摘 要
随着化石燃料的日益减少，能源问题已成为关系国民经济发展和人类生存的重要问题，对可再生能源的开发和利用迫在眉睫。风能是一种干净的、储量非常丰富的可再生能源，它不会随着其本身的转化和利用而减少，可以说是一种取之不尽、用之不竭的能源。由于风力发电其环境效益好，风电场建设周期短，占地面积小，广泛受到各国的关注，我国也正在大力研究风力发电技术。
本文主要做了以下几方面的工作：首先，确定增速箱的机械结构。采用一级行星加上两级圆柱齿轮传动综合行星齿轮传动的小型化和圆柱齿轮的大传动比，按照所给定的工作环境变量确定齿轮副参数和传动部件的结构其次，利用回差分析理论分析侧隙对回差的影响和齿轮传动中可能出现的三类回差来源（齿轮本身的固有误差，装置误差，其它误差），并详细计算了各级传动中的回差的大小，检验结构精度分配的正确性，提出减小回差的措施。应用三维软件Pro/E建立增速系统模型，利用ANSYS有限元软件对关键零件进行强度分析。
关键词：风力发电；增速系统；行星传动；回差；接触分析
Abstract
With the fossil fuel is reduced, the energy issue has become the development of national economy and the important problems of human survival, development and utilization of renewable energy imminent. Wind energy is a clean, abundant reserves of renewable energy, it will not be reduced with its own transformation and use, can be said to be an inexhaustible, be inexhaustible energy. Because of its environmental benefits of wind power, wind farm construction cycle short, covers an area of small, widely concerned by the whole world, our country also is to study the wind power generation technology.
This paper has done the following work : first, determine the mechanical structure of the speed increasing box. Large transmission adopts miniaturization and cylindrical gear planetary plus comprehensive planet two cylindrical gear transmission gear ratio, according to the given work environment variables determine the gear parameters and the transmission part structure secondly, using the return difference analysis possible effects of backlash on the return difference and gear in the three kinds of error sources ( inherent error, the error of gear device, other errors), and detailed calculations of the levels of transmission of the return difference size, validate the structure accuracy allocation, is proposed to decrease the error measures. Application of 3D software Pro\/E to establish the growth model of the system, analyze the strength of key parts by using the finite element software ANSYS.
Keywords：wind power generation system；growth；planetary transmission；hysteresis；contact analysis
目 录
摘 要 I
Abstract II
目 录 III
1 绪论 1
1.1课题背景 1
1.2研究的目的和意义 1
1.3风力发电在国内外的研究现状 1
1.3.1国外风力发电机的发展现 1
1.3.2我国风力发电现状 2
1.4风力发电机系统 3
1.4.1风力发电机简介 3
1.5风力发电机的结构简介 3
1.6风力发电机增速系统简介 4
1.7课题研究的主要内容 4
2 增速装置的结构设计 6
2.1传动方案的确定 6
2.23Z（II）型行星齿轮增速器装置设计 8
2.3设计计算 8
2.3.1选取行星齿轮传动的传动类型和传动简图 8
2.3.2配齿计算 8
2.3.3初步计算齿轮的主要参数 9
2.3.4啮合参数计算 9
2.3.5几何尺寸计算 12
2.3.6装配条件的计算 14
2.3.7传动效率的计算 15
2.3.8结构设计 16
2.3.9齿轮强度验算 19
3齿轮传动的回差分析 24
3.1侧隙与回差的关系及来源 24
3.1.1侧隙的分类 24
3.1.2不同侧隙的关系 25
3.3本章小结 26
4 中心轮和行星轮齿面接触分析 27
4.1齿轮接触有限元算法 27
4.2接触分析 28
4.2.1齿轮接触有限元模型 28
