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1、基于SolidWorks的风机主传动系统三维建模摘 要 本文采用了风力发电机的计算机建模仿真的方法，对风力发电机的主传动系统性能及载荷计算的方法进行了研究，同时以1MW级风机说明了建模和仿真的基本方法和理论。风力发电机的主传动系统的建模和仿真都是在SolidWorks软件平台下完成的，文章对风力发电机组的塔架、轮毂、主轴、齿轮箱、电机、机舱底盘进行了建模。对主传动系统各部件在风力发电机组上的作用作了介绍，并对其结构形式及选用进行了详细的分析。风力发电机组的运转环境非常恶劣，受力情况复杂，所以对其主传动系统各部件材料的选用作了介绍。为了确保风力发电机在其寿命期内能够正常工作，对主轴进行了强度分析
2、。由于齿轮箱在风力发电机组的特殊作用，对齿轮箱内的传动形式的种类、特点及应用作了介绍，并对其进行了合理的选择。根据齿轮箱的增速要求，合理选择了齿轮箱内的各级齿轮轴和齿轮的参数。发电机也是风力发电机组的重要部件之一，它将风轮的机械能转化为电能。发电机的选择尤其重要，所以本文对所选择的双馈异步发电机的工作原理及作用作了介绍。由于主传动系统安装的需要，对机舱底盘进行了建模，并在满足强度及刚度的前提下，对其材料和造型的合理选择作了介绍。最后，在SolidWorks平台上把所有建模设计出的风力发电机主传动系统的零部件进行了装配，并在平台上进行了传动模拟演示，使人们更直观的了解风力发电机主传动系统的组成及
3、工作情况。关键词：风力发电机；主传动系统；建摸；仿真ABSTRACTThe wind generator computer modeling simulation approach is adopted here, and the research of load calculation drivetrain system performance of the wind generator are conducted while 1MW-class air-compressors on modeling and simulation of the basic methods and theor
4、ies. The main drivetrain systems modeling and simulation of wind generators are operated on the SolidWorks software platform. The modeling of the round wheel, axle, gear boxes, electrical, cabin chassis of the wind generator is conducted on this article. The main components in the drivetrain system
5、on the role of wind power generation units were introduced, and the selection of its form and structure of a detailed analysed. Wind generators operating environment is very bad, the various components of its main drivetrain system were introduced in the selection of materials. To ensure that wind g
6、enerators in their normal life, the intensity analysis of the main axle is conducted. For the gear boxes in wind generators have special role for the transmission gear box form types, characteristics and applications were introduced, and its reasonable selection. According to gear boxes growth, a re
7、asonable choice of gear wheel axle and gear box at all levels of the parameters is conducted. Wind generators generator is one of the important part, it will wind round the mechanical energy into electrical energy. The selection of generators is particularly important, therefore, to the choice of th
8、is double-fed asynchronous generator work and the role of theory was introduced. Because of the drivetrain system installation requirements, the modeling of the cabin chassis, and strength and rigidity to meet the premise of its material and shape a reasonable choice was introduced. Finally, All the
9、 parts and components designed on the SolidWorks platform drivetrain are assembled, and the transmission simulation display is also conducted, allowing a more intuitive understanding of the wind generator drivetrain system and the composition of the work.Key words: Wind generators；The drivetrain sys
10、tem；Modeling；Simulation目 录摘 要IABSTRACTII第1章 引 言11.1 课题的背景及意义11.2 目前国内外风力机组发展现状11.2.1 国外发展现状11.2.2 国内发展现状21.3 课题所要解决的问题2第2章 风机主传动系统的总体设计32.1 风力发电机主传动系统的组成32.2 风力发电机主传动系统的工作原理32.3 风力发电机主传动系统的布置形式3第3章 风机主传动系统中主要部件设计53.1 轮毂的形式与选用53.1.1 轮毂的作用及结构53.1.2 轮毂的形式53.2 主轴的设计63.2.1 主轴的作用及结构63.2.2 主轴强度校核63.2.3 主轴材
11、料83.3 齿轮箱的构造及选用83.3.1 齿轮箱的构造83.3.2 齿轮箱的箱体设计113.3.3 齿轮箱的齿轮设计113.3.4 齿轮箱轴的设计133.3.5 齿轮箱的轴承设计133.4 电机的选用143.4.1 电机选用143.4.2 双馈异步电机的工作原理143.5 机舱底盘作用及选用153.5.1 机舱底盘的分类及选用153.5.2 机舱底盘设计要求163.5.3 机舱底盘的材料163.6 塔架的介绍163.6.1 塔架的作用163.6.2 塔架的主要形式及选用173.6.3 塔架的材料18第4章 基于SOLIDWORKS的风机主传动系统三维建模方法194.1 轮毂的建模方法194.
