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湖南科技大学 2014届毕业设计（论文）开题报告题 目5MW风电齿轮增速箱设计 (一级行星轮系)作者姓名李经纬学号1103010505所学专业机械设计制造及其自动化1、 研究的意义：近年来，随着人们对风力发电越来越重视，风电产业迅猛发展。目前，水平轴风力发电机在风力发电中仍占据重要位置，而由于风电齿轮箱的故障率较高，风电齿轮箱设计制造的关键技术一直是困扰我国乃至世界风电快速发展的重要因素，特别是随着风力机单机容量的不断增大，大型风电齿轮箱设计制造需要考虑的因素越来越多。风电机组在运行过程中，齿轮箱往往过早损坏，其原因主要是风电齿轮箱轴承在复杂载荷作用下的寿命难以估算，导致轴承过早损坏，另一方面，尽管目前对轴承寿命的计算方法繁多，但并没有能准确评估现代轴承寿命的计算方法。此外，对风电齿轮箱的强度计算方法和复杂载荷的处理也不尽完善。因此，对大型风电齿轮箱装置展开系统、深入的分析研究对风电的发展具有重要意义。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。2、国内外现状：目前我国兆瓦以上风电此轮增速箱多依赖国外厂商供应，成本居高不下，不利于风电市场进一步大规模开发，风电技术的国产化是我国发展风电领域正在面临的重要问题。而风电增速箱又是风电机组的核心部件，是瓶颈技术。风电增速箱的结构往往受机组选型的限制。国内研制出的风电齿轮箱多是对国外产品的单一仿制。由于国内外的风况、气候不同，风电场使用保养水平、原材料以及制造安装水平都不一样，大部分进口或国产齿轮箱都运行不足三年而停机或者大修。原因有很多其中设计落后是最重要一方面。国内风电齿轮箱的发展前景广阔，但是起步晚、技术落后。机遇与挑战并存。在设计的过程中综合考虑体积、质量、可靠性、经济性、安全、实际结构、热处理、工作坏境等因素，指导生产实践没事我国风电产业当前发展的要务。3、存在的问题： 虽然我国风力发电事业发展很迅猛，我国也已经进入风电大国的行列。但是其生产设备却长期依赖进口，在自主开发风力发电机等方面还比较落后。特别是像兆瓦级风电机的齿轮传动系统等技术领域还有待进一步发展。同时风能一般分布在沿海的岛屿、交通不便的边远山区、地广人稀的草原牧场以及远离电网的边疆。相比其他能源来讲有着密度低、不稳定、地区差异大的劣势。这对我国风电事业的发展也是一个巨大的考验。 纵观世界风电产业发展现状，风力发电技术将呈现如下发展趋势：开发更先进的风况分析系统研制大容量、高可靠性、低成本风力发电机组以及轻量型、高可靠性的海上风力发电机组；风力发电方式将以陆上风力发电为主，并积极拓展海上风力发电。1、 研究目标、内容和拟解决的关键问题（根据任务要求进一步具体化）研究目标： （1） 对齿轮箱选用合理的结构、增速比和材料。设计质量好、重量轻、空间体积小、运行稳定的大容量风电机组齿轮传动系统。（2） 引用风力机的风轮叶片设计及塔架设计，从而完成整个风力发电机的设计。主要内容：本设计需要先了解风电发电机及其传动系统齿轮箱的工作原理和结构特点，确定计算载荷，设计主要零部件（包括齿轮、轴承和主轴的设计），对各部件进行强度校核，润滑与冷却，完成风电传动部件齿轮箱的装配图及零件图。最后，引用风力机的风轮叶片设计及塔架设计，从而完成整个风力发电机的设计。进程： 第一阶段：开题阶段 3月9日至3月20日，收集、查阅和整理设计资料，完成3000字的文献翻译，完成毕业实习报告和开题报告。 第二阶段：设计阶段 3月231日-4月10日， 齿轮传动系统方案选择、传动比分配，传动结构造型等整体方案设计与计算。 第三阶段：计算阶段 4月13日至4月24日 齿轮、轴、轴承等关键传动结构件的设计计算，绘制零件图。 第四阶段：绘图阶段 4月27日至5月 8日 传动系统装配图绘制。 第五阶段：毕业答辩 5月11日至 5月22日 设计计算说明书的编制、整理、修改、定稿，准备答辩解决的关键问题风力发电机床系统主要是将能量由叶轮传递至发电机。