4.2.2齿轮副齿面接触应力求解 29
4.2.3ABAQUS三维接触分析结果 29
4.3本章小结 30
5 总结 32
参考文献 33
致 谢 34
毕业设计（论文）知识产权声明 35
毕业设计（论文）独创性声明 36
1 绪论
1.1课题背景
从能源发展战略来看，由于化石燃料的有限性和使用化石燃料发点对环境产生的污染，人类必须寻找一条可持续发展的能源道路，因此开发利用纯净的新能源和可再生能源日益收到各国政府的重视，此时正是我们利用自然资源为人类谋福利的打好时机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，利用风能发电成本比较低，而且风电技术也日趋成熟，适合大规模开发和利用，因此利用风力发电能够改善能源结构、减少环境污染和保护生态环境。
本课题是为了响应世界可持续发展计划中应对能源及环境保护的要求在我国更好的实施，也为了适应我国风发电技术的不断更新及风电厂建设的逐步扩大而设立的。齿轮增速箱是风力达电机组中主要的传动部件，因此，齿轮箱的设计便是风力发电机组能否建立成功的关键部分。[1]
1.2研究的目的和意义
风力发电是清洁的、无污染可再生能源。的优势已被人们所认识。但是风力发电成本与常规能源相比仍不具有优势。别是我国，力发电成本还难于同常规能源相竞争，制约了我国风电事业的发展。因此，面地研究我国风力发电成本、研究影响风力发电成本的因素、找到降低风力发电成本的途径对促进我国风电事业的发展、改进我国能源结构、治理我国的环境污染具有重要的现实意义。
1.3风力发电在国内外的研究现状
1.3.1国外风力发电机的发展现
国际能源研究报告表明，如果各国采取有力措施，风力发电到2010年可提供世界电力需求的10%，创造170万个就业机会，并在全球范围内减少100多亿吨二氧化碳废气。风能将成为发展最快的能源，到2010年风电总装机容量达到40.00GW，2020年达到0.1TW，到2010年德国新增500万千瓦，西班牙新增520万千瓦，年生产能力将达到800万千瓦，可满足全国电力需求的10%。美国和加拿大是北美利用风能最好的国家。在美国的50个州中，大约有30个州已经开始利用风能资源。在1998-2004年期间，美国风力发电的总装机容量已经超过6740MW，可以满足160万个中等家庭的日常用电需求。随着技术的进步和规模
的扩大，风电发电成本继续下降，估计10年后它完全可以和清洁的燃煤电厂竞争。风电技术开发的趋势是大容量和变转速运行。更大单机容量的机组仍在继续研制。随着风电容量在电力系统中的比例越来越大，对系统的影响日益明显。人们已经开始利用天气预报的技术预测风电场功率输出，以优化运行速度。由于600kw级大型风力发电机组技术成熟，正在大批量生产，2000kw级风力发电机组不久将投入商业运行，风力发电的造价由现在的1000美元/kw有可能下降为600-800美元/kw，发电成本从现在的4-5美分/（kwh），下降到3-4美分/（kwh），风力发电规模经济效益更加明显，可以和火电、水电、核电相竞争，这也是其它新能源所无法比拟的。由于风力发电是可再生洁净能源，其环境效益也十分明显，随着风力发电技术的日益成熟，发电成本的进一步降低，风力发电会越来越被更多的人认识和接受。这也是全世界很多国家都热衷风力发电的主要原因。风力发电的迅猛发展也使那些本地能源短缺的发展中国家收益，如巴西、阿根廷、摩洛哥、埃及和哥斯达黎加等国是发展中国家风力发电的佼佼者。中国、印度也在积极发展风电。
1.3.2我国风力发电现状
我国幅员辽阔，陆疆总长2万多千米，海岸线1.8万多千米，是一个风力资源丰富的国家，全国约有2/3的地带为多风带。风能总储量为32.26亿千瓦，实际可开发的风能储量为2.53亿千瓦，为可再生能源和新能源利用技术提供了强大的资源条件。两大风能地带——西北、华北、东北和东南沿海为风能资源丰富区，跨全国21个省、市、自治区。到1999年底已开发微小户用型风力发电机16万台，并网型风电场24座，总装机容量26万千瓦，其中绝大多数机组是从丹麦、德国、美国、比利时、瑞典引进的，最大单机容量为600kw。毫无疑问，中国风能等可再生能源的利用受到一系列因素的限制，其中包括资金和技术资源供应的不足、政策的不相配套等。和常规资源相比，它会缺乏竞争力。但从可持续发展的目的出发，从中央到地方的各级政府已对这些资源的开发给予了关注。目前，我国国产化机组产量仍然偏小，远未达到规模效益，使得零部件采购价格偏高，利润空间很小。因此，我国的风力发电装备市场至今仍由国外风力发电机组占据。这一现实要求我国的风力发电设备制造企业应加快适合中国国情的新型风力发电装备的研制进度。尽快提高大型风力发电装备的设计和制造技术，加大风力发电装备国产化进程。还应注意稳定产品质量，提高国产机组可靠性，以取得风电场建设者的认可，逐步加大市场份额。据相关资料报道，到2020年，预计我国将新增发电能力500GW，其中121GW为可再生能源。2010年以前，我国计划新建20座风力发电场，每座风场的发电能力达到100MW以上，且达到4000MW的风力发电总目标，并要求风力发电设备本土化。
1.4风力发电机系统
1.4.1风力发电机简介
风力发机组室友两大部分组成的，即风力机和发电机。其中，风力机的功能是将风能转换为机械；而发电机的功能是将机械能转换为电能。。因此风力发电机装备的类型归属需要可以从两个角度规划。本文只从机械角度介绍风力发电机。
(1) 垂直轴风轮按形成转矩的机理分为阻力型和升力型。阻力型的气动力效率远小于升力型，故当今大型并网型垂直轴风力机的风轮全部为升力型。
(2) 水平轴风力发电机组还可分为上风向及下风向两种机型，上风向机组其风轮面对风向，安置在塔架前方。上风向机组需要主动调向机构以保证风轮能随时对准风向。下风向机组其风轮背对风向安置在塔架后方。当前大型并网风力发电机几乎都是水平轴上风向型。
(3) 下风向风力发电机，只在中、小功率机型中出现过。
(4) 水平轴上风向三叶片风力发电机是当代大型风力发电机的主流；两叶片的产品也比较多见。
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