大型风力发电机增速箱传动系统设计【含全套8张CAD图纸】
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毕业设计(论文)开题报告题 目： 大型风力电机增速箱传动系统设计 与运动仿真 学 院： 应用技术学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 何欣 学 号： 201313090208 指导老师： 谭加才 2017年 3 月 8 日 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1文献综述：结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2500字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。文 献 综 述0 引言 能源、环境是当今人类生存和发展所要解决的紧迫问题。常规能源以煤、石油、天然气为主，它不仅资源有限，而且造成了严重的大气污染。从全球能源消耗来看， 87%的能源来自化石燃料（包括煤炭、石油和天然气），6%来自核电，其余的 7%来自可再生能源（主要是水电和风力发电)1。随着人口的增长和经济的发展，能源将供不应求，如果不尽早调整以化石能源为主的能源结构，势必形成对化石燃料的更大规模的开采与消耗，从而导致有限化石资源的枯竭。化石燃料的燃烧除了煤炭产生的烟尘之外，还会释放许多有害气体。我国燃煤释放的 SO2占全国总排放量的 85%，CO2占 85%，NOX占 60%，烟尘占 70%。1997 年我国 SO2排放总量为 2346 万吨。我国酸雨区域在迅速扩大，已超过国土面积的 40%。1995 年酸雨沉降造成的经济损失为 1165 亿元，占 GNP 的 1.9%2.而风能是一种洁净的可再生能源,具有取之不尽、用之不竭、不会对环境造成污染等无可比拟的优点。随着风电技术的日趋成熟、风电产品质量的不断提高以及风电成本的逐渐降低,风电己具备了大规模开发的条件3。自然界中的风能资源极其巨大，据相关资料显示：地球上风能总量能达到13000亿千瓦4。如果我们能够充分的利用其百分之一的能源，就可以满足我们社会能源的需求。1 风力发电机及传动系统概述 风力发电机是将风能转换为机械能，机械能转换为电能的电力设备。广义地说，它是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发动机。风力发电利用的是自然能源。相对柴油发电要好的多。但是若应急来用的话，还是不如柴油发电机。风力发电不可视为备用电源，但是却可以长期利用。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风力发电机技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。5 目前世界上应用的最多的是水平轴风力发电机组，主要由风力机、机械传动系统、发电机、机舱和塔架组成。风力发电机组的传动系统一般包括低速轴、齿轮增速箱、高速轴和制动器。为了便于捕获风能和适应机组性能控制需要，机组还必须配置偏航传动、变桨距传动以及阻尼、制动等辅助装置。低速轴的前端与轮毂固连为一体，并通过轴承及轴承座支撑在机舱底座上；低速轴的后端经联轴器与齿轮增速箱联接；齿轮增速箱输出轴经高速轴及制动器与发电机联接。 随着电力技术的提高，目前出现了低速驱动的多级同步发电机，采用这种发电机的机组可省略齿轮增速箱，形成了风力发电机组的直接驱动技术，在风电领域内得到了重视和发展，德国直驱机组的数量已超过了 30%6，但单机功率一般不超过 2MW，若进一步提高单机发电量，不但体积和重量会迅速增加，而且对永磁同步发电机提出了更高的技术要求，既不经济，也难以实现。近年来也出现了一种较为折中的结构形式，即采用一级行星齿轮传动来带动永磁同步发电机，称为半直驱传动方案。这种方案由于发电机的转速不高，因此仅需要实现增速比不大的要求，一般使用一级行星增速传动，这种结构形式的风电机组主要应用于海上风电场78。在未来相当长的一段时间内，考虑成本、运输、易实现大型化等因素，采用具有齿轮增速箱的结构形式仍是主流。2 风力电机增速箱概念、作用及特点 机械系统的传动是将动力源或某个执行的速度、力矩传递给执行件，使得该执行件具有某种运动和出力的功能，风机增速箱就是传动装置。传动装置可以分为：机械传动装置，液压传动装置，电气传动装置等。而机械传动按其原理分为啮合传动与摩擦传动，具体分为链传动、带传动、齿轮传动、蜗杆传动四类9。根据风力发电机组的工作环境以及传动特点，一般采用的都是齿轮传动。 齿轮机构用以传动空间中任意两轴 之间的运动和动力，它具有传递功率范围大、效率高、传动比准确、使用寿命长、工作安全可靠性特点，是现代机械中应用最广泛的一种传动机构。齿轮传动的方式分为：闭式传动、半开 式传动和开 式传动三种方式10。由于风力发电机工作环境恶劣，一般采用的是闭式传动以满足润滑要求。增速器是安装在原动 件和机构之间的独立的传动装置，用以增加传速减小相应的力矩。增速器是风机发电机组中的重要组件，承担着调速、改变运动形式、动力和分配与传递等功能。3 我国风力发电现状及发展趋势近年来，我国风电产业发展势头强劲，2009年中国新增风电装机容量为1380.3万KW，超越美国成为全球新增风电装机容量最多的国家。2009年中国是全球累计风电装机容量仅次于美国的国家，累计风电装机2580.5万KW，2010年，全球每新安装3台机组，就有一台在中国，当年新增风电装机容量1892.8万KW，累计风电装机容量为4473,3万KW，超越美国成为全球新增和累计风电装机容量最多的国家11 从全世界来看，风力发电主要发展趋势：在风力发电机中，由于新型材料的运用、设计水平的进步、控制技术的改进等，使得风力发电机正朝着结构简单、容量大、适应性好、稳定性高、发电效率高、寿命长、智能化程度高和低成本方向发展。单机容量大型化。为降低风力发电单位造价及成本，世界各国争相研制大功率风力发电机，兆瓦级风力发电机组己成为国际市场上的主流产品;柔性结构的运用。采用柔性叶片和柔性塔架，可降低材料的消耗和最大限度的吸收振动、减轻动载荷、明显的降低风力发电机的生产成本。变速变桨调节会成为世界主流技术。风力发电将成为主要替代能源之一。在欧洲，到2006年风电发电量占总发电量的3%，预计到了2020年将会达到12%，到2030年会达到30%。