轮箱应符合本标准的基本要求和订货合同（或技术协议）的规定。
风力发电增速箱齿轮传动平稳性优化设计研究
在现有 齿轮设计 标准 和规范 的条 件 下 ， 用简 化 的齿 轮扭 转 利
振动模 型… ， 以行星齿 轮 系 在传 动 过程 中产 生 的 冲击 动 载 荷 、 振 幅和各级齿 轮传动 的体积最 小为 目标 ， 风力 发 电增速 箱 中 的设 对
计 参数进行 优化设计 。
齿根 圆处渐开线 曲率半径 （ ｍ） ａ为太 阳轮 １ 行星轮 ２的实际 中心距 （ ｌ）ｏ 为齿轮 １、 ｍ ，ｔ 、 ｉｒ ， ｎ１ ｔ ２的啮合 角。 齿 形误 差造成 了不 平衡 质量 ， 从而 引起 系统 的受迫 振动 ， 其振 幅 的计 算 如下 ：
图 ２ 增 速箱 结构 示 意 图
收 稿 日期 ： １ ０ １ ： 回 日期 ：０ ０— ６— ８ ２ ０— ５— ２ 修 ０ ２１ ０ ０ ． 作者简介： 徐元 （９ ５一） ， 江 兰溪 人 ， １５ 女 浙 副教 授 ， 事 机 构 学 、 械设 计 研 究 从 机
第 ６期
徐
元 ： 力 发 电增 速 箱 齿 轮 传 动 平 稳 性 优 化 设 计 研 究 风
文章编号 ：６ ２— ５ Ｘ（０ ０ ０ ０ ２ ０ １７ ０ ８ ２ １ ） ６— ６ ０— ４
风 力 发 电增 速 箱 齿 轮 传 动 平 稳 性 优 化 设 计 研 究
徐 元
（ 重庆工商 大学 机械工程学院， 重庆 ４０ ６ ） ００ ７
摘
要 ： 了提 高风力发 电增速箱 工作的平稳 性 ， 为 以冲 击振 动 理论 为基 础 ， 行 星齿轮 传 动在 工作 中所 使
图 １ 增 速 箱 模 型
１ 风 力发 电齿轮 系优 化 设计 的数 学模 型
１ １ 设计要 求 ．
基于UG和ADAMS的风力发电机齿轮箱设计
Ｄｅ ｅｏ ｍｅ ｔ＆ Ｉ ｎ ｖ ｔ ｎ ｏ ａ ｈｎ ｒ ｖ ｌｐ ｎ ｎ ｏ ａｉ ｆＭ ｃ ｉ ｅｙ＆ Ｅ ｅ ｔ ｃ ｌ ｒｄ ｃｓ ｏ ｌｃｒ ａ Ｐ ｏ ｕ ｔ ｉ
轮箱出 题， 发电 就处于 状态， 齿 轮 维数字 了问 整台 设备 瘫痪 而且 ｌ 箱三 化模型 体建 为基 立了 力发电 齿轮箱的 风 机 轮箱 几十 处于 米的高 维修吊 空， 装极为困 为 齿 虚 样机 难。 此， ｌ 拟 模型， 对该 进行 仿真与 析。 并 模型 运动 分
关 键 词 ：风 力 发 电机 ； 齿 轮 箱 ；虚 拟 样 机 ； 运 动 仿 真 ；ＵＧ；ＡＤＭＡＳ 中 图 分 类 号 ：Ｔ ４ Ｂ７ 文 献 标 识 码 ：Ａ ｄ ｉ０３ ６ ／．ｓ ． ０ — ６ ３２ １ ． ．１ ｏ： ． ９ｊ ｓｎ１ ２ ６ ７ ． ００ ０ ８ １ ９ ｉ ０ ０ ３
Ｋ ｅ ｒ ｓ： ｗ ｉｄ ｄ ｎａ ｏ ｇ ａ ａｅ； ｖｒｕａ ｒ ｔ ｔｐｅ ｍ ｏｔ ｎ ｉ ｕａｉｎ； Ｕ Ｇ ； ＡＤＭ ＡＳ ｙ ｗｏ ｄ ｎ ｙ ｍ ｅ ｒｃ ｓ ｉｔ ｌ ｐ ｏ ｏｙ ； ｉ ｓ ｏ风力发 电机组的关键部件 ．它位 ｌ 干涉检验。
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动 传递给 机 力 发电 发电， 时 同 将叶 输入的 转速转 的 轮 较低 ｆ 计算方法， 大地 大 缩短了 算时 其精 也相当 计 间， 确度 变 为满足发电 机所需的 转速。 ， 增速轮箱是一 高， 因此 风电 Ｉ 被广泛应用于机械设计的 各个领域。其有如下功
种 受无 规律 变 向载荷 的风力 作用 及 强 阵风 冲击 的 变载荷 能 ：分 析运 动学 静定 系统 ；分析 线 性 系统 模态 、力 输 人
风电增速箱一般结构及原理
进口风电增速箱的材料与主要工艺要求
