【正文】 水平軸風(fēng)機；垂直軸風(fēng)機。依據(jù)某型風(fēng)機所要求的技術(shù)匹配參數(shù)，選擇適當(dāng)?shù)凝X 輪傳動方案，在此基礎(chǔ)上進行傳動比分配與各級傳動參數(shù)如模數(shù)，齒數(shù)，螺旋角 等的確定。 湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 5) 缺乏行業(yè)資源共享，信息互通，共同發(fā)展的平臺和機制。掌握設(shè)計制造技術(shù)的企業(yè)數(shù)量較少無論是產(chǎn)品數(shù)量還是產(chǎn)品質(zhì)量都難以滿足市場需要。 2) 嚴重缺乏既掌握低速重載齒輪箱設(shè)計制造技術(shù)又了解風(fēng)電技術(shù)的人才，缺乏高水平的系統(tǒng)設(shè)計人員。此外鄭州機械研究所還開發(fā)了基于 Solid Works 的智能型 CAE 分析系統(tǒng)能方便地實現(xiàn) 對箱體，行星架，輸入軸等重要零部件的有限元分析和優(yōu)化。軟件涵蓋了A(MA6006， AGvIA2101， IS06336 及 (B3480 等標準具有齒輪，軸，軸承，鍵等主要零部件的設(shè)計，計算和分析等功能，可完成風(fēng)電載荷譜分析，當(dāng)量載荷計算軸承擴展壽命計算等功能。鄭州 機械研究所近幾年來對國內(nèi)外風(fēng)電齒輪箱先進技術(shù)進行了跟蹤研究并依靠幾十年的齒輪傳動和強度等專業(yè)的成果，經(jīng)驗的積累開發(fā)出了全套風(fēng)力發(fā)電傳動裝置 設(shè)計分析軟件 —— WinGear。因此國內(nèi) 并未真正引進風(fēng)電齒輪箱的設(shè)計制造技術(shù)更談不上完全掌握先進的設(shè)計制造技術(shù)。 目前國內(nèi)風(fēng)電機組的技術(shù)引進基本上是以產(chǎn)品生產(chǎn)許可方式進行的從國外 引進的只是風(fēng)力發(fā)電機組的集成技術(shù)并不包括齒輪箱的設(shè)計制造技術(shù)。產(chǎn)品系列方面目前已有重慶齒輪箱有限責(zé)任公司的 FL 系列，南京高精齒輪集團有限湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 公司的Ⅲ系列，杭州前進齒輪箱集團有限公司的 FZ 系列以及鄭州機械研究所的FC 系列風(fēng)電增速箱這四家企業(yè)及國內(nèi)其它一些齒輪制造企業(yè)正在進行,2MW 風(fēng)電增速箱的開發(fā)和 5MW 以及更大功率的風(fēng)電增速箱試生產(chǎn)。從目前的情況來看，風(fēng)電齒輪箱市場可發(fā)展空間廣闊，齒輪箱驅(qū)動式風(fēng)電機組仍是市場主流。對于現(xiàn)行主流的兆瓦級以風(fēng)力發(fā)電機組，國內(nèi)的幾 十家生產(chǎn)廠商絕大多數(shù)采用的部是引進國外的成熟技術(shù)。 目前我國主要有 幾 家公司制造風(fēng)電齒輪箱：南京高精齒輪有限公司，重慶齒 輪箱有限責(zé)任公司，杭州前進齒輪箱集團。我國在九五期間開始走引進生產(chǎn)技術(shù)的路子，通過引進和吸 收國外成熟的技術(shù)，成功開發(fā)出了兆瓦級以下風(fēng)力發(fā)電機。盡管國際上齒輪箱設(shè)計技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，齒輪箱出現(xiàn)故障仍然是 M 機故障的最主要原因，約占風(fēng)機故障總數(shù)的 20％左右。此外，國外通過理論分析及試驗測試對風(fēng)電齒輪箱的運行性能進行了系統(tǒng)的研究，為風(fēng)電齒輪箱的設(shè)計提供了可靠的依據(jù)。歐美發(fā)達國家早已開發(fā)出單機容量達兆瓦級的風(fēng)力發(fā)電機，并且技術(shù)相對成熟，具有比較完善的設(shè)計理論和豐富的設(shè)計經(jīng)驗，而且商業(yè)化程度比較高，因此在國際風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域中處于明顯的優(yōu)勢和主導(dǎo)地位。風(fēng)力發(fā)電機組通常安裝在高山，荒野，海灘，海島等野外風(fēng)口處， 湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 經(jīng)常承受無規(guī)律的變相變負荷的風(fēng)力作用以及強陣風(fēng) 的沖擊，并且常年經(jīng)受酷暑嚴寒和極端溫差的作用，故對其可靠性和使用壽命都提出了比一般機械產(chǎn)品高得多的要求。 風(fēng)電齒輪箱的發(fā)展現(xiàn)狀 風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展促成了風(fēng)電裝備制造業(yè)的繁榮，風(fēng)電齒輪箱作為風(fēng)電機組中最重要的部件，倍受國內(nèi)外風(fēng)電相關(guān)行業(yè)和研究機構(gòu)的關(guān)注。