所以我们有理由相信在不久，风力发电将成为世界主要的替代能源之一。参考文献1.Bimal K. Bose. Energy, environment, and advances in power electronics. IEEE Trans. Power Electronics, 2000,15(4):688-701.2 能源领域组, 能源领域, 科技发展“十五规划”和 2015 年远景研究. 1999.3.包耳.风力发电技术发展现状J.可再生能源杂志,2004,(2):1215.4. 郑黎明，姜桐.大型水平轴风力机动态分析.机电工程，1998(2):34365.风速和风级数的对应关系豆丁网6. 刘忠明, 段守敏, 王长路. 风力发电齿轮箱设计制造技术的发展与展望J.机械传动.2006,30(6):1-6.7. 张曙. 风电及其设备制造J. 现代制造.2010.39:24-25.8. 林鹤云 , 郭玉敬 , 孙蓓蓓等 . 海上风电的若干关键技术综述 J. 东南大学学报 .2011,41(4):882-888.9. 东北电力技术.世界风电产业发展趋势J,东北电力技术学院期刊，2009.10. 徐锦康.主编.机械设计.北京：高等教育出版社.2003.11.周超，朱熀秋，魏杰，周令康，黄振跃 .能源研究与信息,2012,28(2):69-75毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告开题报告：一、课题的目的与意义；二、课题发展现状和前景展望；三、课题主要内容和要求；四、研究方法、步骤和措施 开 题 报 告1、 课题的目的与意义 风能是清洁的可再生能源取之不尽用之不竭。在所有新能源、可再生能源利用技术中风力发电是技术最成熟、最具规模开发和商业发展前景的方式。发展风电对于改善能源结构、保护生态环境、保障能源安全和实现经济的可持续发展等方面有着极其重要的意义。大力发展风电这已经成为世界上的共识。能源是国民经济发展的重要物质基础和人类生活必需的物质保证。我国人口众多但资源相对缺乏在全面建设小康社会的进程中国民经济持续快速发展能源需求将不断增长我国将面临严峻的能源供应问题。 我国能源面临最突出的矛盾是国内优质能源供应不足。受国内石油资源限制2010年我国石油进口量将达到1.6亿吨2020年将增加到2.2亿吨3.6亿吨。2010年后石油对外依存度将超过50到2020年石油对外依存度将达到5268。我国天然气需求增长旺盛进口天然气数量也将迅速增长。即使按目前预计的能源进口量2020年仍将有至少2亿吨标准煤的能源缺口如果要减轻我国对石油和天然气进口的依赖2020年的能源缺口将为4亿吨5亿吨标准煤可再生能源将作为主要的替代能源之一而风力发电则是可再生能源技术发展重点。风能是不需要开采、运输、不产生任何污染的清洁可再生能源。而且1台单机容量1000千瓦的风机与同容量火电装机相比，每年可减排二氧化碳2000吨 、二氧化硫10吨 、二氧化氮6吨。仅2007年, 全球940亿瓦风机容量就将减少 二氧化碳排放12200万吨，相当于20个大型燃煤发电站的排放量。 我国发展风电的必要性近期体现在以下几方面 满足能源供应。 促进地区经济特别是西部地区的发展。 改善中国以煤为主的能源结构。 促进风机设备制造业的自主开发能力和参与国际市场竞争能力。 减少温室气体排放。 在解决老少边地区用电、脱贫致富方面发挥重大作用。 减少温室气体排放。2、 课题发展现状和前景展望 我国的风力发电始于20世纪50年代后期，在吉林、辽宁、新疆等省建立了单台容量在10kW以下的小型风力发电场，但其后就处于停滞状态。到了20世纪70年代中期以后，在世界能源危机的影响下，特别是在农村、牧区、海岛等地方对电力迫切需求的推动下，我国的一些地区和部门对风力发电的研究、试点和推广应用又给予了重视与支持，但在这一阶段，其风电设备都是独立运行的。直到1986年，在山东荣城建成了我国第一座并网运行的风电场后，从此并网运行的风电场建设进入了探索和示范阶段，但其特点是规模和单机容量均较小。到1990年已建成4座并网型风电场，总装机容量为4.215兆瓦，其最大单机容量为200千瓦。在此基础上，风力发电从1991年起开始步入了逐步推广阶段，到1995年，全国共建成了5座并网型风电场，装机总容量为36.1兆瓦，最大单机容量为500千瓦。1996年后，风力发电进入了扩大建设规模的阶段，其特点是风电场规模和装机容量均较大，最大单机容量为1500千瓦。据中国风能协会最新统计，2007年中国除台湾省外新增风电机组3,144 台。与2006 年相比，2007年当年新增装机增长率为145.8，累计装机增长率为126.6。2008年又新增风电装机容量630万千瓦,新增容量位列全球第2,仅次于美国. 截至2008年底总装机容量达到1215.3万千瓦,同比增长106% ,总装机容量超过了印度,位列全球第4,同时跻身世界风电装机容量超千万千瓦的风电大国行列.2007年中国除台湾省外累计风电机组6458 台，装机容5890兆瓦。截至2010年底，我国新增风电装机1600万千瓦，累计装机容量达到4182.7万千瓦，均居世界第一，其中3100万千瓦装机实现并网发电。 我国风能资源比较丰富。根据全国第2次风能资源普查结果,中国陆地风能离地面10米高度的经济可开发量2.53亿千瓦, 离地面50米估计可能增大一倍。近海资源估计比陆地上大3倍,10米高经济可开发量约7.5亿千瓦,50米高约15亿千瓦 。 我国的风力资源主要分布在两大风带: 一是三北地区(东北、华北和西北地区)。包括东北3省和河北、内蒙古、甘肃、青海、西藏、新疆等省区近200千米宽的地带, 可开发利用的风能储量约2亿千瓦, 约占全国可利用储量的79%。该地区风电场地形平坦, 交通方便, 没有破坏性风速, 是我国连成一片的最大风能资源区, 有利于大规模地开发风电场。二是东部沿海陆地、岛屿及近岸海域。冬春季的冷空气、夏秋的台风, 都能影响到沿海及其岛屿, 是我国风能最佳丰富区, 年有效风功率密度在200瓦/平方米以上。如台山、平潭、东山、南鹿、大陈、嵊泗、南澳、马祖、马公、东沙等, 可利用小时数约在7000至8000小时。这一地区特别是东南沿海,由海岸向内陆丘陵连绵, 风能丰富地区仅在距海岸50千米之内。另外, 内陆地区还有一些局部风能资源丰富区。 从上述风力资源分布情况来看, 中国有相当大的地区有着丰富的风能资源, 具有很大的开发利用价值, 商业化、规模化的潜力很大。