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第2期(总第159期)机械工程与自动化No．2

2010年4月MECHANICALENGINEERINGAUTOMATIONApr．

文章编号：1672—6413(2010)02—0017-03

750kW风力发电机齿轮箱动力学分析

林茂锋，孙文磊，胡斌

(1．新疆大学机械工程学院，新疆乌鲁木齐830008，2．昌吉职业技术学院，新疆昌吉831100)

摘要：某750kw风力发电机投入运行以来，其增速齿轮箱的齿轮故障经常发生。针对750kW风力发电机齿

轮箱的齿轮传动系统故障，运用新的齿轮参数配置方案，建立了虚拟样机；在ADAMS中进行了动力学分析，

找出了系统中的薄弱齿轮，并对此薄弱齿轮进行了疲劳寿命分析，计算寿命满足使用要求，证明了该方案的可

行性。

关键词：风力发电机；增速齿轮箱；动力学分析

中图分类号：TM315文献标识码：A

0引言的定义。

风力发电机的传动系统故障是风力发电机运行过2轮系在ADAMS中的运动副定义

程中的常见故障，其中增速齿轮箱是风力发电机的重2．1行星齿轮部分

要组成部分，是风力发电机传动系统的核心部件，在(1)设定外齿圈运动副：在外齿圈和行星架之间

整个传动系统中故障率最高．增速齿轮箱的设计合理设定旋转的运动副，选择2Bod一1IOC方式。应该特

与否直接影响到风力发电机的使用寿命。本文针对别注意的是：在ADAMS中齿轮啮合需要有一个共同

750kwHAWT型风力发电机增速齿轮箱的齿轮失的连杆，在行星轮中共同的连杆就是行星架，而且这

效．用新的齿轮参数配置方案，利用三维CAD软件个共同的连杆只能是2Bod一1IOC的选择模式下第

UG建立了传动系统的虚拟样机，并利用UG与动力二个选取的Body。

学仿真分析软件ADAMS、有限元分析软件ANSYS(2)设定行星轮运动副：在行星轮与行星架之间

三者间的接口，将虚拟样机导入到ADAMS中建立仿设定一个Joint：Revolute，选择2Bod一1IOC方式，

真模型，对之进行了转矩仿真计算、啮合力仿真计算，也应注意选择的第二个Body必须为行星架。

通过仿真计算找到传动系统的薄弱环节。针对该薄弱(3)设定太阳轮运动副：在太阳轮与齿圈之间设

环节部件利用有限元分析软件ANSYS进行了疲劳寿定旋转运动副Joint：Revolute。

命分析，通过有限元分析证实了此设计方案的合理性。(4)设定行星架运动副：在行星架与地面之间设

1齿轮传动系统虚拟样机的建立定一个Joint：Revolute，选择2Bod一1IOC方式。

本增速齿轮箱轮系采用一级行星轮和两级平行轴(5)设定齿轮副：添加齿轮副约束的关键是正确

结构。各齿轮的齿数见图1。图中Z为行星轮齿数，z建立一个MARKER点和两个约束。MARKER点是

为太阳轮齿数，Z、z。、z、z。分别为斜齿轮2、3、4、两齿轮的接触点，定义的MARKER点的z轴方向必

5的齿数。须和齿轮啮合点的运动方向一致。对于MARKER点

通过计算得到轮系的各项参数后，运用的具体位置坐标，通常的确定方式是根据齿轮副定义

UGNX4．0建立虚拟样机。将三维数字化虚拟样机整所需的2个Joint的坐标结合传动比计算。对于行星齿

体模型在UG中