屆時風(fēng)電在全國電力裝機中的比例接近 6％，風(fēng)電電量約占總發(fā)電量的％．從 2020 年開始，風(fēng)電和常規(guī)電力相比，成本優(yōu)勢已比較明顯。從我國的發(fā)展情況來看，我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)將會長期保持快速發(fā)展，主要由以下因素的支撐： (1) 國家能源政策升華； (2) 氣候變化的推動； (3) 風(fēng)電技術(shù)成熟。近年來，特別是《可再生能源法》實施以來，中國的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)和風(fēng)電市場發(fā)展十分迅速。 我國幅員遼闊，海岸線長，風(fēng)能資源豐富。未來五年，全球風(fēng)電還將保持 20％以上增長速度，到 2021 年，全球風(fēng)電機容量將 達到 億千瓦．年發(fā)電 5000 億干瓦時．風(fēng)電電力約占全球電力供應(yīng)的 3％。 (4) 中國是未來世界風(fēng)電發(fā)展最重要的潛在市場。 (2) 風(fēng)電技術(shù)發(fā)展迅速，成本持續(xù)下降。世界風(fēng)電前十名國家近 05 至 07 年 發(fā)展情況如圖 所示。風(fēng)電作為能源領(lǐng)域增長最快的行業(yè)，共為全球提供了近 20 萬個就業(yè)機會，僅 2021 年風(fēng)電場建設(shè)投資就接近 170 億歐元。在政策的鼓勵下， 200 年全球風(fēng)電新裝 機容量約為 2021 萬千瓦，累計裝機 9400 萬千瓦。根據(jù)全球風(fēng)能理事會的統(tǒng)計，全球的風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)正以驚人的速度增長，在過去 10 年平均年增長率達到 28％， 2021 年年底，全球裝機總量達到了 9400 萬千瓦，每年新增 2021萬千瓦，意味著每年在該領(lǐng)域的投資額達到了 200 億歐元。 湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） ii ABSTRACT The rapid development of wind power industry lead to the prosperity of wind power equipment manufacturing industry． As the core ponent 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． 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 twostage derivation plaary 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. 湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） iii 目 錄 第一章 前 言 iii 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 1 風(fēng)力發(fā)電國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 1 風(fēng)電齒輪 箱的發(fā)展現(xiàn)狀 2 我國風(fēng)電齒輪箱設(shè)計制造技術(shù)的現(xiàn)狀 3 存在問題及展望 4 論文的主要內(nèi)容 5 第二章 增速 箱 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 6 增速 箱 齒輪的設(shè)計參數(shù) 6 增速 箱 齒輪設(shè) 計方案 6 齒輪參數(shù)的確定 8 低速級參數(shù)的計算 9 中間級參數(shù)的計算 12 高速級參數(shù)計算 14 受力分析與強度校核 16 受力分析 16 齒輪強度計算與校核 19 第三章 傳動軸的設(shè)計與校核 23 低速級傳動軸尺寸參數(shù)計算與校核 23 低速級傳動軸尺寸參數(shù)計算 23 低速級傳動軸的強度校核 24 中間級傳動軸的設(shè)計計算與校核 25 中間級傳動軸尺寸參數(shù)計算 25 中間級傳動軸的強度校核 26 高速級傳動軸的設(shè)計計算 27 湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） iv 輸出傳動軸的設(shè)計計算 28 第四章 齒輪箱其他部件的設(shè)計 29 軸系部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 29 