三、课题主要内容和要求1、课题主要内容 （1）风力发电机传动系统的设计； （2）增速箱零部件的建模； （3）风力发电机增速箱的虚拟装配； （4）建立风力发电机增速箱的运动仿真模型。2、课题主要要求（1）.按要求设计风力发电机的传动系统；传动系统参数的计算。（2）.完成齿轮的建模、轴的建模、行星架的建模、轴承的建模、增速箱箱体的建模、增速箱的虚拟装配。（3）.完成文献综述、开题报告及毕业设计说明书的撰写工作。四、研究方法、步骤和措施1、查阅资料，翻译英文资料查找设计所需的资料，资料的内容要有深度，要具有参考意义。2、熟练掌握设计所需的内容复习以前所学设计有关的专业知识，并熟练的运用到设计中去。还要按设计所需要求运用CAXA2013 NX UG10.0等软件绘制风力电机增速箱及其零件的三维（二维）模型图（平面图）。3、 设计内容（1）设计风力发电机的传动系统；（2）增速箱各零部件的建模；（3）完成风力发电机增速箱的虚拟装配；（4）建立风力发电机增速箱的运动仿真模型。5、具体设计步骤（1） 宣布设计任务，明确课题任务及要求，收集、阅读有关资料（2） 调查研究，分析课题，完成开题报告（3） 实习（4） 增速箱传动系统设计：a）确定传动系统方案 b）传动系统参数计算 c）零部件强度校核 （5） 增速箱的建模：a）增速箱零部件建模 b）增速箱虚拟装配 c）增速箱的运动仿真（6） 整理资料，撰写设计、计算说明书 （7） 毕业答辩 毕 业 设 计 题 目： 大型风力发电机增速箱传动系统设计 与运动仿真 学 院： 2017年6月1日诚信声明. 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得湖南工程学院应用技术学院和其它教育机构的学位和证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所作的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了感谢。 签名：_ 日期：_关于论文使用授权的说明本人完全了解湖南工程学院应用技术学院有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南工程学院应用技术学院可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经湖南工程学院应用技术学院认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。(保密的论文在解密后应遵守此规定)签名：_ 指导老师（签名）：_ 日期：_ 目 录摘 要IAbstractII第1章绪 论11.1研究的背景11.2国内外研究现状21.2.1国内研究现状与发展趋势21.2.2国外研究现状及发展趋势31.3研究的目的与内容41.3.1研究的目的41.3.2研究的内容4第2章 兆瓦级风力发电机增速箱设计62.1 传动方案的确定62.2 传动系统参数计算82.2.1传动比和分配传动比及齿数的确定82.2.3 传动系统的齿轮参数确定102.2.4 轴的尺寸和结构确定122.3零部件强度校核12第3章 增速箱零部件的建模1731齿轮的建模173.1.1 外啮合直齿圆柱齿轮建模173.1.2 外啮合斜齿圆柱齿轮建模203.1.3 内齿圈的建模213.2 轴的建模223.2.1 中心轴的建模223.2.2 第I级输出轴的建模223.2.3 第II级输出轴的建模233.3 行星架的建模233.4 轴承的建模243.5 增速箱箱体的建模24第4章 增速箱的虚拟装配254.1 装配简介254.2 装配约束264.3 传动系统装配274.3.1 行星轮系装配274.3.2 第I级定轴系装配284.3.3 第II级定轴系装配304.3.4 传动系统总装配3044 总装配31第5章 增速箱的仿真及运动分析335.1 增速箱的仿真335.1.1 设置环境的确定335.1.2 定义运动副345.1.3 运动仿真355.2 齿轮传动各部件运动分析36致 谢47参 考 文 献48大型风力发电机增速箱设计仿真及模态分析摘 要：风力发电机组是将风能转化为电能的一种动力机械，它的特点是用叶片捕捉风能使其产生转动。然而转速非常低不足以达到发电机的输入要求，所以需要增速箱来达到发电的要求。由于风速的随机性特点，使得齿轮箱传动系统长期处于较为复杂的变载荷作用下，从而产生振动，这些振动将会引起齿轮箱传动系统内部结构的损坏，进而降低了齿轮箱传动系统的稳定性。因此设计高效可靠的齿轮传动系统就是我国风电行业发展的关键。本文是通过对风力发电机组传动系统的分析和研究，根据国内外的研究现状，对风力发电机组的核心部件增速箱进行设计。本文提出的是一种混合式风力发电机增速箱，由一级行星轮系和两级平行定轴系组成。确定方案之后，对增速箱虚拟样机、仿真、整机动力分析、虚拟样机及虚拟环境等方面进行较系统和深入的研究。通过UG7.5软件构建精确的虚拟样机模型和建立准确的虚拟装配关系，利用相关有限元分析软件，对危险部件进行了强度校核。根据系统动力学分析结果，对传动方案的合理性进行了进一步的论证。关键词：风力发电机；增速箱；仿真；UG；虚拟样机Large wind generator growth box design simulation and modal analysisAbstract： Wind turbine is one of the types of the wind energy into electrical energy machinery, its characteristic is captured on blade wind make its produce rotation. However, speed is very low enough to meet the input requirements of generator, so need to growth of box to meet the needs of power generation. At present, the capacity of generator can achieve megawatt。