（图纸+论文）风力发电机传动链设计（全套完整）

近海风力发电机组的运行环境如风况波浪和盐雾等安装条件等与陆上有很大差别，基础和运输方式需要重点考虑。

此外，检修维护不便，对可靠性有更高的要求。

风力发电机总体设计方案风电机组是比较复杂的机电装备，且要求较好的性价比。

总体设计是平衡这些关系的重要设计过程，在种意义上来说，总体设计可以决定整个设计过程的成败。

由于风电机组由多个功能子系统组成，机组总体设计与各部件或子系统的功能设计密切相关，以针对风轮部件的总体设计为例，就包括了叶片参数气动性能结构强度制造工艺与成本等多方面的设计内容，而这些设计目标很难同时达到，需要权衡各方的比重，选择优化的方案。

有鉴于低成本与高可靠性是现代风电机组发展的主要动力和研究热点，如何根据设计目标并结合工程经验，在这些复杂因素之间取得平衡关系，满足尽可能高的设备性价比要求，是风电机组总体设计的关键所在。

以下简要介绍风电机组总体设计的主要任务与大致步骤风电机总体设计方案总体气动布局方案设计随着风电机单机功率的增大，系统气动布局设计逐渐成为风电机组设计重要方面。

此阶段的任务主要包括对风场的风况分析，有针对性地对各类可行的功能构成形式和气动布局方案进行比较和选择，并结合机组性能和气动特性的分析和仿真技术，初步确定整机的和各主要部件子系统的基本形式，并提交有关的分析计算报告。

风电机总体参数设计风电机组气动设计前须首先确定总体参数，如风轮运行参数叶片参数设计风速尖速比翼型分布及其气动性能等，总体参数设计的基本要求是发电成本最低机组载荷最小，发电量多且满足电源品质要求。

风电机的总体结构布局设计此阶段是需要从风电机的总体功能角度出发，分析各部件子系统附件和设备的布置形式与技术要求，开展对各部件和子系统的技术组成原理分析结构形式和功能参数选择等工作。