行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計 30 傳動齒輪箱箱體設(shè)計 30 齒輪箱的密封，潤滑，冷卻 31 齒輪箱的密封 31 齒輪箱的潤滑，冷卻 31 齒輪箱的使用安裝 32 第五章 結(jié)論 33 參考文獻 34 致 謝 36 湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 第一章 前 言 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 風(fēng)力發(fā)電國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 風(fēng)能是一種清潔的永續(xù)能源，與傳統(tǒng)能源相比，風(fēng)力發(fā)電不依賴外部能源，沒有燃料價格風(fēng)險，發(fā)電成本 穩(wěn)定，也沒有碳排放等環(huán)境成本；此外，可利用的風(fēng)能在全球范圍內(nèi)分布都很廣泛。 3）繪制 CAD 裝配圖，并確定恰當(dāng)合理參數(shù)。 2）對行星齒輪傳動進行受力分析，得出各級齒輪 載荷 結(jié)果。 1）根據(jù)風(fēng)電齒輪箱承受載荷的復(fù)雜性，對其載荷情況進行了分析研究 ,確 定齒輪箱的機械結(jié)構(gòu)。因此，急需對兆瓦級風(fēng)電齒輪箱進行自主開發(fā)研究，真正掌握風(fēng)電齒輪箱設(shè)計制造技術(shù)，以實現(xiàn)風(fēng)機國產(chǎn)化目標。湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） i 摘 要 風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展促成了風(fēng)電裝備制造業(yè)的繁榮，風(fēng)電齒輪箱作為風(fēng)電機組的核心部件，倍受國內(nèi)外風(fēng)電相關(guān)行業(yè)和研究機構(gòu)的關(guān)注。但由于國內(nèi)風(fēng)電齒輪箱的研究起步較晚，技術(shù)薄弱，特別是兆瓦級風(fēng)電齒輪箱，主要依靠引進國外技術(shù)。 本文設(shè)計的是兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機組的齒輪箱，通過方案的選取，齒輪參數(shù)計算等對其配套的齒輪箱進行自主設(shè)計。選取兩級行星派生型傳動方案，在此基礎(chǔ)上進行傳動比分配與各級傳動參數(shù)如模數(shù)，齒數(shù)，螺旋角等的確定 ； 通過計算，確定各級傳動的齒輪參數(shù) ； 選擇適當(dāng)?shù)凝X輪 。依據(jù)標準進行靜強度校核，結(jié)果符合安全要求。 關(guān)鍵詞 ： 風(fēng)電齒輪箱；風(fēng)力發(fā)電；結(jié)構(gòu)設(shè)計。正是因為有這些獨特的優(yōu)勢，風(fēng)力發(fā)電逐漸成 為許多國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，發(fā)展迅速。 許多國家采取了諸如價格，市場配額，稅收等各種激勵政策，從不同的方面引導(dǎo)和支持風(fēng)電的發(fā)展。 2021 年是風(fēng)電發(fā)展具有標志性的一年：這一年風(fēng)電成為非水電可再生能源中第一個全球裝機超過 l 億千瓦的電力資源。歐洲和美國在風(fēng)電市場中占統(tǒng)治地位，其中德國是目前風(fēng)電裝機最大的國家，裝機容量超過 2021 萬千瓦；美國和西班牙也都超過了 1000 萬千瓦：印度是除美國和歐洲之外新裝機容量最大的國家，裝機總?cè)萘恳渤^ 600 萬千瓦。 圖 11 世界風(fēng)電前十名國家 0507 年發(fā)展情況比較 湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 就近幾年來世界風(fēng)電發(fā)展格局和趨勢分析來看，主要有以下幾個特征： (1) 風(fēng)電發(fā)展向歐盟，北美和亞洲三駕馬車井駕齊驅(qū)的格局轉(zhuǎn)變。 (3) 政府支持仍然是歐洲風(fēng)電發(fā)展的主要動力。 全球風(fēng)能理事會是世界公認的風(fēng)電預(yù)測的權(quán)威機構(gòu)，據(jù)全球風(fēng)能理書會的預(yù) 測。歐洲將繼續(xù)保持總裝機容景第一的位置，亞洲將會超過北美市場排在第二位。 2021 年，國家氣候中心也采用數(shù)值模擬方法對我國風(fēng)能資源進行評價，得到的結(jié)果是：在不考慮青藏高原的情況下．全國陸地上離地面 10 米高度層風(fēng)能資源技術(shù)可開發(fā)量為 億千瓦。 2021 年，全球風(fēng)電資金 15％投向了中國，總額達 34 億歐 元，中國真正成為全球最大的風(fēng)電市場。 依