名称 主轴 内齿圈 行星轮 行星架 太阳轮 太阳轮轴 一级主齿 鼓型套 中间轴 高速轴 硬度 材料 42CrMo 42CrMo 17CN5 45 17CN5 17CN5 17CN5 42CrMo 17CN5 17CN5 17CN5 25.5 30-31 61 24.5 55 51-52 58.4 HV550 58.1 60 中 间 轴 齿 55.1 轮 胀紧套 37 胀 紧 套 楔 HB175 块 箱体 HB 热处理工艺 硬化层深 表面粗糙 度 调质 0.8 调质 0.8 渗碳淬火 1.0-1.2 0.8 调质 1.6 渗碳淬火 1.2-1.5 0.8 渗碳淬火 1 0.8 渗碳淬火 1 0.8 调质后氮化 0.3 0.8 渗碳淬火 0.8 渗碳淬火 0.7 0.8 渗碳淬火 1.0 0.8 精度 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4
常见增速箱的一般结构
德国弗兰德4280系列（642kw）增速箱结构
Ⅲ Ⅱ Ⅰ
Ⅲ
Ⅰ Ⅱ
图1一级行星齿轮+二级平行轴圆柱齿轮传动的增速箱结构简图
传动结构：由一级行星齿轮和两级平行轴齿轮传 动组成 传动过程： 主轴 胀紧套 行星架 行星 轮 太阳轮 花键套 低速轴（Ⅰ轴） 中 间轴（Ⅱ轴） 输出轴（Ⅲ轴） 发电机 传动比：r输入=27.24r/min r输出= 1509r/min i总=55.40 速比分配： 太阳轮与主轴速比i为5.56 中间轴与低速轴速比i为4.05 输出轴与中间轴速比i为2.46
国内（重齿FLA600、杭齿FZ646、南高齿FD600,功率 645KW)增速箱结构
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
图4两级行星机构串联轴传动增速箱结构简图
Ⅰ
Ⅱ
风力发电机齿轮传动系统参数分析与优化设计
风力发电机齿轮传动系统参数分析与优化设计风力发电机齿轮传动系统参数分析与优化设计一、引言随着环境保护和可再生能源的重要性日益凸显，风力发电作为一种清洁、可持续的能源形式，受到了广泛的关注和应用。
而风力发电机中的齿轮传动系统作为重要的能量转换部件，其性能和可靠性对于风力发电机的运行和发电效率影响重大。
因此，对风力发电机齿轮传动系统的参数进行分析与优化设计具有重要的理论意义和应用价值。
二、风力发电机齿轮传动系统的基本结构风力发电机齿轮传动系统一般由齿轮箱、齿轮、轴和支撑结构等组成。
其中，齿轮是齿轮传动系统中最重要的元件之一，其参数的选择对于整个系统的性能具有决定性的影响。
因此，对风力发电机齿轮传动系统的参数进行分析和优化设计，有助于提高系统的可靠性、传动效率和工作寿命。
三、风力发电机齿轮传动系统参数分析1. 齿轮的模数选择齿轮的模数是指单位齿数的齿廓尺寸，通常用于描述齿轮的大小。
模数的选择应考虑到风力发电机的功率、转速和工作环境等因素，以保证系统的传动效率和传动能力。
一般而言，大功率的风力发电机需要采用较大的模数齿轮，而小功率的风力发电机则相对较小。
同时，根据齿轮传动的压力角和齿数，也可进一步确定齿轮的模数范围。
2. 齿轮的材料选择齿轮的材料选择是保证齿轮传动系统可靠性和寿命的关键因素之一。
一般而言，风力发电机齿轮传动系统应采用高强度、高韧性和耐疲劳性能良好的材料，如优质合金钢或渗碳表面硬化材料等。
此外，根据工作环境的特点，还可以对齿轮进行表面处理，如渗碳、淬火等，提高齿轮的硬度和寿命。
3. 齿轮的齿数比选择齿数比是指两个相邻齿轮的齿数比值，它直接影响到齿轮传动系统的传动比和传动效率。
在风力发电机齿轮传动系统中，一般会选择齿数比较大的齿轮来实现传动比的增大。
齿数比选择的依据是满足风力发电机的输出转速要求和传动效率的最大化。
此外，还应考虑到齿轮的材料和加工工艺等因素的限制。
四、风力发电机齿轮传动系统参数优化设计针对风力发电机齿轮传动系统的参数分析结果，可以根据实际的工作条件和要求进行优化设计。
风力发电齿轮箱设计制造技术
城乡规划与设计幸福生活指南8幸福生活指南风力发电齿轮箱设计制造技术束长林南京高速齿轮制造有限公司 江苏 南京 210000摘 要：本文选择就风力发电齿轮箱的设计制造技术，这一论点进行分析和研究，为了确保分析和研究的全面性，设计如下研究框架。
首先，阐述风力发电齿轮箱的理论内涵，增加对风力发电齿轮箱的了解，为后文的分析奠定坚实的理论基础。
其次，分析风力发电齿轮箱设计制造存在的不足，了解设计制造现状。