Because growth in the wind generator is very important parts, so it is also one of the highest link failure rate, and the wind power industry in our country is difficult to conquer technical points. Due to the stochastic characteristics of wind speed, makes the gearbox transmission system under complex variable load for a long time, resulting in a vibration, the vibration will cause damage of the internal structure of the gear transmission system, and thus the stability of the gear transmission system. So the design of efficient and reliable gear transmission system is the key to the development of wind power industry in our country.This article is based on the analysis and research of the wind turbine drive system , according to the domestic and foreign research present situation, the core components of wind turbine - growth box design. Proposed in this paper is a kind of hybrid wind turbines growth box, level by level of planetary gear train and two parallel fixed axis gear train components. Sure after, to the growth in cases of virtual prototype, the simulation and dynamic analysis, the virtual prototype and virtual environment was studied systematically and in-depth. Through UG7.5 software to build the virtual prototype model of accurate and establish accurate virtual assembly relationship, using the finite element analysis software, the intensity of dangerous parts.The results of the system dynamics analysis on the rationality of the transmission scheme of further argument. Key：Wind turbines；Growth in the box；The simulation；UG; The virtual prototypeII第1章 绪 论1.1 研究的背景随着社会经济飞速的发展，能源的消耗逐年增长，然而能源和环境的问题日趋严峻。而石油资源日益枯竭，燃煤、核能等资源又存在大量环境污染和安全隐患，因此寻找新的可再生清洁能源、改善世界能源结构就成为了世界各国的首要任务之一。风能作为众多新能源里的最易得到的而且清洁无污染可以再生，已逐步受到了全世界的重视。自然界中的风能资源极其巨大，据相关资料显示：地球上风能总量能达到13000亿千瓦。如果我们能够充分的利用其百分之一的能源，就可以满足我们社会能源的需求。 风能它是太阳能转化的一种形式，在地球上广泛存在。而风力发电机作为利用风能的主要形式受到全世界的关注，随着风力发电技术的逐渐成熟，风力发电产品质量得到了很大的提高，同时随着风力发电成本的逐渐降低，风电作为最具有竞争力的新型能源，不仅能保障能源的供应安全，实现能源来源的多样化，同时还对经济增长，控制大气污染和减排温室气体有着非常重要的作用。 在风力发电系统中，风力发电机齿轮箱作为一个重要的机械传动部件之一，主要功用是将风力发电机齿轮箱在风力作用下所产生的动力传递给发电机并使其得到相应的转速，其性能好坏直接决定了风力发电机性能的好坏。根据国际风能大会提供的统计数据，风力机齿轮箱的失效率占到风电系统是效率的12%。随着风力发电机组的逐渐大型化，在兆瓦级发电机组中，最流行的增速机构是由行星轮系和定轴系不同的组合，以此来达到驱动发电机发电。虽然最近出现由风轮直接驱动多级发电机的形式和混合的传动形式，然而在现在现有的技术条件下，二者的成本要高于齿轮箱增速。而且，其工作在变载荷的恶劣工况下，并处于高空架设，维护成本的逐渐提高，对齿轮箱系统的稳定性要求也越来越高。由于风力的随机性特点，叶片对齿轮箱随机性载荷的作用引起了齿轮箱系统的振动，这些振动导致了齿轮箱传动系统的疲劳损坏，降低了齿轮箱系统的稳定性，增加了维护成本。为了减少由振动引起的齿轮箱系统的故障，提高系统的稳定性，因此，对齿轮箱传动系统进行动力学研究是非常重要的。随着风力发电行业的迅速发展，装机容量的提高，人们对齿轮箱系统的要求也在不断提高，这就使得更为准确的研究齿轮箱系统动力学特性和优化设计变得越来越重要。1.2 国内外研究现状1.2.1 国内研究现状与发展趋势我国的风力资源十分丰富，风能的总储存量大约为40亿千瓦，装机总容量进入世界风力发电规模前列，紧跟欧美地区传统风力发电产业。但2012年中国新增安装风电机组7872台，装机容量12960MW，同比降26.5%，这是自2011年以来连续第二年风电新增装机增速下滑。此前国内风电装机容量保持多年高速增长。2011年，由于国内风机产能过剩，加上政策调整，风力发电市场开始逆转。截至2012年年底，中国已建成的海上风力发电项目共计389.6MW，是除英国、丹麦以外海上风电装机容量最多的国家。