同时需要对整机的结构承力构件布置承载形式和传力路线进行分析，选择合理的设计分离面和接口形式，以便明确划分各部件设计界面，保证总体设计的质量。

载荷分析与风电机组基本性能的预评估在设计初期，必须对载荷作预评估，以准确确定风电机组的结构设计依据。

风电机组应能够承受正常运行中的任何载荷，同时也具备定的承受极端载荷的能力。

最重要的载荷产生于风轮及其叶片，且风轮上的任何载荷都会对其他子系统产生影响。

该阶段要注意查阅并依据相关设计标准，结合具体的风电机组运行工况要求，对所有载荷都应予以仔细分析评估。

各部件和子系统的设计方案根据整机总体结构方案，开展包括对各部件和系统的要求组成原理分析结构形式参数及附件的选择等设计工作。

设计有关将风的动能变成风轮旋转的动能，两者都属于机械能。

风轮的输出功率为式中风轮的输出功率，单位为风轮的输出转矩，单位为•Ω风轮的角速度，单位为.风轮的输出功率通过主传动系统传递。

主传动系统可能使转矩和转速发生变化，于是有式中主传动系统的输出功率，单位为主传动系统的输出转矩，单位为•Ω主传动系统的角速度，单位为主传动系统的总效率。

主传动系统将动力传递给发电系统，发电机把机械能变为电能。

发电机的输出功率为式中发电系统的输出功率，单位是定子三相绕组上的线电压，单位是流过定子绕组线电流，单位是功率因数发电系统的总效率。

．信息流信息流的传递是围绕控制系统进行的。

控制系统的功能是过程控制和安全保护。

过程控制包括起动运行暂停停止等。

在出现恶劣的外部环境和机组零部件突然失效时应该紧急停机。

风速风向风力发电机的转速发电功率等物理量通过传感器变成电信号传给控制系统，它们是控制系统的输入信息。

控制系统随时对输入信息进行加工和比较，及时的发出控制指令，这些指令是控制系统的输出信息。

对于变桨距风向，当风速大于额定风速时，控制系统发出变桨距指令，通过变桨距系统改变风轮叶片的桨距角，从而控制风电机组输出功率。

在起动和停止的过程中，也需要改变叶片的桨距角。

对于变速型风机，当风速小于额定风速时，控制系统可以根据风的大小发出改变发电机转速的指令，以便使风力发电机最大限度的捕获风能。

当风轮的轴向和风向偏离时，控制系统发出偏航指令，通过偏航系统校正风轮轴的指向，使风轮始终对准来风方向。

当需要停机时，控制系统发出停机指令，除了借助变桨距制动外，还可以通过安装在传动轴上的制动装置实现制动。

实际上，在风电机组中，能量流和信息流组成了闭环控制系统。

同时，变桨距系统偏航系统等也组成了若干闭环的子系统，实现相应的控制功能。

.风力发电机传动链的基本结构及三维建模主轴主轴也称低速轴。

大中型风力电机组由于其叶片长重量大，所以为了使桨叶的离心力与叶尖的线速度不至于太大，其转速般小于，因此，主轴承受的扭矩较大。

大中型风力发电机组主轴材料可选用或其他高强度的合金钢，必须经过调质处理，保证钢材在强度塑性韧性个方面都有较好的综合机械性能，在设计加工图时，必须注明这技术要求。

主轴如图所示图主轴示意图齿轮箱齿轮箱是风力发电机组中关键零部件。

齿轮箱由齿轮副箱体和轴承密封装置润滑油净化和温控系统等组成，由于风力机工作在低转速下，而发电机工作在高转速下，为了实现风力机与发电机匹配，采用增速齿轮箱。

在风力发电机组中，对齿轮箱的要求非常严格，不仅体积小重量轻效率高，而且要承载能力大起动力矩小寿命长。

齿轮箱分为两类，即定轴线齿轮传动和行星齿轮传动。

定轴线齿轮结构简单，维护容易，造价低廉。

了年年末的.，增加了倍。

年新增装机容量超过印度，成为亚洲第世界第四风电装机容量超千万千瓦的风电大国。

年新增装机容量.，累计装机容量为，总装机容量跃居世界第位。

风电设备制造能力风电设备制造业发展迅猛。

年之前，我国只有少数几家风电设备制造商，它们规模小技术落后，风电场建设主要依赖进口风电整机。

开再生能源法颁布后，风电整机制造企业已超过家。

除金风科技和浙江运达加大投入迅速扩张之外，东方汽轮机华锐风电中国船舶通用电气湖南湘电上海电气广东明阳维斯塔斯歌美飒苏司兰西门子等批国内外大型制造业和投资商纷纷进入我国风电设备制造业市场。

风电技术研发“九五”和“十五”期间，我国政府组织实施“乘风计划”和“国家科技攻关计划”，以及国债项目和风电特许权项目，支持建立了首批家风电整机企业，进行风电技术的引进和消化吸收，部分企业掌握了单机容量和定桨距风电机组的总装技术和关键部件设计制造技术，实现了规模化生产，迈出了产业化发展的第步。

“十五”期间，还开展了变速恒频风电机组，以及永磁直驱风电机组的研发与联合攻关，取得阶段性成果。

经过“十五”期间的自主研究和技术引进，我国已基本掌握了以双馈发电机为代表的变速恒频风电机组的控制技术，研制成功兆瓦级风电机组样机。

我国风电技术与国外风电技术的差距正在不断缩小。

．国内外风电机技术发展趋势纵观世界风电技术现实和前沿技术的发展，目前全球风电技术发展主要呈现如下特点产业集中是总的趁势年，世界排名前十位的风电机组制造企业占据了全球.的市场份额，世界排名前十五位的风电机组制造企业占据了全球.的市场份额，丹麦美国中国华锐德国中国金风这前家企业，就占据了国内外.市场份领。

可以看出世界风电机组制造企业形成了由十多家大型风电机组制造企业控制或垄断的局面。

近几年，风电设备制造企业之间的兼并重组收购愈演愈烈。

法国阿海珐集团收购丹麦的公司兼并。

公司美国公司收购了德国安然风电公司公司收购了丹麦和德国公司印度公司控股了公司金风科技收购了德国公司湘电股份万欧元收购荷兰达尔文公司中复连众收购了德国公司中航惠腾年收购了荷兰叶片公司美国公司与哈电集团合资成立了通用哈电风能沈阳公司和哈电通用风能江苏公司。