最后，结合风力发电齿轮箱设计制造存在不足，探索风力发电齿轮箱设计制造有效开展举措以及未来发展方向，利于汲取国外设计经验和设计理念，实现信息沟通和交流，掌握风力发电机齿轮箱设计要点，确保风力发电齿轮箱设计制造质量，选择适合工艺和技术，利于更加高效的设计制造风力发电齿轮箱，发挥其最大的作用。
关键词：风力发电齿轮箱；设计；制造技术前言：社会的发展，科学技术的进步，带动了我国国民经济的发展，提高了大众对生活质量的要求。
风力发电齿轮箱是发电机组的主要构成装置，其常安装在风力发电机组的封口处。
由于风力发电齿轮箱在风力作用长期的影响下，会导致齿轮箱功能降低，影响能源的开发。
为了改善环境，促进社会生态化，大力开发新能源，发挥风力发电齿轮箱最大作用，必须要做好齿轮箱的制造与设计工作，强化齿风力发电齿轮箱的应用性，保证其功能的健全性，为风力发电做保障。
1.风力发电齿轮箱介绍风力发电齿轮箱是风力发电机组的主要构成部件，其主要功能为把风轮在风力作用影响下所产生的动力能源传递到发电机，并获取相应的转速。
通常来说，风轮的运转速度较低，常达不到发电机发电所实际工作的需求，可以利用风力发电齿轮箱来进行增速，所以，也常把风力发电齿轮箱称作增速箱。
2.风力发电齿轮箱设计制造存在不足2.1未明确齿轮机设计重点风力发电齿轮箱的主要部件之一为轴承装置，其对风力发电设备的实际运行速度具有较大影响。
结合以往风力发电齿轮机的应用情况来分析，风力发电齿轮机在应用期间轴承容易出现损坏问题，而且轴承一旦损坏不易修复，进而影响到风力发电齿轮机的应用效率。
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摘要风电产业的飞速发展促成了风电装备制造业的繁荣，风电齿轮箱作为风电机组的核心部件，倍受国内外风电相关行业和研究机构的关注。
但由于国内风电齿轮箱的研究起步较晚，技术薄弱，特别是兆瓦级风电齿轮箱，主要依靠引进国外技术。
因此，急需对兆瓦级风电齿轮箱进行自主开发研究，真正掌握风电齿轮箱设计制造技术，以实现风机国产化目标。
本文设计的是兆瓦级风力发电机组的齿轮箱，通过方案的选取，齿轮参数计算等对其配套的齿轮箱进行自主设计。
首先，确定齿轮箱的机械结构。
选取一级行星派生型传动方案，通过计算，确定各级传动的齿轮参数。
对行星齿轮传动进行受力分析，得出各级齿轮受力结果。
依据标准进行静强度校核，结果符合安全要求。
其次，基于Pro／E参数化建模功能，运用渐开线方程及螺旋线生成理论，建立斜齿轮的三维参数化模型。
然后，对齿轮传动系统进行了齿面接触应力计算。
先利用常规算法进行理论分析计算。
关键词：风力发电，风机齿轮箱，结构设计，建模AbstractThe rapid development of wind power industry lead to the prosperity of wind power equipment manufacturing industry．As the core component of wind turbine，the gearbox is received much concern from related industries and research institution both at home and abroad．However, due to the domestic research of gearbox for wind turbine starts late，technology is weak，especially in the gearbox for MW wind turbine，which mainly relied on the introduction of foreign technology．Therefore，it is urgent need to carry out independent development and research on MW wind power gearbox，and truly master the design and manufacturing technology in order to achieve the goal of localization．This paper takes the wind power。
