風力發電機偏航齒輪箱、變槳齒輪箱結構分析及優化設計（結題報告）-最終版
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- 1項目的研究目的
風力發電機偏航齒輪箱和風力發電變槳齒輪箱是......機械廠的兩類重要產品，在同其它企業的同類產品對比中發現，上述產品無論在結構上還是加工工藝上，都有改進的必要。但原設計沒有相關重要零部件的詳細的強度和剛度分析計算報告，使得對產品的結構和加工工藝進行優化缺乏必要的依據。針對上述情況，......機械廠委托......對兩種齒輪箱進行分析計算，達到以下研究目的：
1）通過對風力發電機偏航齒輪箱和風力發電變槳齒輪箱的關鍵零部件的強度和剛度分析，為產品的生產和優化提供計算依據；
2）在原設計方案的基礎上，提出兩種齒輪箱結構設計的優化方案，從而提升其使用性能，改進加工工藝，降低生產成本。
2項目的研究內容
1）風力發電機偏航齒輪箱、變槳齒輪箱的齒輪承載能力計算和分析；
2）針對現有變槳齒輪箱、偏航齒輪箱的結構，建立齒輪箱箱體、行星架及軸等零件的有限元分析模型，并進行三維有限元分析，確定其位移場、應力場；
3）基于有限元分析結果開展優化設計工作，對齒輪箱箱體、行星架及軸等零件進行重分析，提出減小零部件尺寸及重量的可行方案。
4）在進行樣機生產試驗過程中，對設計進行必要的修改。
3項目的分析方法
本項目在實施過程中，將經典的機械設計方法和有限元法相結合，發揮各自的優勢，快速準確的對齒輪、行星架、箱體等關鍵零部件進行分析，從而為結構優化提供計算依據。
目 錄
1 項目的研究目的 1
2 項目的研究內容 1
3 項目的分析方法 1
4 風力發電機偏航齒輪箱分析及優化 2
4.1 技術要求 2
4.2 傳動方案 2
4.3 齒輪強度計算 3
4.3.1 齒輪受力分析 3
4.3.2 齒輪疲勞強度計算結果 6
4.3.3 第四級太陽輪和行星輪靜強度計算結果 13
4.4 輸出軸計算 14
4.5 輸出軸花鍵計算 17
4.6 箱體有限元分析 18
4.7 第四級行星架有限元分析 21
4.8 改進建議 24
4.9 結構改進后的分析計算 29
4.9.1 輸出軸軸承 29
4.9.2 輸出軸花鍵 30
4.9.3 輸出軸 30
4.9.4 第四級行星架 33
4.9.5 輸出座 37
4.9.6 箱體連接螺栓 42
4.10 結論 43
5 風力發電機變槳齒輪箱分析及優化 45
5.1 技術要求 45
5.2 傳動方案 45
5.3 齒輪強度計算 46
5.3.1 齒輪受力分析 46
5.3.2 齒輪疲勞強度計算結果 47
5.3.3 第三級太陽輪和行星輪靜強度計算結果 52
5.4 輸出軸計算 53
5.5 軸承計算 56
5.5.1 最大輸出載荷時軸承壽命計算 56
5.5.2 正常輸出載荷時軸承壽命計算 57
5.6 箱體有限元分析 58
5.6.1 箱體有限元模型 58
5.6.2 計算結果 59
5.7 行星架有限元分析 61
5.7.1 行星架有限元模型 61
5.7.2 一級行星架有限元分析 62
5.7.3 二級行星架有限元分析 64
5.7.4 三級行星架有限元分析 67
5.8 改進建議 70
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