12、2 增速箱的建模方法204.2.1 上箱体的三维建模方法204.2.2 行星架的三维建模方法224.2.3 高速轴的三维建模方法23结 论26参考文献27致 谢28I沈阳工业大学本科生毕业设计论文第1章 引 言 1.1 课题的背景及意义 随着人类社会的发展、科技的进步以及日益严重的资源和环境问题的挑战，世界能源结构开始经历第三次大的变革，即从煤炭、石油、天然气为主的能源系统，开始转向以可再生能源为基础的可持续发展的能源系统。而风能取之不尽，用之不竭，是非常重要的一种洁净的可再生能源，是人类能源结构的转变中一个非常重要的部分。地球上风能资源十分丰富，据世界气象组织统计分析表明，地球上近地层的风能
13、总量约为13000亿KW，如有1%被有效利用，就可满足人类对能源的需求。我国幅员辽阔，陆疆总长2万多公里，海岸线1.8万公里，风能资源丰富根据气象部门的资料，可开发的陆地风能资源大约为253WG，可利用的海洋风能资源大约为750WG。风能易于获得并转换，且分布广泛、无污染而又能够不断再生，所以开发利用风能可以很好的解决目前化石能源的危机，为人类解决能源危机提供一条很好的办法。风力发电是目前利用风能的重要形式，也是多种可再生能源利用技术中比较成熟的。风力发电机组中的主传动系统更是其最重要的部分之一。1.2 目前国内外风力机组发展现状 1.2.1 国外发展现状 目前，风电已经成为世界上增长最快的能
14、源，过去5年全球风电累计装机容量的平均增长一直保持在33%。近年来，德国、丹麦、西班牙、英国、荷兰、印度、加拿大等国在风力发电技术的研究与应用上投入了相当大的人力及资金，充分综合利用空气动力学、新材料、新型电机、电力电子技术、计算机、自动控制及通信技术等方面的最新成果，研制出了变极、变滑差、变速恒频及低速永磁等新型发电机，开发了由微机控制的单台及多台风力发电机组成的机群的自动控制技术，从而大大提高了风力发电的效率及可靠性能。德国风力发电量占世界总量的40%，排名世界第一，其后依次为美国、西班牙、丹麦和印度。欧洲风能协会和绿色和平组织签署了风力12关于2020年风电达到世界风力总量的12%的蓝图
15、的报告，期望并预测2020年全球的风力发电装机将达到12.31亿KW，年安装量达到1.5亿KW，风力发电量将占全球发电总量的12%。风力发电机单机容量朝着大型化发展，目前兆瓦级风力机已经是国际风电市场上的主流产品，美国7兆瓦风力机已经研制成功，而英国正在研制10兆瓦的巨型风力机。1.2.2 国内发展现状我国大型发电机技术的开发应用落后于发达的欧美国家。在“八五”和“九五”期间，将风能应用列入了国家重点科技攻关项目，并组织了多家科研单位进行攻关，取得了一定成绩。在短时间内实现了技术跨越。现在，在小型风力机组的生产和应用方面，我国以15万台拥有量居世界首位；但在大型并网风力发电方面起步较晚，发展速度不尽人意，但仍然取得了客观的成绩。目前我国国产化机组产量仍然偏小，远未达到规模利益，使得零部件采购价格偏高，利润空间很小。风场中使用的风力机95%都来自国外，设备几乎全部是进口的。为了建立自己的风电工业，提升国产风力机组生产能力和应用重，近几年我国进一步加强了风力机组制造行业的建设，并在全国形成了一批风电设备制造厂。此外还有清华大学、浙江大学、北方交通大学、沈阳工业大学等研究院所也都曾参与了风力发电相关技术的