The independent design of the gearbox matching for the wind turbine has been carried out by selecting the transmission scheme and calculating the gear parameters。
Firstly, the mechanical structure of gearbox is determined．The two-stage derivation planetary transmission scheme is selected．The gear parameters of every stage transmission iscalculated．，and the force analysis results is obtained．The static strength check of tooth surface contact is implemented according to related standard．The result shows that it is accord with safety requirements．Secondly, the helical gear parametric model is established based on involutes curve equation and generation theory of spiral line by using the function of parametric modeling in Pro／E．Then, the tooth surface contact stress of the gear transmission is calculated．Key Words：the wind power ，Gearbox for Wind Turbine；Structure Design；Parametric Modeling目录中文摘要..................................................................................................... .I Abstract.. (II)1 引言 (1)1.1课题来源 (1)1.2国内外发展现状与趋势 (2)1.2.1风力发电国内外发展现状1.2.2风电齿轮箱的发展趋势1.3课题意义 (3)1.4论文的主要内容 (3)2齿轮箱的设计 (5)2.1 增速齿轮箱方案设计 (5)2.2齿轮参数确定 (7)2.2.1行星轮系的齿轮齿 (7)2.2.2圆柱级齿轮参数2.3受力分析与静强度校核 (9)2.3.1受力分析2.3.2低速级外啮合齿面静强度计算2.4本章小结3传动轴和箱体的设计3.1高速轴的设计3.2低速轴的设计3.3中间轴的设计3.4箱体4齿轮箱的密封、润滑和冷却4.1齿轮箱的密封4.2齿轮箱的润滑、冷却5齿轮箱的使用及其维护5.1安装要求5.2定期更换润滑油5.3齿轮箱常见故障6基于Pro／E的斜齿轮参数化造型6.1Pro／E参数化建模概述6.2齿轮参数化模型建立6.2.1设置参数与数学关系式6.2.2构造齿廓6.2.3生成齿轮6.3模型装配6.4总结结论 (25)致谢 (26)参考文献 (26)1引言1.1课题来源风是一种潜力很大的新能源，十八世纪初，横扫英法两国的一次狂暴大风，吹毁了四百座风力磨坊、八百座房屋、一百座教堂、四百多条帆船，并有数千人受到伤害，二十五万株大树连根拔起。
仅就拔树一事而论，风在数秒钟内就发出了一千万马力(即750万千瓦；一马力等于0．75千瓦)的功率!有人估计过，地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦，几乎是现在全世界水力发电量的10倍。
