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图1.2  水平轴风力发电机

垂直轴风力发电机在低风速场中获得更为普遍的应用是与其自身特点分不开的。相对于水平轴风力发电机，垂直轴风力发电机可以接受各个方向的来风，发电机的主轴一直按照设计的方向转动，且并不需要特别的迎风装置[4]。正是由于这样的特性，垂直轴风力发电机实现了在没有对风系统的情况下任何方向的来风都能发电的功能，这无疑是人们更乐意选择它的一个最重要原因。除此之外，它的风能利用率更高，大风时减速、停机都更加容易，产生的噪声小，效果比较好，市场应用前景更为宽阔[5]。

近些年，我国风电事业发展相当迅速，但是，目前大部分的核心设备和关键技术都需要从国外引进，过分依赖进口将严重制约我国风电事业的进一步发展。增速器齿轮箱恰恰是风力发电系统中的核心部件，据相关统计，增速器齿轮箱是风力发电系统中故障率最高的部件，同时也是我国风电行业最为薄弱的一个方面[6]。所以，风力发电系统中增速器的优化设计对我国风电事业的发展有着重大且现实的意义。文献综述

1.2  国内外研究现状和发展趋势

1.2.1  国外研究现状与发展趋势

1.2.2  国内研究现状与发展趋势

1.3  研究的目的与内容

1.3.1  研究的目的

我国在风电装备的设计与制造方面落后欧美发达国家太多，而增速器齿轮箱恰恰又是这些设备中故障率最高的，如何研发制造出高质量的增速器是我国风电行业面临的一大难题。虽然现在做的只是毕业设计，可能对这一行业的发展影响有限，但通过对增速器设计的整个过程的了解，提出一点自己的看法，这也是很有意义的。

1.3.2  研究的内容

本文的主要研究内容包括：

 （1）增速器传动方案的设计；

 （2）增速器传动参数和结构参数的设计；

 （3）主要传动零部件和结构件的选型和设计；

 （4）传动装置关键零部件的强度和寿命的计算与分析。

2  500kw垂直轴风力发电系统用增速器的参数设计

2.1  增速器的主要技术要求

 (1) 配套发电机功率：500kw；

 (2) 增速器传动比：1/100（输入转速10r/min，输出转速1000r/min）；

 (3) 传动形式：两级行星齿轮传动；

 (4) 结构形式：卧式；

 (5) 工作制：S1；

 (6) 润滑方式：强制润滑；

 (7) 工作寿命：20年。

2.2  传动方案的设计

结合以上的所有技术要求，确定传动方案为两级行星齿轮传动加一级平行轴圆柱斜齿轮传动。行星齿轮传动有多种形式，但考虑到需要增速，且传动结构要合理可行，最终确定的行星传动结构是行星架为主动件，太阳轮为从动件，齿圈固定。传动简图如图所示：

图2.1  传动简图

两级行星齿轮增速器均选用NGW型行星增速器，N代表内啮合，G代表公用的行星轮，W代表外啮合，其工作方式从型号上就一目了然，即内齿圈、公共使用的行星轮和中心太阳轮依次连接，进行传动。来!自~优尔论-文|网www.youerw.com

在低速级行星传动中，动力由行星轮系杆输入，多个行星轮能实现功率分流。该结构不算复杂，轴向尺寸较小，结构紧凑，传动比大，行星轮浮动，均载效果较好。

由于设计要求中整个增速器传动比比较大，若仅仅依靠两级行星齿轮传动来增速会达不到要求，所以加了一级平行轴圆柱斜齿轮传动，用来合理分配传动比，同时减小了振动，使输出更加平稳。 (责任编辑：qin)