根据中国资源综合利用协会可再生能源专业委员会和国际环保组织绿色和平两家机构最新发布的中国风电发展报告2010预测:2020年，中国风电累计装机可以达到2.3亿千瓦，相当于13个三峡电站;总发电量可以达到4649亿千瓦时，相当于取代200个火电厂。与此同时，受国际风电发展大型化趋势的影响我国大型风电企业也开始进入风电装备大型化的竞争行列之中。2009年我国在多兆瓦级(2MW)风电机组研制方面取得了新的成果，如金风科技股份有限公司研制的2.SMW和3MW风电机组以投入试行。此外，我国 华锐、金风、东汽、海上风电等企业已经开始研制单机容量为SMW的风电机组，我国开始全面迈进MW级风电机组的研制领域。然而，风机制造行业也面临着质量过关等问题。虽然在我国风力发电事业上发展如此迅猛，但其生产设备长期依赖进口，在自主开发风力发电机方面还比较落后，特别是兆瓦级、大功率等发电机组的核心技术领域更是基本属于空白。国内各大主要风力发电厂的生产机组基本全部是引进国外设备，部分国产机组也是以仿制国外产品为主，核心技术领域仍然是缺乏，设计水平以及实验水平与国外先进技术相比还是比较的落后，而且不同地域的风况存在较大的差异，因此也就造成了仿制的风力发电机组不适合地域的环境，进而加速了设备的维护成本和资源的浪费等问题。所以单纯的仿制是不能解决我国风力发电机设计水平较差，那么就必须提高我国风力发电机的设计水平和研究水平，根据我国的地形特点，设计出具有我国特点的自主知识产权的风力发电核心设备，使得我国在风电发电行业越走越好。1.2.2 国外研究现状及发展趋势在世界风力发电飞速发展的历程中，19世纪末期，丹麦首先研制了风力发电机组，并建立了世界上第一个风力发电站。一个世纪以来，世界各国开始不断地研制类型各异的发电机组。欧洲风力发电在世纪之交可为独领风骚，突飞猛进。到2010年，欧洲可再生能源的发电量要翻一番，即从1998年占欧洲电能需求量的7%提高到。西班牙以250万KW的新增装机容量成为欧洲新增装机的国家，累计装机容量达到1910万KW。根据全球风能委员会(GWEC)公布的数据显示，如图2.1和2.2所示，2011年全球风能总装机容量为240GW，比2010年多43 GW ，2009年为159GW，2008年为121GW。欧洲、北美和亚洲成为全球风力发电装机主要的集中地。亚洲后来居上，从2009年开始新增装机容量超过北美，成为了世界新增装机容量最多的地区，2011年继续领先。风电产业在其他发展中国家也有了新的发展，比如印度、巴西、墨西哥以及北非。根据现阶段的趋势可以看出，未来不久，风力发电在发展中国家的发展速度将会超过发达国家。图21全球近年来风电总装机图图2.2 全球2010累计装机前10位国家（单位：MW）从全世界来看，风力发电主要发展趋势：在风力发电机中，由于新型材料的运用、设计水平的进步、控制技术的改进等，使得风力发电机正朝着结构简单、容量大、适应性好、稳定性高、发电效率高、寿命长、智能化程度高和低成本方向发展。单机容量大型化。为降低风力发电单位造价及成本，世界各国争相研制大功率风力发电机，兆瓦级风力发电机组己成为国际市场上的主流产品;柔性结构的运用。采用柔性叶片和柔性塔架，可降低材料的消耗和最大限度的吸收振动、减轻动载荷、明显的降低风力发电机的生产成本。变速变桨调节会成为世界主流技术。风力发电将成为主要替代能源之一。在欧洲，到2006年风电发电量占总发电量的3%，预计到了2020年将会达到12%，到2030年会达到30%。所以我们有理由相信在不久，风力发电将成为世界主要的替代能源之一。1.3 研究的目的与内容1.3.1研究的目的本文以2000KW风力发电机为例，通过设计一种新型多级混合式增速器，利用虚拟样机技术，研究风力发电系统中行星齿轮增速器的动力学特性，实现整机动力学仿真，从而改进设计方法，实现提高增速器各项性能的目标并实现风力发电装置虚拟工作环境的构建。1.3.2研究的内容本文的主要研究内容包括以下几个方面：（1）兆瓦级风力发电系统增速箱设计：风力发电机组工作的基本原理是风力推动叶片转动产生相应的转速，再由增速箱传递给发电机并使其产生电能。本文结合UG7.5建模，设计出一种新型混合式增速箱。该增速箱是由一级行星轮系和两级平行轴轮系组成，结构安全可靠。（2）增速箱虚拟样机的构建：根据设计方案，利用UG7.5软件构建虚拟样机，并对各零件进行合理约束，为下一步有限元分析和动力学分析提供模型。(3) 增速箱的仿真：根据设计的数据进行虚拟样机的仿真。第2章 兆瓦级风力发电机增速箱设计机械系统的传动是将动力源或某个执行的速度、力矩传递给执行件，使得该执行件具有某种运动和出力的功能，风机增速箱就是传动装置。传动装置可以分为：机械传动装置，液压传动装置，电气传动装置等。而机械传动按其原理分为啮合传动与摩擦传动，具体分为链传动、带传动、齿轮传动、蜗杆传动四类。根据风力发电机组的工作环境以及传动特点，一般采用的都是齿轮传动。齿轮机构用以传动空间中任意两轴 之间的运动和动力，它具有传递功率范围大、效率高、传动比准确、使用寿命长、工作安全可靠性特点，是现代机械中应用最广泛的一种传动机构。齿轮传动的方式分为：闭式传动、半开 式传动和开 式传动三种方式。由于风力发电机工作环境恶劣，一般采用的是闭式传动以满足润滑要求。增速器是安装在原动 件和机构之间的独立的传动装置，用以增加传速减小相应的力矩。增速器是风机发电机组中的重要组件，承担着调速、改变运动形式、动力和分配与传递等功能。考虑风机发电的要求传动比大、结构紧凑、效率高等特点，本文采用的是一级行星轮系加两级平行定轴系的传动结构形式。2.1 传动方案的确定 通常风速是不确定性时大时小，所以风轮的转速是比较的低（18r/mim-40r/mim）,远远达不到发电机所需要的发电的转速要求，因此就必须通过齿轮箱来进行增加转速，因此齿轮箱也称为增速箱。大概可以分为定轴系传动齿轮传动和行星轮齿轮系传动。定轴系传动齿轮结构简单，维护安装比较容易，造价比较低廉等特点，但是其传动效率不明显，传动比较小承载能力较小等缺点。另一种则是行星轮齿轮传动，具有传动比大，体积较小，质量较小，承载能力大、效率稳定等特点，当然缺点就是造价比较高，结构复杂，维护和安装的要求高。根据上述情况可以提出混合的方式来进行设计。经过排选和分析提出以下三种方案可以参考。