目前全世界每年燃烧煤所获得的能量，只有风力在一年内所提供能量的三分之一。
因此，国内外都很重视利用风力来发电，开发新能源。
近10年风力发电增长迅猛，200年以来，全球每年风电装机容量增长速度为20%～30%。
全球风能协会发布最新一期全球风电的增长数据显示，2008年全球范围内新增风电装机容量2 705万kW，使得全球风电装机容量达到 1 . 20亿kW，较2007年增长28 . 8%。
1998～2008年全球风电装机容量的增长情况。
如图1所示。
我国的风电发展主要集中在2003年以后，尤其是在风电特许权的带动下，2006年我国除台湾外增加风电机组 1 454台，增加装机容量133 . 7万kW，比过去20年发展累积的总量还多，仅次于美国、德国、西班牙和印度。
2008年又新增风电装机容量630万kW，新增容量位列全球第2，仅次于美国。
截至2008年底总装机容量达到 1 215 .3万kW，同比增长106% ，总装机容量超过了印度，位列全球第4，同时跻身世界风电装机容量超千万千瓦的风电大国行列。
图2反映了2000年以来我国风电装机容量的增长。
风力发电系统主要由风轮、齿轮箱、发电机、功率变换器、变压器等部分构成，其中，发电机承担将风能转换为电能的任务，是风力发电系统中的核心部件。
随着风力发电整体技术的发展，风力发电机由早期的直流发电机、笼型异步发电机等演变为当前的双馈异步发电机和低速直驱永磁同步发电机等。
同时，风力发电机自身技术水平的提高，又有力地促进了风力发电整体技术的进步。
例如，双馈异步发电机及其控制技术的成熟，使变速恒频风力发电得以实现，成为当前风力发电系统的主流。
因此，风力发电机与风力发电系统互为因果，相互促进。
近年来风力发电系统的容量不断增大，特别是低速直驱永磁风力发电系统的快速发展，有力地促进了风力发电机的设计、制造、控制以及运行维护水平的提高，各种新型风力发电机不断出现。
本课题就是建立在对引进的兆瓦级风力发电增速齿轮箱结构技术消化吸收的基础上，对增速齿轮箱进行结构设计，为研发自主知识产权的风机增速齿轮箱打下基础。
1．2国内外发展现状与趋势1．2．1风力发电国内外发展现状风力发电的快速增长带动了风电设备制造业的发展，2007 年度全球风电设备市场总价值达到360 亿美元。
目前，世界上先进的风电设备制造企业主要集中在少数几个国家，如丹麦、德国、西班牙和美国等，著名的公司有Ves tas(丹麦)、GE Wind(美国)、Gamesa(西班牙)、Enercon (德国)、Suzlon(印度)等。
图3 为2007 年世界风电机组市场份额图。
2007 年，丹麦的Vestas 公司占全球市场份额的22.8%，前3 位公司占有了市场份额的一半多。
值得一提的是，我国的金风科技股份有限公司也占据了2007 年世界风电市场的4. 2%。
风电的快速增长同样刺激了我国风电设备制造业的发展，并迅速崛起了像金风科技股份有限公司、华锐风电科技有限公司、湖南湘电风能有限公司、浙江运达风力发电工程有限公司等风电设备制造企业。
这些企业通过对国外风电技术的吸收再创新，形成了较大的生产规模。
目前，国内从事风电设备制造的企业达50余家，而且配件制造企业队伍也在迅速扩大。
2007 年我国新增装机容量中，内资企业产品占55. 9%，其中金风科技的份额最大，占新增总装机容量的25.1%，占内资企业产品的44. 9% ;合资企业产品占新增装机容量的1.6%; 外资企业产品占42. 5%，其中西班牙Gamesa的份额最大，占新增装机容量的39. 9% 。
国际上，兆瓦级以上的风电机组已经成为主流机型。
如美国:主流机型1. 5MW，丹麦: 主流机型( 2. 0~3. 0)MW。
截至2006年，我国风电机组1MW 以下的机组占总装机容量的70%，1MW~ 2MW之间的风电机型只占26%，2MW以上机型占4%。
根据国家发改委规划，我国未来的风电新增装机将以1. 5MW、2MW机型为主，1MW以下机型所占比重将逐渐降低。