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1、目录摘要1Abstract2第一章绪论31.1 选择背景及研究意义41.2 国内外技术现状及发展趋势:41.3 风机变桨传动系统的特点5第二章 行星齿轮传动设计计算62.1 行星齿轮传动的类型62.2 总传动比及输出转速62.3 设计方案确定62.4 齿轮材料、热处理工艺及制造工艺的选定6第三章 传动比及参数的确定8.传动比的分配83.2能力参数设计8.3 确定齿轮齿数和中心距93.4 变位系数的计算113.5 几何尺寸计算123.6 啮合参数计算15第四章 传动效率的计算16第五章 齿轮强度的验算185.1 高速级外啮合齿轮副中接触强度的校核185.2 高速级外啮合齿轮副中弯曲强度的校核20
2、5.3 高速级内啮合齿轮副中接触强度的校核225.4 低速级外啮合齿轮副中接触强度的校核22第六章 结构设计256.1 输入端256.2 输出端266.3 内齿轮的设计276.4 行星齿轮设计276.5 转臂的设计286.6 箱体及前后机盖的设计296.7 齿轮联轴器的设计30第七章 减速器箱体及其润滑327.1 减速器箱体结构设计327.2 机体主要尺寸的确定327.3 减速器润滑32总结34致谢35文献翻译37摘要 随着风电技术的不断成熟，变距控制型风电机组以其优越的性能越来越受到人们的青睐。采用变桨距机构的风力机可使叶轮重量减轻，并使整机的受力状况大为改善。从今后的发展趋势来看，在大型风
3、力发电机组中将会普遍采用变桨距技术。目前投入使用的风电机机组变桨距机构主要有2种方案：液压控制方案和电机控制方案。液压执行机构以其响应频率快、转巨大、便于集中布置等优点占有主要的地位，总的来说其技术已较成熟，但由于其液压驱动本身存在泄露问题，且受温度变化影响大，所以精度受到限制。电机执行机构结构简单、紧凑，能对桨叶进行单独控制，精度高，受到许多厂家的青睐，但其动态特性相对较差，有较大的惯性，且如连续频繁的进行变桨调节，容易产生过量的热负荷而损坏。我们基于一种新型的变距驱动电作动筒变桨的传动机构，进行了分析与设计。关键字：变桨距机构 传动设计 动态仿真 AbstractWith wind pow
4、er technology continues to mature, pitch controlled wind turbine with its superior performance more and more people of all ages。Bodies with variable pitch wind turbine impeller can reduce the weight and make the whole of the force situation greatly improved. From the development trend of the future
5、in a large wind turbine will be widely used in pitch technology.Currently put to use pitch wind turbine units are mainly two kinds of institutional programmer Hydraulic control scheme and motor control schemes. Hydraulic actuator with its fast response frequency , transfer huge , easy to focus on th
6、e main layout , etc. occupy the status of its technology in general has been more mature , but because of its inherent leak hydraulic drive and large affected by temperature changes , so accuracy is limited. Motor actuator structure is sample compact, and can be controlled separately for blade ,high
7、 precision, favored by many manufacturers , but its dynamic characteristics is relatively poor, have a greater inertia, and frequently performed as a continuous pitch adjustment, easy excessive thermal load and damage.Our pitch is based on a new drive - electric pitch actuator drive mechanism for th
