风电增速器参数化设计研究及应用

摘要

当今世界经济的现代化在很大程度上受到能源的制约，而国际性的能源危机已经迫在眉睫。因此，清洁、高效、可再生的风能资源越来越受到重视。目前，与之相关的风电技术正处于快速发展的时期，而风电增速器作为风电机组的核心部件，受到了国内外风电相关企业和研究机构的格外关注。特别是随着风电齿轮箱的标准化以及系列化产品设计，建立其参数化设计系统，并在设计阶段对传动系统进行动力学分析以及参数优化设计，综合考虑结构简单、运行可靠等因素，实现对风电增速器快速设计，成为了研究的新趋势。
　　本研究以NGW和NW两种行星结构的风电增速器为研究对象，构建了风电增速器参数化设计系统。主要研究工作如下:
　　(1)对建立风电增速器参数化设计系统的关键技术进行了深入的研究，包括齿轮、花键参数等关键参数的处理方法、齿轮传动系统动力学基本模型及优化设计方法、基于SolidWorks的二次开发技术、API接口对象函数以及XML数据管理技术。
　　(2)采用集中参数法建立了两种常用结构(NGW和NW行星结构)的风电齿轮传动系统的动力学模型，考虑时变啮合刚度、啮合阻尼、啮合误差、支撑轴承刚度及阻尼等因素，导出了系统的振动微分方程;以齿数、模数、螺旋角、齿宽等齿轮的基本参数为设计变量，以传动系统的体积最小为目标，以可靠性和强度为约束条件建立传动系统的优化设计方案。
　　(3)研究了基于模板、利用SolidWorksAPI接口对象函数、通过尺寸驱动和程序驱动法建立标准件及非标准件的三维模型参数化设计技术;研究了基于模板的工程图视图比例调整、视图调整、尺寸调整等技术，对实现工程图的自动更新、设计出符合企业要求的工程图有重要的作用。
　　本研究主要使用的是C＃编程语言，辅以Python编程语言，并将XML作为数据存储，建立了界面友好的兆瓦级风电增速器参数化设计系统，对减少设计人员工作量、提高设计效率、保证设计质量具有重要的意义。