此外，各大公司在主要市场集中地都建立了生产基地，个大公司相当于多个公司的集成。

水平轴风电机组技术成为主流水平轴风电机组技术，因其具有风能转换效率高转轴较短，在大型风电机组上更显出经济性等优点，使水平轴风电机组成为世界风电发展的主流机型，并占到以上的市场份额。

同期发展的垂直轴风电机组因转轴过长风能转换效率不高，启动停机和变桨困难等问题，目前市场份额很小应用数量有限，但由于其全风向对风变速装置及发电机可以置于风轮下方或地面等优点，近年来，国际上相关研究和开发也在不断进行并取得定进展。

风电机组单机容量持续增大近年来，世界风电市场中风电机组的单机容量持续增大，随着单机容量不断增大和利用效率提高，世界上主流机型已经从年的增加到年的。

我国主流机型已经从年的增加到年的，年我国陆地风电场安装的最大风电机组为。

近年来，海上风电场的开发进步加快了大容量风电机组的发展，风力发电机，传动链，设计，毕业设计，全套，图纸.绪论.风力发电发展概况.风力发电的背景能源危机环境危机可再生能源开发利用风能开发利用.风力发电国内外发展现状国外风电发展现状国内风电发展现状.国内外风电机技术发展趋势产业集中是总的趁势水平轴风电机组技术成为主流风电机组单机容量持续增大.发电机的工作原理及基本结构.风电机的功能单元的划分.风电机组的工作原理.风力发电机传动链的基本结构及三维建模主轴齿轮箱.风电发电机传动链主要零件的设计计算.确定设计目标风力发电机总体设计方案.风力发电机传动链零件设计方案.风力发电机增速器的设计计算.传动方案的确定.增速器基本设计要求及设计步骤.传动原理图.增速器各传动部件的材料及力学性能.第级行星轮系传动设计.第二级行星轮系传动设计.第三级平行轴圆柱直齿轮设计.行星齿轮具体结构的确定主轴制动系统的研究.制动器的结构形式选择鼓式制动器的结构形式盘式制动器的结构形式制动器结构的最终选择.盘式制动器的结构制动器主要部件的结构制动器的工作原理及安装位置.制动器静载荷接触分析制动任务计算最大制动力矩和卡钳夹紧力传动轴的设计.高速轴的设计.低速轴的设计.中间轴的设计总结致谢参考文献摘要风能作为种可再生能源越来越受到世界各国政府的重视。

与此同时，对风力发电技术和装备的研究开发也日益成为科技领域和企业界关注的热点课题项目之。

风能是种清洁并且可再生的能源，利用风能发电能够大量减少其它发电方式对环境的污染。

风力发电机的原理是定速度前进的风吹在静止的风力机叶片上做功并驱动发电机发电，先通过叶轮将风能转变成机械能，在由发电机将机械能转变成电能。

本文设计了台功率为千瓦的风力发电机，其为水平轴风力发电机，由风轮发电机偏航装置控制系统塔架等部件组成。

对其叶片，行星齿轮增速器，塔架等进行了详细的方案选择及设计计算。

关键词风力发电水平轴风力机叶片增速器。

风力发电发展概况风能是种开发成本较低清洁安全可再生的能源。

因此，风能的开发利用越来越受到重视。

根据贝兹理论，风力机从风中吸收的能量不到空气动能的.，同时由于受到机械结构等限制，实际值更小。

因此，如何提高风能转化率，获取更多风能，实现风能规模化利用，直为学者及业界所关注。

近年来，大型风电机组通过采用变速变桨距控制及最大功率跟踪等技术，旨在提高响应速度，获得最大能量低风速是捕获最大功率，高风速时捕获额定功率。

但是，由于些不确定因素的存在，风能转换系统表现出强非线性特征，风力机产生的能量随着风速和风向的连续波动是快速变化的。

传统线性定常控制器因存在较大超调和损失，系统稳定性差，不适合用来控制大型变速变桨距风电机组。

根据风速大小，风力发电系统由个动态过程构成，即启动变速运行变桨距运行和刹车。

其中，启动刹车过程使系统能在最短时间内有较快的响应速度变速运行调节风能，减少或消除风能产生过程中的急剧波动，捕获最大能量，减弱暂态负荷的影响变桨距控制通过调