兆瓦级风电齿轮箱设计与研究

风电产业的飞速发展促成了风电装备制造业的繁荣,风电齿轮箱作为风电机组的核心部件,倍受国内外风电相关行业和研究机构的关注。但由于国内风电齿轮箱的研究起步较晚,技术薄弱,特别是兆瓦级风电齿轮箱,主要依靠引进国外技术。因此,急需对兆瓦级风电齿轮箱进行自主开发研究,真正掌握风电齿轮箱设计制造技术,以实现风机国产化目标。 本文以南车株洲电力机车研究所有限公司引进的兆瓦级风力发电机为对象,通过方案选取,齿轮参数计算等对其配套的齿轮箱进行自主设计,并通过对齿轮传动进行有限元接触研究,实现渐开线斜齿轮的修形设计。 首先,确定齿轮箱的机械结构。选取两级行星派生型传动方案,通过计算,确定各级传动的齿轮参数。对行星齿轮传动进行受力分析,得出各级齿轮受力结果。依据标准进行静强度校核,结果符合安全要求。 其次,基于Pro/E参数化建模功能,运用渐开线方程及螺旋线生成理论,建立斜齿轮的三维参数化模型。通过接口配置,实现与ANSYS的连接。 然后,对齿轮传动系统进行了齿面接触应力计算。先利用常规算法进行理论分析计算,再利用ANSYS进行有限元分析计算,并将两者加以对比,结果相近。可见,只要模型合理,有限元法可以得到较好的结果。分析了接触参数对接触应力计算的影响,并确定了恰当合理的参数。 最后,依据齿轮修形原理,提出斜齿轮齿廓齿向修形方案。采用有限元接触分析,对比修形前后的齿面接触应力分布,得出修形方案具有合理性。