8、e analysis and design.Key word: Variable pitch mechanism Transmission Design Dynamic Simulation第一章 绪论1.1选择背景及意义随着世界各国对能源需求的持续增长，煤炭、石油等常规能源的逐渐枯竭，以及环境污染问题的日益严重，人们越来越重视可再生能源的利用。近年来，风力发电作为一种取之不尽的清洁能源,越来越受到重视，风电装机容量迅速增长，风力发电技术也成为各国学者竞相研究的热点。而我国在风力机的大型化、变桨距控制、变速恒频等先进风电技术的研究方面与发达国家相比还存在一定差距。随着风力发电机单机容量出现了大
9、型化的发展趋势,变桨距控制风力发电技术以其能最大限度地捕获风能、输出功率平稳、易于控制等优点,日益成为风力机的主流产品。因此，进行对风力发电机变桨系统的设计具有重要的意义。且对于即将从事风电行业的我来说，此次设计将使我深入了解风力发电技术，这将为我以后的工作打下坚实的基础。因此，此设计对我来说还具有重要的现实意义。通过本课题，培养学生全面运用所学知识，进行总体方案设计和子系统设计的能力。发挥创造性，使学生得到全面的训练。1.2国内外技术现状及发展趋势: 2015年的全球新增风电装机容量将达到60.5兆瓦，相较2010年的35.8兆瓦会有明显增长。低成本风力发电机组以及纵观世界风电产业发展现状，
10、风力发电技术将呈现如下 发展趋势：开发更先进的风况分析系统；研制大容量、高可靠性轻量型、高可靠性的海上风力发电机组；风力发电方式将以陆上风力发电为主，并积极拓展海上风力发电技术，使海上发电技术得到更为分的利用和人们的满足。风机发展的主要趋势是，单机容量逐步上升，风机机组结构多样化，所以对风机的单机机组容量要求更大以摊低成本。目前国外风机单机主流机型单机容量主要为2-3WM，并且已研制出5WM以上机组。1.3风机变桨传动系统的特点（1）、采用模块化设计、大规模集成技术，专为每个叶片配置独特的PMC（叶片驱动控制单元）和PMM（叶片驱动管理单元），通过大幅度减少分立元器件的使用，提高系统的可靠性、
11、服务的便捷性和系统运行寿命。 （2）、PMC基于最新的数字控制技术， 通过简单的调整和设置，可以驱动ACM电机（低成本的异步交流电机），也可以驱动SM（高动态性能的同步伺服电机），另外也可以驱动DC电机（传统的直流电机）。 （3）、采用创新的电池管理技术，确保其长期恶劣环境运行的可靠性，具有集成管理接口，可再线诊断状态和寿命信息。 （4）、系统采用宽温型设计，所有部件的设计都考虑了专门的应用环境需求，可应用于海上、炎热、或极端的低温气候条件，产品不需额外加热/冷却装置的工作温度范围为-20C 到 +50C。 （5）、对于炎热的气候条件系统可以设置风扇冷却系统，对于极端低温的环境应可选用电加热器
12、。 （6）、具有经济的外形尺寸和重量（和前代产品相比减少了50%）。 （7）、具有CANOPEN通讯接口，所以通讯、诊断、配置功能都可通过该接口和外部系统通讯。 （8）、图形化的用户接口和多语言设置功能。 （9）、设备的启动和调试无需外部设备，不需要配置Service box。 （10）、通过GL等可靠性认证。 1.4 电动机规格Y系列电动机是一般用途的全封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。安装尺寸和功率等符合IEC标准，外壳防护等级为IP44，冷却方法为IC411，连续工作制（s1）。适用于驱动无特殊要求的机械设备，如机床、泵、风机、压缩机、搅拌机、运输机械、农业机械、食品机械等。 根据齿轮传
13、动比的分配影响以及电机功率的要求，选择电机型号为Y90L-2,其功率要求为2.2kw。第二章 行星齿轮传动设计计算2.1 行星齿轮传动的类型行星齿轮传动可根据采用的基本构件不同划分为：2K-H型、3K型和K-H-V三种。基本构建代号；K-中心轮；H-行星轮；V-输出机构。行星齿轮传动还可以按齿轮啮合方式不同划分为：NGW型、NW型、WW型、NGWN型、N型和ZUWGW型等。代号为：N-内啮合齿轮；G-外啮合齿轮；ZU-锥齿轮。2.2 总传动比及输出转速本设计为纺织传动机械装置设计所用的行星齿轮减速器。总传动比为i=150，已知电机功率P=2.2KW。输入转速为n=1500r/min,传动比误差
14、i/I3，24小时不间断工作，要求使用寿命4年；且要求该行星齿轮传动结构紧凑，轴向尺寸较小和传动效率高。2.3 设计方案确定变桨系统在风力发电机中是比较重要的，其性能及质量的优劣直接影响整台风机的性能。定桨距是指桨叶与轮载的连接是固定的，桨距角固定不变，即当风速变化时，桨叶的迎风角不能随之变化。变桨距系统是指安装在轮载上的叶片通过控制改变其桨距角的大小，从而实现控制风轮对风能吸收的装置。根据变桨传动系统的性能特点确定驱动其转动的电机的型号，功率及其输出转速。并设计出三级行星齿轮减速器，计算出其各级齿轮减速比、各级行星齿轮转动，并进行强度校和以及其行星轮的轴强度计算；并进行其强度验算。并进行其联轴器及其各级轴的计算，并进行其预紧力及其减速器的润滑及其密封。2.4 齿轮材料、热处理工艺及制造工艺的选定按典型搭配，太阳轮、行星轮材料为20CrNiMo,表面硬度57-61HRC。实验齿轮齿面许用接触疲劳极限Hmin=1450MPa,实验齿轮齿根许用弯曲疲劳强度极限太阳轮 Fmin=400MPa行星轮 Fmin=4000.7=280MPa齿轮为渐开线直齿，最终加工为磨齿，精度为6级。内齿圈材料42CrMo,调质处理，硬度262302HB.试验齿轮齿面许用接触疲劳极限750MPa试验齿轮齿根许用弯曲疲劳强度极限Fmin280MPa齿形的最重加工为插齿，精度为级。第三章 传动比及参数的确定.