方案1：一级的行星轮系传动+两级的定轴线齿轮传动图2.1 一级行星两级定轴方案2：三级定轴系齿轮传动图2.2 三级定轴系传动方案3：两级行星轮传动+一级定轴系齿轮传动图2.3 两级行星一级定轴综上所述，比较各个方案可知：1）方案1 有定轴系齿轮传动结构简单和行星轮传动的传动比大、工作平稳等优点，它通过一级的行星齿轮传动把大转矩降下来，再用两级结构相对简单的平行轴齿轮传动，既经济又实用。2）方案2 结构简单，但对于给定的设计参数，可能设计出来的几何尺寸过大，传递的转矩较小，满足不了大功率、大转矩的传动系统的要求，而且平稳性不好，有较大的冲击。3）方案3 结构紧凑，但由于行星齿轮传动内部结构复杂，造价昂贵，用两级行星齿轮传动不太经济适用。通过上述三个方案的比较，因此选择第一种方案比较的合理。2.2 传动系统参数计算2.2.1传动比和分配传动比及齿数的确定 传动比的分配应该考虑下各级传动的传动比应在合理范围内，不超出允许的其最大值，符合各种传动形式的工作特点，并且结构紧凑，应注意各级传动件尺寸，结构匀称合理。表 2.1 原始参数要求额定功率2MW增速比52-95输入转速18r/min-40r/min输出转速1400r/min-1700r/min分度圆压力角20模数8-16根据原始数据可知该系统的总传动比为： 在此传动系统中行星传动选的是NGW型行星齿轮传动，推荐传动比为3-9。为确保其稳定性，行星轮数目为3，期传动范围为：。由此，初选分配行星轮机构中行星轮的级数。初步选取行星轮系的传动比为:。查重载行星传动常用齿数搭配表可知:各个齿轮的齿数取 (中心轮)=21 (内齿圈)=91 则行星轮则行星齿轮传动比为：后面两级定轴系齿轮传动比为：两级定轴系斜齿轮传动两级传动比分配为：取初选低速轴的小齿轮齿数 则与之相配的大齿轮齿数： 取 则第二级斜齿轮轴传动的小齿轮齿数：与之相配的大齿轮齿数2.2.2传动系统的运动和参数计算行星轮传动机械效率：（取） （2-1）公式中： 发动机的额定功率为：P=2 MW 取发电机和齿轮箱总效率为0.92。则各 轴的转速：输入轴（行星架）： I轴（中心轴）：第I级平行定斜齿轮轴：第II级平行定斜齿轮轴：因此可以得出各 轴的功率：第II级斜齿轮传动： 同理可以得出其他轴功率第I级斜齿轮传动功率为2016.22 KW；中心轴传动功率为2103.07 KW；输入轴功率为2190.07 KW；其扭矩为：中心轮轴：第I定轴： 第II定轴：2.2.3 传动系统的齿轮参数确定1）齿轮模数确定 在满足齿轮弯曲强度的条件下，选择较小的模数可增大齿轮副的重合度，减少滑动率，也可以减少齿轮的切削量，降低制造成本。但制造和安装的质量问题增大了轮齿折断的危险性，因此实际使用模数常常要选择较大的。模数的选择应符合GB1357的规定，也就是按照标准模数系列表中，优先选取第一系列的模数。按照国际规定，并参照手册以及经验公式，本文中第一行星轮系传动取m=16，第二行星轮传动系取m=14，高速级齿轮传动取二m=8 2）定轴系轮传动：按齿面接触强度计算，即 (2-2)查机械设计书中的表和图确定公式内的各计算数值得:； ； ； ；取： 代入（2-2）中；则第I级斜齿轮传动小齿轮分度圆直径初选螺旋角 m=14同理：第II级斜齿轮 取m=83）齿轮几何尺寸计算标准中心距由于考虑到行星齿轮传动各齿轮安装的问题，最好能控制它们的螺旋角刀在8-10这个范围。a=452.40mm-454.91mm 取 a=455mm中心轮，行星轮，内齿圈的分度圆直径分别为：齿宽 取b=375mm（齿宽系数取 ）4）定轴系齿轮几何尺寸（a）齿轮副 初取因此：a=800.79mm 取 a=800mm齿轮副1 、4的分度圆直径分别为：齿宽 mm 取b=340mm（b）齿轮副 初取则 a=527,46mm 取a=525mm齿轮副4 、5的分度圆直径分别为：齿宽 各级齿轮组具体数据如下表2-1表2-1各级齿轮数据表 数据 轮系齿数模数齿宽（mm）分度圆直径(mm)齿顶圆直径(mm)齿根圆直径(mm)螺旋角行星轮系 太阳轮 21 16375336386296 0 行星轮 35 16375560592520 0 内齿圈 91 16375145614241496 0一级定轴轮系 大齿轮Z4 90 14340126012881225 13 小齿轮Z4 21 14340294322259 13二级定轴轮系 大齿轮Z5 103 8230824840804 12 小齿轮Z5 25 8230200216180 122.2.4 轴的尺寸和结构确定1）初步计算轴径d查机械设计里表计算公式： （2-3）式中：P轴所传递的功率，单位KW；n轴的传速，单位r/min；A由轴的许用切应力所确定的系数，其值可查有关资料。行星架（输入轴）： 取=520mm；中心轴： 取第I级斜齿轮： 取=180mm第II级斜齿轮： 取 =112mm 2）轴的结构设计设计轴的结构时，既要满足强度的要求，也要保证轴上零件的定位、固定和装配方便，并有良好的加工工艺性所以轴的结构一般都做成阶梯形。阶梯轴的径向尺寸(直径)的变化是根据轴上零件受力情况、安装、固定及对轴表面粗糙度、加工精度等要求而定的。阶梯轴的轴向尺寸(各段长度)则根据轴上零件的位置、配合长度及支承结构确定。2.3零部件强度校核 由于风力发电机组具有工作环境恶劣、受力情况复杂等特点。因此，与一般传动机构相比，除了要满足机械强度条件外，还应满足极端温差条件下的一些机械特性，如低温抗脆性、低膨胀收缩率等。对于传动部件而言，一般情况下不采用分体式结构或者焊接结构，齿轮毛坯尽可能采用轮辐轮缘整体锻件形式以提高承载能力。齿轮采用优质合金钢锻造制取毛坯己获得良好的力学特性。表2.2列出本文所设计的增速器各传动部件的材料及力学性能表2.2 各传动部件材料及力学性能传动件材料热处理接触强度（MPa）弯曲强度（MPa）加工精度太阳轮20CrMnTi渗碳淬火，齿面硬度5660HCR15004805级行星轮内齿圈42CrMo调质，齿面硬度HBS2607203206级斜齿轮20CrMnTi渗碳淬火，齿面硬度5660HCR15004805级2.3.1行星轮系齿轮的强度计算1）齿面接触疲劳强度校核计算接触应力：齿面接触应力的基本值：许用接触应力：强度条件应满足：式中：使用系数；动载系数；一接触强度的齿向载荷分布的系数；与均载机构有关的系数；一接触强度计算的行星轮间载荷分配不均衡系数；材料弹性系数；未跑合齿向载荷分布系数；一接触强度的尺寸系数；一接触强度的齿间载荷分布系数；一接触强度计算重合度系数；一接触强度计算螺旋角系数；疲劳极限；安全系数；计算接触强度的跑合影响系数；一接触强度计算的寿命系数；节点区域系数； 粗糙度系数； 润滑剂系数；- 速度系数；工作硬化系数；综上可以算出：， ， 。