1湖南科技大學(xué)2014屆畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題 目 5MW風(fēng)電齒輪增速箱設(shè)計 (一級行星輪系 )作者姓名 李經(jīng)緯 學(xué)號 1103010505 所學(xué)專業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化1、研究的意義：近年來，隨著人們對風(fēng)力發(fā)電越來越重視，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展。目前，水平軸風(fēng)力發(fā)電機在風(fēng)力發(fā)電中仍占據(jù)重要位置，而由于風(fēng)電齒輪箱的故障率較高，風(fēng)電齒輪箱設(shè)計制造的關(guān)鍵技術(shù)一直是困擾我國乃至世界風(fēng)電快速發(fā)展的重要因素，特別是隨著風(fēng)力機單機容量的不斷增大，大型風(fēng)電齒輪箱設(shè)計制造需要考慮的因素越來越多。風(fēng)電機組在運行過程中，齒輪箱往往過早損壞，其原因主要是風(fēng)電齒輪箱軸承在復(fù)雜載荷作用下的壽命難以估算，導(dǎo)致軸承過早損壞，另一方面，盡管目前對軸承壽命的計算方法繁多，但并沒有能準(zhǔn)確評估現(xiàn)代軸承壽命的計算方法。此外，對風(fēng)電齒輪箱的強度計算方法和復(fù)雜載荷的處理也不盡完善。因此，對大型風(fēng)電齒輪箱裝置展開系統(tǒng)、深入的分析研究對風(fēng)電的發(fā)展具有重要意義。風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展促成了風(fēng)電裝備制造業(yè)的繁榮，風(fēng)電齒輪箱作為風(fēng)電機組的核心部件，倍受國內(nèi)外風(fēng)電相關(guān)行業(yè)和研究機構(gòu)的關(guān)注。但由于國內(nèi)風(fēng)電齒輪箱的研究起步較晚，技術(shù)薄弱，特別是兆瓦級風(fēng)電齒輪箱，主要依靠引進國外技術(shù)。因此，急需對兆瓦級風(fēng)電齒輪箱進行自主開發(fā)研究，真正掌握風(fēng)電齒輪箱設(shè)計制造技術(shù)，以實現(xiàn)風(fēng)機國產(chǎn)化目標(biāo)。2、國內(nèi)外現(xiàn)狀：目前我國兆瓦以上風(fēng)電此輪增速箱多依賴國外廠商供應(yīng)，成本居高不下，不利于風(fēng)電市場進一步大規(guī)模開發(fā)，風(fēng)電技術(shù)的國產(chǎn)化是我國發(fā)展風(fēng)電領(lǐng)域正在面臨的重要問題。而風(fēng)電增速箱又是風(fēng)電機組的核心部件，是瓶頸技術(shù)。風(fēng)電增速箱的結(jié)構(gòu)往往受機組選型的限制。國內(nèi)研制出的風(fēng)電齒輪箱多是對國外產(chǎn)品的單一仿制。由于國內(nèi)外的風(fēng)況、氣候不同，風(fēng)電場使用保養(yǎng)水平、原材料以及制造安裝水平都不一樣，大部分進口或國產(chǎn)齒輪箱都運行不足三年而停機或者大修。原因有很多其中設(shè)計落后是最重要一方面。國內(nèi)風(fēng)電齒輪箱的發(fā)展前景廣闊，但是起步晚、技術(shù)落后。機遇與挑戰(zhàn)并存。在設(shè)計的過程中綜合考慮體積、質(zhì)量、可靠性、經(jīng)濟性、安全、實際結(jié)構(gòu)、熱處理、工作壞境等因素，指導(dǎo)生產(chǎn)實踐沒事我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)當(dāng)前發(fā)展的要務(wù)。3、存在的問題：雖然我國風(fēng)力發(fā)電事業(yè)發(fā)展很迅猛，我國也已經(jīng)進入風(fēng)電大國的行列。但是其生產(chǎn)設(shè)備卻長期依賴進口，在自主開發(fā)風(fēng)力發(fā)電機等方面還比較落后。特別是像兆瓦級風(fēng)電機的齒輪傳動系統(tǒng)等技術(shù)領(lǐng)域還有待進一步發(fā)展。同時風(fēng)能一般分布在沿海的島嶼、交通不便的邊遠山區(qū)、地廣人稀的草原牧場以及遠離電網(wǎng)的邊疆。相比其他能源來講有著密度低、不穩(wěn)定、地區(qū)差異大的劣勢。這對我國風(fēng)電事業(yè)的發(fā)展也是一個巨大的考驗。