传动系统主要包括主轴、主轴承、齿轮箱、高速轴、联轴器等部件。而本课题的主要部分是对风电机传动系统的设计，所以有可能遇到的主要问题：（1）准确对传动方案的分析；（2）确定齿轮箱的传动比的分配；（3）对轴承的尺寸进行确定；（4）选择合理的轴承类型； （5）对箱体和总体结构的确定；（6）对箱体主要部件载荷的计算和校核； （7）确定冷却温度和润滑系统； （8）对整个部件的装配图和零件图的绘制；这些问题都是设计该风机传动系统的关键问题，在设计过程中，本人将通过查阅有关文献资料和向老师咨询的方法来解决。2、 拟采取的研究方法、步骤、技术路线(1)查阅资料，熟悉国内外风电机及其传动系统齿轮箱的现状和发展趋势。(2)理解风电传动系统齿轮箱工作原理及结构分析，确定齿轮箱总装设计思路。(3)建立准确的分析模型，准确求解受载轮齿的载荷分布。(4)完成主要零部件设计并进行强度校核。(5)绘制零件加工图，选定加工工艺。(6)编写设计说明书。3、 拟使用的主要设计、分析软件及仪器设备主要设计、分析软件： CAD软件（绘制二维装配图和零件图）仪器设备： 本课题主要是对大容量风电机组齿轮传动系统设计，所采用的设备仪器是普通计算机。 4、 参考文献 B：1 潘存云， 机械原理M、 长沙、 中南大学出版社、 2011 2、何显富、风力机设计、制造与运行 北学工业出版社 2009 3、芮晓明、 风力发电机组设计 北京、 机械工业出版社 、20104、姚兴佳、 风力发电机组原理与应用北京、 机械工业出版社、 20095、赵振宙、 风力发电机原理与应用、北京、 中国水利水电出版社、20116、TonyBurton 、风能技术、 北京、 科学出版社、 20077、牛山 泉、风能技术、 北京、 科学出版社、 20098、诺迈士、 风电传动系统的设计与分析、 上海、上海科学技术出版社、20139、李俊峰、 风力 北京、 化学工业出版社、200510、李 斌、 未来世界风电发展大趋势J、北京、哈尔滨大电机研究所、200811、刘忠明、风力发电机齿轮箱设计制造技术的发展与展望J、机械传动、200612、成大先、机械设计手册第三卷、 北京、 化学工业出版社、1993 13、叶伟昌、机械工程及自动化简明设计手册、 机械工业出版社 14、关慧贞、机械制造装备设计、 北京、 机械工业出版社 15、濮良贵 纪名刚、 机械设计、 北京、 高等教育出版社 16、郝桐生、 理论力学、 北京 高等教育出版社 17、刘鸿文、 材料力学、 北京 高等教育出版社 18、李俊峰、 中国风电发展报告、 北京、 中国环境科学出版社，2008 19、施鹏飞、关于中国风电发展的思考、电力技术经济、 2006 20、熊礼俭、风力发电新技术与发电工程设计、运行、维护及规范使用手册、 北京、中国科技出版社、2003 21、GBT 19073、风力发电机组一齿轮箱、 北京、中国标准出版社、2003 22、赵洪杰、风力发电的发展状况与发展趋势、水利科技与技术、 2006 23、周思刚、我国风力发电技术的现状及发展、中国电工技术学会、2005 24、李树吉、风电齿轮箱的优化设计 、 新能源出版社、 2000 25、秦大同、兆瓦级风力机齿轮传动系统动力学分析与优化、 重庆大学学 报、2009 26、杜朝辉、风力发电的现状与关键技术、上海交通大学机械与动力工程学 院、上海、2004 27、王品晶、风电齿轮箱的发展及技术分析、机械传动、 2008 28、刘忠明、风力发电齿轮箱设计设计制造技术的发展与展望、机械传动、2006 29、汤克平、风电增速箱结构设计叙谈、 机械传动、 2004 30、饶振钢、行星齿轮传动设计、 北京、化学工业出版社、2003 31、机械设计手册编委会、 机械设计手册、 北京、 机械丁业出版社、 2004 32、齿轮手册编委会、齿轮手册、 北京、 机械工业出版社、 2000 注：1、开题报告是本科生毕业设计（论文）的一个重要组成部分。学生应根据毕业设计（论文）任务