所以齿轮副接触疲劳是安全的。2）轮齿弯曲疲劳强度校核计算齿根弯曲应力：许用弯曲应力：齿根弯曲应力基本值：强度条件应满足：式中：一接触强度； 计算弯曲强度时运转周期的齿向载荷分布系数 计算弯曲强度时的跑合影响系数；与均载机构有关的系数；弯曲强度计算的齿向载荷分布系数；弯曲强度计算的重合度系数；弯曲强度计算的尺寸系数；相对齿根圆角敏感系数；弯曲强度计算的齿间载荷分布系数；弯曲强度计算的行星轮间载荷分配不均衡系数；齿顶时的齿形系数；系数；角系数；极限；试验齿轮的应力修正系数；强度计算的寿命系数； 相对齿根表面状况系数；同理可以算出：， ，。不难看出： 弯曲疲劳强度安全。2.3.2 定轴系齿轮的强度计算1）斜齿面接触疲劳强度校核计算斜齿轮接触疲劳强度：接触疲劳许用应力：= ； 强度条件：式中：的接触疲劳强度极限；疲劳寿命系数；疲劳强度安全系数；载荷系数；使用系数；载 动系数；载荷分配系数；载荷分布系数；区域系数；弹性影响系数；u传动比；轮端面重合度；b齿宽；d分度圆直径；由此可得： ， . 所以定轴 的接触疲劳强度是安全的。 2）斜齿轮弯曲疲劳强度校核计算；斜齿轮轮齿弯曲疲劳强度：弯曲疲劳许用应力：强度条件：式中：弯曲疲劳强度极限；一弯曲疲劳寿命系数；一弯曲疲劳强度安全系数；系数；轮齿形系数；轮应力校正系数；角影响系数。根据上诉资料可以得出：、。 , 所以斜齿轮轮齿弯曲疲劳强度是安全的。第3章 增速箱零部件的建模计算机辅助设计开始之前，一般都是由物理模型延伸出产品，物理模型是通过将原产品按照一定的比例进行缩小或者扩大，以便代替实物的外形、运动、力学性能实验等属性测试。随着计算机的辅助设计技术（CAD）的发展和广泛的应用，逐渐替代了造价昂贵，耗时的物理模型。相比物理模型，计算机辅助技术（CAD）更加高效、低廉、高效更加适合现在产品设计，科学技术的发展。虚拟产品建模，是一种三维数字化模型工程技术，不仅仅能够在外观上展现出相似，而且可以实现运动仿真，分析出实物的受力情况，运动情况。虚拟建模不仅大大减少了产品的生产周期，也减少了开发人员的工作量，降低生产成本，更好的优化产品设计，从而提高了企业在市场上的竞争力。 本文采用的软件Siemens PLM Software公司下的三维软件UGNX7.5。它可以实现产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段。它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。它在诞生之初主要基于工作站，但随着PC硬件的发展和个体户的迅速增长，在PC上的应用取得了迅猛的增长，已经成为模具行业三维设计的一个主流应用。31齿轮的建模 齿轮传动是现代机械中应用最广的一种传动形式，其优点是：瞬时比传动比恒定，工作平稳，传动准确可靠，可传递空间任意两轴之间的运动和动力，适用的功率和范围广，传动效率高，工作可靠性高，使用的寿命长，外廓尺寸小，结构紧凑，承载能力大，因此符合风力发电增速箱设计的条件。 齿轮的一些重要参数分度圆直径、齿数、模数、3.1.1 外啮合直齿圆柱齿轮建模 打开UG10.0(Unigraphics NX 10.0简称，以下出现均为简称)，点击新建弹出新建模型对话框，输入新建文件名，如图31所示。图31 模型的三维建模进入建模界面，选择点击【柱齿轮建模】命令，点击【创建齿轮】进行齿轮的创建，然后一次点击直齿外啮合滚齿确认。如图32所示图3-2 齿轮参数对话框然后进入渐开线圆柱齿轮参数对话框，根据计算出的数据一次输入模数、齿数、齿宽、压力角，齿轮建模精度默认然后确实，如图33所示为行星轮的计算参数，然进行【拉伸】，拉伸一个直径为R=360的圆柱体(轴承的外圈直径)进行求差，得到行星齿轮轮的三维模型，如图35所示。图33 齿轮参数输入图34 齿轮模型图35行星轮齿轮的三维模型3.1.2 外啮合斜齿圆柱齿轮建模 外啮合斜齿轮圆柱齿轮的建模与，直齿圆柱齿轮的画法一样，不同在于需要一个角度，如图36所示，为斜齿轮的参数。然后创建齿轮轴孔、键槽及腹板特征，均采用拉伸方式产生，选择草图，绘制轴孔键槽及腹板圆，然后完成草图，进行到边圆，如图37所示，为斜齿轮的三维模型，对应的是图38，为的三维模型图36 Z齿轮三维模式图37 斜齿轮的三维模型图38 斜齿轮三维模型3.1.3 内齿圈的建模内齿轮的齿厚相当于外齿轮的齿间宽，内齿轮的齿间宽相当于外齿轮的齿厚。内齿轮的齿廓也是渐开线，但其轮齿的形状与外齿轮不同，外齿轮的齿廓时外凸的，内齿轮的齿廓则是内凸的。内啮合齿轮也分为直齿和斜齿，虽然与外啮合齿轮构造不同，但在构建过程中基本方法大体一致。如图39所示，为内齿圈的三维模型。 图39内齿圈的三维模型3.2 轴的建模 轴作为风力发电增速箱中的关键零件，其结构特征是回转体组合形式，它是一种通用零件，不但特征尺寸变化，而且结构也不固定，各种特征的有无，以及它们之间的组合方式都是随机出现的，要建立不同结构的轴零件，即便如此，也不能满足所有轴结构的参数化需求，因此，在本文中，仅针对风力发电增速箱中轴的特征建模，以满足增速箱系统参数化的需求。3.2.1 中心轴的建模 中心轴是行星传动系统中的输出轴，其输出端通过平键与齿轮进行约束，输入端采用齿轮柱，从而减少扭矩。如图310所示，为中心轴的三维模型。310 中心轴三维模型3.2.2 第I级输出轴的建模风力发电机增速箱的第I级输出轴，如图311所示。图311 第I级定轴三维模型3.2.3 第II级输出轴的建模 第II级输出定轴，也是该系统的高速轴输出轴，其三维结构图如312所示。图312 第II级定轴三维模型3.3 行星架的建模 作为支撑行星轮的构件，行星架承受着最大的转矩，其结构应该在保证传递设计动力的同时应尽量，重量轻、刚性好、便于加工和装配，如图313所示。图313 行星架的三维模型3.4 轴承的建模风力发电增速机构中轴承是连接箱体和轴之间的连接件，轴承在机械设计中属于标准件，其结构较为复杂，不同型号的轴承其结构和参数均不相同，在三维设计中，为了在风力发电增速机构参数系统中方便开发，故而将其简化建模，如图314所示。图314轴承三维模型3.5 增速箱箱体的建模 箱体作为增速箱的重要组成部分,其主要功能是支撑齿轮传动系统正常稳定运转,同时也具有吸振,阻止箱体内噪声向外辐射的作用,箱体也是薄弱环节之一，所以箱体的设计要根据以上数据和模型的位置关系设计。