高剪切均质机总体设计-开题报告.docVIP

毕业设计(论文)开题报告 题目：高效风能增速机 系 （部）： 机电信息系 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 20012年12月26日 1.毕业设计（论文）题目背景、研究意义及国内外相关研究情况 1.1引言 风能是一种清洁的永续能源，与传统能源相比，风力发电不依赖外部能源，没有燃料价格风险，发电成本稳定，也没有碳排放等环境成本；此外，可利用的风能在全球范围内分布都很广泛。近年来，随着我国能源的持续紧缺及生态环境的日益恶化，风能作为最有开发利用前景和技术最成熟的一种可再生的清洁能源，越来越受到重视。我国的风能资源非常丰富，风电技术也日趋成熟，风力发电的发展非常迅速。 风力发电机组是将风能转化为电能的机械，风轮是风力发电机组最主要的部件，由桨叶和轮毅组成。桨叶具有良好的空气动力外形，在气流作用下产生空气动力使风轮旋转，将风能转换成机械能，再通过齿轮箱增速，驱动发电机转变成电能。齿轮箱作为风电机组中的核心部件，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。 齿轮箱安装在距地面几十米甚至一百多米高的狭小机舱内，其本身的体积和重量对机舱、塔架、基础、机组风载、安装维修费用等都有重要影响，因此减小齿轮箱外形尺寸和重量显得尤为重要。同时，由于维修不便、维修成本高，通常要求齿轮箱的设计寿命为20年，对可靠性的要求也极为苛刻。载荷特点、工作环境以及尺寸、重量、可靠性的要求，决定了风电增速箱是工业齿轮箱中设计制造难度最大的产品之一。 本设计的主要目的在于了解风电齿轮箱的工作原理、构造形式、实际应用等情况后基础上，根据计算载荷设计出合理的发电齿轮箱及其主要零部件。 1.2风齿轮箱的结构型式 目前国内外的大型风电齿轮箱的主要结构型式有三种：（1）二级平行轴，（2）三级平行轴，（3）一级行星加二级平行轴，（4）二级行星。在大功率的风电齿轮箱中主要是第３种结构型式，即为一级行星加二级平行轴的结构型式。其传动路线是；桨叶——传动轴——收缩套——行星架——太阳轮——第二级平行轴大齿轮——第二级平行轴小齿轮——第一级平行轴大齿轮——第一级平行轴小齿轮——发电机。 对于兆瓦级风电齿轮箱，传动比多在100左右，一般有两种传动形式:一级行星十两级平行轴圆柱齿轮传动，两级行星+一级平行轴圆柱齿轮传动。行星传动是典型的低速、重载、变转矩和增速传动。风电增速齿轮箱通过行星架输入风轮叶片传来的转矩，由于行星架结构复杂，承受力矩最大，质量和尺寸也较大，所以它的变形对行星级的内外啮合齿轮传动的质量和可靠性有很大影响。因此，要求行星架要有足够的强度、刚度和较小的尺寸、质量。 1.3风电齿轮箱的主要零部件 （1）箱体是齿轮箱的重要部件，它承受来自风轮的作用力和齿轮传动时产生的反力，必须具有足够的刚性去承受力和力矩的作用，防止变形，保证传动质量。（2）行星架 行星架是行星机构中结构较为复杂的零件，承受力矩最大，要求足够的强度与刚度，受载变形要小。通常采用整体双壁式结构。(3)齿轮、轴 风力发电机组运转环境非常恶劣，受力情况复杂，对齿轮和轴类零件而言，由于其传递动力的作用而要求极为严格的选材和结构设计，一般情况下不推荐采用装配式拼装结构或焊接结构，齿轮毛坯只要在锻造条件允许的范围内，都采用轮辐轮缘整体锻件的形式。当齿轮顶圆直径在2倍轴径以下时，由于齿轮与轴之间的连接所限，常制成轴齿轮的形式。由于制动器一般装于高速端，瞬间制动对高速轴的冲击较大，高速轴故障频率较高，高速轴设计安全系数宜大不小。由于制动器一般装于高速端，瞬间制动 对高速轴的冲击较大，高速轴故障频率较高，高速轴设计安全系数宜大不小。 同时应考虑高速轴维修方便，以在机舱上能完成维修任务为佳。(4)轴承 由于风电增速箱可靠性要求高，要求采用进口高可靠性及高性能的轴承，原则上轴承设计寿命为13 万小时。 输入端大轴承采用单列满滚子轴承较为普遍，对于中小功率齿轮箱也有采用双列调心滚子轴承的。 行星轮中间的轴承以采用短圆滚子轴承或双列调心滚子轴承为宜。(5)联接平键联接 常用于具有过盈配合的齿轮或联轴器与轴的联接。 花键联接 通常这种联接是没有过盈的，因而被联接零件需要轴向固定。过盈配合联接 过盈配合联接能使轴和齿轮（或联轴节）具有最好的对中性，特别是在经常出现冲击载荷情况下，这种联接能可靠地工作，在风力发电齿轮箱中得到广泛的应用。 胀紧套联