2縱觀世界風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)將呈現(xiàn)如下發(fā)展趨勢：開發(fā)更先進的風(fēng)況分析系統(tǒng)研制大容量、高可靠性、低成本風(fēng)力發(fā)電機組以及輕量型、高可靠性的海上風(fēng)力發(fā)電機組；風(fēng)力發(fā)電方式將以陸上風(fēng)力發(fā)電為主，并積極拓展海上風(fēng)力發(fā)電。1、 研究目標(biāo)、內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題（根據(jù)任務(wù)要求進一步具體化）研究目標(biāo)： （1） 對齒輪箱選用合理的結(jié)構(gòu)、增速比和材料。設(shè)計質(zhì)量好、重量輕、空間體積小、運行穩(wěn)定的大容量風(fēng)電機組齒輪傳動系統(tǒng)。（2） 引用風(fēng)力機的風(fēng)輪葉片設(shè)計及塔架設(shè)計，從而完成整個風(fēng)力發(fā)電機的設(shè)計。主要內(nèi)容：本設(shè)計需要先了解風(fēng)電發(fā)電機及其傳動系統(tǒng)齒輪箱的工作原理和結(jié)構(gòu)特點，確定計算載荷，設(shè)計主要零部件（包括齒輪、軸承和主軸的設(shè)計），對各部件進行強度校核，潤滑與冷卻，完成風(fēng)電傳動部件齒輪箱的裝配圖及零件圖。最后，引用風(fēng)力機的風(fēng)輪葉片設(shè)計及塔架設(shè)計，從而完成整個風(fēng)力發(fā)電機的設(shè)計。進程：第一階段：開題階段 3月9日至3月20日，收集、查閱和整理設(shè)計資料，完成3000字的文獻翻譯，完成畢業(yè)實習(xí)報告和開題報告。第二階段：設(shè)計階段 3月231日-4月10日， 齒輪傳動系統(tǒng)方案選擇、傳動比分配，傳動結(jié)構(gòu)造型等整體方案設(shè)計與計算。第三階段：計算階段 4月13日至4月24日 齒輪、軸、軸承等關(guān)鍵傳動結(jié)構(gòu)件的設(shè)計計算，繪制零件圖。第四階段：繪圖階段 4月27日至5月 8日 傳動系統(tǒng)裝配圖繪制。第五階段：畢業(yè)答辯 5月11日至 5月22日 設(shè)計計算說明書的編制、整理、修改、定稿，準(zhǔn)備答辯解決的關(guān)鍵問題風(fēng)力發(fā)電機床系統(tǒng)主要是將能量由葉輪傳遞至發(fā)電機。傳動系統(tǒng)主要包括主軸、主軸承、齒輪箱、高速軸、聯(lián)軸器等部件。而本課題的主要部分是對風(fēng)電機傳動系統(tǒng)的設(shè)計，所以有可能遇到的主要問題：（1）準(zhǔn)確對傳動方案的分析；（2）確定齒輪箱的傳動比的分配；（3）對軸承的尺寸進行確定；（4）選擇合理的軸承類型； 3（5）對箱體和總體結(jié)構(gòu)的確定；（6）對箱體主要部件載荷的計算和校核； （7）確定冷卻溫度和潤滑系統(tǒng)； （8）對整個部件的裝配圖和零件圖的繪制；這些問題都是設(shè)計該風(fēng)機傳動系統(tǒng)的關(guān)鍵問題，在設(shè)計過程中，本人將通過查閱有關(guān)文獻資料和向老師咨詢的方法來解決。2、擬采取的研究方法、步驟、技術(shù)路線(1)查閱資料，熟悉國內(nèi)外風(fēng)電機及其傳動系統(tǒng)齒輪箱的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。(2)理解風(fēng)電傳動系統(tǒng)齒輪箱工作原理及結(jié)構(gòu)分析，確定齒輪箱總裝設(shè)計思路。(3)建立準(zhǔn)確的分析模型，準(zhǔn)確求解受載輪齒的載荷分布。 (4)完成主要零部件設(shè)計并進行強度校核。(5)繪制零件加工圖，選定加工工藝。 (6)編寫設(shè)計說明書。3、擬使用的主要設(shè)計、分析軟件及儀器設(shè)備主要設(shè)計、分析軟件：CAD軟件（繪制二維裝配圖和零件圖）儀器設(shè)備：本課題主要是對大容量風(fēng)電機組齒輪傳動系統(tǒng)設(shè)計，所采用的設(shè)備儀器是普通計算機。4、 參考文獻B：[1] 潘存云， 機械原理[M]、 長沙、 中南大學(xué)出版社、 2011 [2]、何顯富、風(fēng)力機設(shè)計、制造與運行 北學(xué)工業(yè)出版社 2009[3]、芮曉明、 風(fēng)力發(fā)電機組設(shè)計． 北京、 機械工業(yè)出版社 、2010 [4]、姚興佳、 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