风力发电机组齿轮箱的设计与分析毕业论文.doc

风力发电机组齿轮箱的设计与分析毕业论文 目 录 摘要 I Abstract II 1 绪论 1 1.1课题背景 1 1.2国内外的发展 1 1.3毕业设计的主要内容 2 1.4本章小结 2 2齿轮箱的设计 4 2.1增速齿轮箱方案设计 4 2.2齿轮参数的确定 5 2.2.1圆柱齿轮参数 5 2.2.2行星轮系的齿轮参数 6 2.3受力分析与静强度校核 7 2.3.1受力分析 7 2.3.2低速级外啮合齿面静强度计算 9 2.4高速轴的设计 9 2.5低速轴的设计 9 2.6中间轴的设计 10 2.7箱体的设计 10 2.8本章小结 11 3基于Pro/E的参数化建模 12 3.1Pro/Engineer软件简介 12 3.2 参数化建模介绍 13 3.3行星传动齿轮的建模 13 3.3.1行星轮的建模 13 3.3.2内齿轮的建模 19 3.4斜齿轮的建模 21 3.5轴类零件的建模 27 3.6生成装配图 28 3.7本章小结 28 4基于ANSYS的轴类零件有限元分析 29 4.1 ANSYS概述 29 4.2ANSYS workbench概述 29 4.3轴类零件的分析过程 29 4.4本章小结 32 5总结 33 参考文献 34 致谢 35 1 绪论 1.1课题背景 风能是一种清洁的可再生能源[1]，其总量要比固体、液体燃料能量的总和大得多，是一种永不枯竭的能源 。有人估计过，地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦，几乎是现在全世界水力发电量的10倍。目前全世界每年燃烧煤所获得的能量，只有风力在一年内所提供能量的三分之一，由能源所引发的环境问题和人民生活水平不断提高所引起的对电力的需求，可以通过大力发展风力发电来解决。因此风力发电的开发和利用已经为世界各个国家所重视，并成为了电力系统构成中一个重要组成部分，对风力发电技术及风力发电机的研究亦有着重要的现实意义。由于风能是一种可再生的清洁能源，因此被称为蓝天白煤。据估计，地球上每年由太阳能转化来的风能大概有两百多万亿千瓦时，但是由于人类科学技术发展水平的限制，我们只能利用其中很少的一部分[2]。 就目前来看，我国的风力发电还是初级水平，风力发电量占全国发电总量很少，仅百分之一左右。但是我国的风力资源是很丰富的。我国实际可开发利用的陆地风能储存量约为2.5亿KW，近海可开发利用的风力储存量为7.5亿KW,这说明我国在风力发电领域内拥有很大的潜力。但是另一方面，由于我国幅员辽阔，气候、地理差异较大，所以我多对风机的需求也多样化，现在国产的600KW机组和750KW机组已经难以满足目前的风电市场。风电强国如丹麦、美国等的风电技术领先我国很多，我们需要认真借鉴他们的经验，总结基础数据和经验，加强对总体设计以及核心设计制造技术的研究。加大对风力发电增速齿轮箱动态设计研究的力度，可以提高我国齿轮箱自主开发的水平，减小与国外风电技术的差距，提高国内风电技术的自主创新能力，降低对进口的需求，从而使我国风电机组的国产化水平得到提高。加快开发风力资源，可以缓解中国正在面临的能源问题，减少环境污染，同时可以增加就业机会，实现经济、社会的可持续发展。 伴随着风电产业的迅速发展，风电装备制造业在全球范围内也日趋繁荣，作为风电机组中的一个重要部件，风电齿轮箱自然受到国内外风电相关行业和研究人员的关注。风机增速齿轮箱的主要作用是把风轮的动力传递给发电机，是发电机得到合适的转速从而发电，它是风力发电机组中的一个很重要的机械传动装置，直接影响风力发电的整个过程。近年来国内外都把对它的研究作为风力发电技术研究的一个核心，并致力于对高效、大功率以及高安全性增速齿轮箱的研究。风力发电机组一般都是安装在荒野、海滩、高山等地方，这些地方风力很大，会给风机带来强大而且无规律的冲击。此外风机还要常年承受酷热和极端温差。多以相比于一般的机械产品，我们对风机的质量提出了更高的要求。我国对姗级以上的大型风电齿轮箱设计和制造技术几乎出于空白。而且随着运行时间的积累，发现在风力发电机的液压、监控、机械传动等几大系统中，传动系统中齿轮箱最易出现故障，因此设计出可靠性高的齿轮箱是发展我过风电事业的重点之一。 1.2国内外的发展 世界上第一台用于发电的风力机1891年在丹麦建成，但由于各种原因未能成为电网中的电源。直到1973年发生石油危机，美国、西欧等国家为寻求替代化石燃料的能源，投人大量经费，研制现代风力发电机组，开创了风能利用的新时代。目前，世界各国都竞相发展风电事业，利用风能的步伐不断加快，风电规模逐步扩大，风力发电由小到大、由单机到并网运行快速发展，已经形成了一种新兴产业[3]。美国风力发电装机容量约160MW．1992年风力发电量约30亿kwh 主要集中在加利福尼亚州阿尔塔蒙特(Altamont)山口、蒂哈查皮(T