如图315所示图315增速箱箱体的三维模型第4章 增速箱的虚拟装配虚拟现实技术是虚拟样机开发的一项重要技术支持，它使工程设计人员通过多种交互方式，在虚拟环境中更加真实的感知虚拟样机，有效的提高了虚拟样机的真实性、可操纵性。融合了虚拟现实技术的虚拟样机各方面真实感更强，对于技术人员来说，其仿真数据具有更大的参考价值。符合实际设计行为特征的三维人机交互技术、具有真实触觉效果的实时力觉生成与绘制技术、实时碰撞检测技术、可装配性评价技术、复杂结构产品的动力学仿真技术、以及协同虚拟装配技术等组成了虚拟样机的关键技术。在上述技术中，虚拟装配技术是虚拟样机技术的一个主要组成部分，它高效、快捷构建虚拟样机的保证。一个完整的数字协同装配系统应用了碰撞检测、构建虚拟场景、协同装配过程中的任务分解与处理、多通道自然交互技术等多项技术，本节中将主要介绍虚拟样机协同装配中具有特殊需求的若干关键技术，即面向虚拟样机协同装配的体系架构，协同装配过程中的任务分解与处理以及虚拟装配中的多通道自然交互技术。 装配设计是产品设计的最后一个环节，面对的是实现产品功能的整体机构，对装配设计的优劣会影响到产品的成本和质量。产品的设计过程中，虚拟装配在计算机中具有很高的可视化程度，可以比较直观的看到仿真的装配过程，可以及时发现设计中出现的问题和不足，这样很大程度上缩短了产品的开发周期，同时降低了产品的开发成本。 4.1 装配简介 装配就是将零部件按照技术规定顺序组合起来，并达到使用目的的一个过程。前一章完成了对风力发电增速机构的零件建模，在本章中将建模完成的零件，通过约束并按照一定的顺序将各个零件组合在一起，完成风力发电增速机构的装配。 传统的装配设计是自底向上的，将零件按照一定的方式组合。这种装配构造技术是最初工程中最为常用也是最为基本的。然而在设计的最后己经存在的零件最终决定着装配体的构造，如图41所示。 在兆瓦级风力发电增速机构中，采用模块装配方式，最后进行总装，即轴组件的装配和行星系统的装配分别进行，最后将轴组件和行星系统统一装配。图41 装配方式4.2 装配约束 装配约束用于在装配的中定位组件，可以指定一个部件相对于装配体中另外一个部件（或特征）的方式和位置，UGNX 7.5 中装配约束的类型包括接触、对齐和中心等。每个组件都有唯一的装配约束，这个装配约束由一个或者多个约束组成。每个约束都会限制组件在装配体中的一个或几个自由度，从而确定组件的位置。用户可以在添加的过程中添加装配约束，也可以在添加完成后添加约束。如果组件的自由度被全部限制，可称为完全约束；如果组件的自由度没有被完全限制，则称为欠约束。如图42所示为UGNX 7.5中的装配约束。图42 装配约束接触对齐：该约束用于两组件，使其彼此接触或对齐。同心：该约束用于定义两个组件的圆形边界或椭圆边界中心重合，并使边界的面共面。距离：该约束用于设定两个接触对象间的最小3D距离。固定：该约束用于将组件固定在其当前位置，一般用在第一个装配元件上。平行：该约束用于使两个目标对象的矢量方向平行。垂直：该约束用于使两个目标对象的矢量方向垂直。拟合：该约束用于定义将半径相等的两个圆柱面拟合在一起。对确定孔中销或螺栓的位置很有用。胶合：该约束用于组件“焊接”在一起。中心：该约束用于使一对对象之间的一个或者两个对象居中，或使一对对象沿另一个对象居中。角度：该约束用于约束两对象间的旋转角。4.3 传动系统装配4.3.1 行星轮系装配以行星架为绝对中心，然后添加组件行星轮通过【同心】约束使得与行星轴孔同心如图43所示。再添加组件行星轴之后，添加内齿圈通过约束与齿轮接触，且与行星架对齐，如图44所示。图43 行星架与行星轮装配图44 周转轮系的装配接下来就是将中心轴通过约束进行装配，整个行星轮系如图45所示图45 行星轮系总装配 4.3.2 第I级定轴系装配 定轴系的装配和上述所说的行星轮系的装配步骤是一样的，通过约束装配按照顺序依次装配如图46,47,48所示图46 第I级定轴装配图47第I级定轴装配图48 第I定轴系的装配4.3.3 第II级定轴系装配 以第II定轴 为绝对原点，依次进行装配如图49,410所示。图49 输出轴装配图410 第II定轴系装配4.3.4 传动系统总装配 根据上面的虚拟装配，对传动系统进行总装配如图411所示。图411 传动系统总装配44 总装配 在完成了零件建模，各传动系统的虚拟装配，紧接着就要对各个模块整体虚拟装配，这是风力发电增速机构整体建模的最后一步。与组件装配的过程一样，对增速机构的总体装配，需要将各个部件进行选择和整合，按照一定的顺序进行装配，如图412所示。为了更加清楚的看清传动系统装配与箱体的装配情况可以点击【编辑对象显示】命令将透明度调低点，如图413所示。图412 风力发电机增速箱的总装配图413 总装配图第5章 增速箱的仿真及运动分析本文中设计的风力发电机增速箱是风力发电机组重点的主要传动部件，因此对其主要传动系统进行动力学分析是十分必要的。本文选择目前学得最好的UG NX 7.5软件来完成动力学仿真。在风力发电机机组传动过程为叶轮通过输入轴将动力传入增速齿轮箱，转速在齿轮箱内放大后传递至发电机。由于增速器壳体固定在基座上，载荷传递不存在失真的情况，故将其简化剔除。在UG中将简化后的模型导出为NX sim格式，生成一个后缀名为.XT的文件。5.1 增速箱的仿真5.1.1 设置环境的确定 打开UG NX 10.0软件，将上章所述的虚拟装配总装配三维图打开，由于增速箱箱体载荷不存在失真的情况，所以可以将其隐藏。然后点击运动仿真环境，如图51所示。图51 运动仿真环境然后选择【连杆】命令，选择各种部件为连杆，但是轴承选为固定连杆，因为轴承在这里带表位置关系，如图52所示。确定好各个连杆后环境确定好，就可以进行下一步运动副的确定。图52 连杆的确定5.1.2 定义运动副 1）定义行星架运动副：行星架在工作的时候是绕着固定的轴旋转，因此行星架与地面定义一个旋转副。风能通过叶片把动能传递给行星架，因此行星架也为驱动件点击【驱动】对话框，给一个恒定转速18r/min.如图53所示。图53 2）定义行星轮运动副：行星轮在工作状态下自传之外还需要公转，因此需要定义一个旋转副。 3）定义内齿圈运动副：行星轮系中，内齿圈与行星轮啮合时，内齿圈与行星架之间需要定义一个旋转副。由于内齿圈工作的时候相对于地面是固定的，故需要给一个驱动与行星架的方向相反，这样就
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