摘 要: 根据风力发电机齿轮增速箱的基本参数，推导出每个齿轮的轮齿的结构参数，用solidworks软件画出草图，得出特征图，并组装在一起，并进行简单的特征分析。这样做在设计、维修、培训上具有重要的意义。

　　关键词: 齿轮增速箱 模拟仿真

　　中图分类号: TP391. 72; TP31　文献标志码: A

　　1、概述

　　齿轮箱是风力发电机里最重要，也是最昂贵的部件。因此，选择质量可靠、运行良好的齿轮箱是提供高质量风机的关键。风力发电机组中的齿轮箱主要的功能是将风轮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。风轮的转速很低，远达不到发电机组的要求，必须通过齿轮箱齿轮副的增速作用来实现，故也将齿轮箱称之为增速箱。结合FL1500风机技术引进和国产化过程中积累的经验，我们用solidworks软件摸拟FL1500风机齿轮增速箱的工作原理及成图过程.

　　2、FL1500风机齿轮箱的结构

　　齿轮箱由如下极大部分组成[1]：

图1、 FL1500风机齿轮箱的结构 Fig 1. Gear box structure of turbine FL1500(1)传动轴(俗称大轴)：传动轴的作用就是将风轮的动能传递到齿轮机箱的齿轮副。FL1500 风力发电机组齿轮箱最大的特点就是将主轴置于齿轮箱的内部。这样设计可以使风机的结构更为紧凑、减少机舱的体积和重量、有利于对主轴的保护。

　　(2)箱体部分：箱体由三部分组成：前机体、中机体和后机体。齿轮箱的箱体承受来自风

　　作者简介：骞绍华，男，1972年1月出生于内蒙古宁城县，在内蒙古工业大学机械学院工作。娜日图，女，在内蒙古工业大学理学院工作。

　　轮的作用力和齿轮传动时产生的反作用力,并将力传递到主机架。箱体部分采用QT400 铸造而成，这种材料具有减震性和易于加工等特点。

　　(3)齿轮副：齿轮箱的增速机构——齿轮副，采用了两级行星和一级平行轴传动。采用行星机构可以提高速比、减小齿轮箱的体积。

　　3、齿轮箱的工作过程

　　齿轮箱主轴的前端法兰与风轮相连，风作用到叶片上驱动风轮旋转，风轮带动齿轮箱主轴旋转，从而主轴带动后面的增速机构开始运转。这样齿轮箱就把风轮所吸收的低转速、大扭矩的机械能转化成高转速、小扭矩的机械能传递到齿轮箱的输出轴上。齿轮箱的输出轴通过弹性联轴器与电机轴相连，驱动发电机的转子旋转，将能量输入给发电机。发电机将输入的动能转化成电能并输送到电网上。齿轮箱的工作流程如下：输入力—行星架—行星齿轮—太阳轴—低速轴齿轮—低速轴—中速轴—高速轴—输出力。

　　4、FL1500风机齿轮箱的部分技术参数[2-4]

　　FL1500风机齿轮箱类型：一级行星、二级斜齿，转速比：1：61.74，

　　外形尺寸：1200X 1500X 1200mm3，重量：4000-5500千克

　　我们本着尽可能使风机齿轮箱体积小，质量轻，传动比大，载荷大，抗磨损、抗疲劳能力强的原则进行设计风机齿轮箱，于是每一个齿轮的尺寸、载荷等就需要我们反复进行推算，直至得到一个合理的尺寸和载荷。

　　参考图1和公式d=mz，df=m(z-2.5),P=лm，h=2.25m ，a=(d1+d2)/2，i=d2/d1=z2/z1推算出各齿轮的结构参数，(其中d-分度圆直径，df-齿根圆直径，m-模数，P-齿距，z-齿数，h-齿高，a-中心距，i-传动比)[5]。

　　表1、齿轮增速箱一级行星齿机构各齿轮的参数

　　Table 1. The parameter of Turbine Gear growth boxes 齿轮 分度圆直径d 齿根圆df 模数m 齿距P 齿数z 齿高h 齿型 齿轮箱主轴 484 450 12 37.7 40 27 直齿 行星齿轮 456 426 12 37.7 38 27 直齿 行星副齿轮 200 174 12 37.7 17 27 直齿 太阳轴(粗) 228 198 12 37.7 19 27 直齿 太阳轴(细) 216 196 8 25.13 27 18 直齿 内齿轮 1140 1170 12 37.7 95 27 直齿 传动比：4.84

　　表2、齿轮增速箱二级行星齿机构各齿轮的参数

　　Table 2. The parameter of Turbine Gear growth boxes 齿轮 分度圆直径d 齿根圆df 模数m 齿距P 齿数z 齿高 齿型 太阳轴(细) 216 196 8 25.13 27 18 直齿 低速轴(细) 200 180 8 25.13 25 18 直齿 低速轴(粗) 315 302.5 5 15.71 63 11.25 斜齿 中速轴齿轮 91 77.5 5 15.71 18 11.25 斜齿 内齿轮 721 711 5 15.71 144 11.25 斜齿 传动比：3.46

　　表3、齿轮增速箱输出级各齿轮的参数

　　Table 3. The parameter of Turbine Gear growth boxes 齿轮 分度圆直径d 齿根圆df 模数m 齿距P 齿数z 齿高 齿型 中速轴齿轮(粗) 370 357.5 5 15.71 74 11.25 斜齿 高速轴齿轮 100 87.5 5 15.71 20 11.25 斜齿 传动比：3.7

　　总的传动比=4.84*3.462*3.70=61.96

　　5、齿轮增速箱的成图过程.

　　由表1，做出齿轮增速箱一级行星齿机构各齿轮的草图及特征图。

图2、齿轮箱主轴草图及特征图 Fig 2. Sketches and features of Gear box main axle 图3、行星齿轮草图及特征图 Fig 3. Sketches and features of Planet gear

　　图4、太阳轴草图及特征图

　　Fig 4. Sketches and features of Sun-axis

　　图5、一级行星齿机构内齿轮草图及特征图

　　Fig 5. Sketches and features of first- level internal gears

　　由表2，做出齿轮增速箱二级行星齿机构各齿轮的草图(略)及特征图。

　　图6、低速轴特征图 图7、中速轴特征图 图8、二级内齿轮特征图

　　Fig 6. Low-speed shaft Fig 7. Medium-speed shaft Fig 8. Second-level internal gears

　　由表3，做出齿轮增速箱输出级草图及特征图。

　　图9、输出轴(高速轴)草图及特征图

　　Fig 9. Sketches and features of high-speed shaft

　　由图2到图5我们可以组装出齿轮增速箱一级行星齿机构简易装配图. 如图9。

　　图10、齿轮增速箱一级行星齿机构简易装配图.

　　Fig 10. Assembly of the First level planetary teeth institutions

　　由图4、图6、图7、图8我们可以组装出齿轮增速箱二级行星齿机构简易装配图.如图11。由图2到图9我们可以组装成整个齿轮增速箱的装配图。如图12

　　图11、齿轮增速箱二级行星齿机构各装配图

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