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毕业设计（论文）开题报告1.5MW双馈式风力发电机组传动系统设计 齿轮箱 系 部： 专 业： 学生姓名： 指导教师： 开题时间： 2015 年 3 月 11 日一、总体说明在开题报告中要求给出你对课题的理解，类似的研究在国内外的进展情况，你对系统设计的初步设想，主要需要解决的技术难题和解决思路，同时应给出课题的时间安排。二、开题报告内容1毕业设计（论文）课题的目的、意义、国内外现状及发展趋势2课题主要工作（设计思想、拟采用的方法及手段）3完成课题的实验条件、预计设计过程中可能遇到的问题以及解决的方法和措施4 毕业设计（论文）实施计划(进度安排)5 参考文献三、撰写要求1报告字数不少于3000字2报告内容一律用A4纸打印3. 上交时间为毕业设计第三周周末。一、毕业设计（论文）课题的意义、国内外现状及发展趋势(可加附页)课题研究的目的和意义：风能是新能源的重要组成部分，今后的发展潜力很大，根据有关研究表明，在未来10年我国风电装机容量是目前风电装机总量的10倍左右。如此规模的发展潜力，也使风能行业成为当前产业的发展趋势。十二五规划对风能行业的扶持力度之大是前所未有的。风力发电机组通常安装在荒郊、野外、海边等环境较恶劣的地方，而齿轮箱又安装在机组塔架上狭小的机舱内，距地成几十米之高，常年受极端温差与酷暑严寒的影响，是引起风力发电机组故障的主要因素之一。同事故障期常出现在发电高峰期。由于环境恶劣、交通不便等，随之齿轮箱的维修成本大大提高，严重影响到风唱的经济效益。所以，对于齿轮箱的可靠性和寿命是人们关注的焦点。与其他工业齿轮箱相比， 由于风电齿轮箱安装在距地面几十米甚至一百多米高的狭小机舱内，其自身的体积和重量对机舱、塔架、基础、机组风载、安装维护费用等都有重要影响。因此，减小外形尺寸和减轻重量显得尤为重要。同时，由于维修不便、维修成本高，通常要求齿轮箱的设计寿命为20 年，对可靠性的要求也极其苛刻。由于尺寸和重量与可靠性往往是一对不可调和的矛盾，因此风电齿轮箱的设计制造往往陷入两难的境地。总体设计阶段应在满足可靠性和工作寿命要求的前提下，以最小体积、最小重量为目标进行传动系统设计方案的比较和优化；结构设计应以满足传递功率和空间限制为前提，尽量考虑结构简单、运行可靠、维修方便等因素。由于叶尖线速度不能过高,因此随着单机容量的增大,齿轮箱的额定输入转速逐渐降低,兆瓦以上级机组的额定转速一般不超过20r/min。另一方面,发电机的额定转速一般为1500或1800r/min,因此大型风电增速齿轮箱的速比一般在75100左右。为了减小齿轮箱的体积,500kW以上的风电增速箱通常采用功率分流的行星传动;500kW1000kW常见结构有2级平行轴+1级行星和1级平行轴+2级行星传动两种形式;兆瓦级齿轮箱多采用2级平行轴+1级行星传动的结构。由于行星传动结构相对复杂,而且大型内齿圈加工困难,成本较高,即采用2级行星传动,也以NW传动形式最为常见。目前,国际上生产风电齿轮箱的公司主要有Renk、Flender、Hansen Transmission等,国外内齿圈大多采用渗碳淬火磨齿的斜齿轮,以提高行星传动的强度,减小该级的尺寸和重量。国内外研究现状： 我国在结构件的加工和装配精度等方面从重要性认识到装备水平都与国外先进水平有一定的差距。高品质、高可靠性风电齿轮箱的获得，除了先进的设计技术和必要的制造装备外，离不开制造过程每一个环节的严格质量控制。国外兆瓦级风电齿轮箱是随着风电机组的开发而发展起来的，RENKFLENDER 等风电齿轮箱制造公司采用将先进的设计技术与试验测试相结合的方法，大大提高了产品的经济性和可靠性。我国的风电齿轮箱行业自2007 开始进入快速发展的轨道，以南京高速齿轮箱有限公司为代表的齿轮箱厂或是增强自身的研发能力，或是扩大自身的产能。尽管如此，我国风电齿轮箱仍是风电设备国产化中的薄弱环节。虽然多数厂家通过各种渠道与国外先进的设计公司进行合作，但在设计的水平，经验的积累和人才的储备方面仍需不断的努力。在风电齿轮箱设计标准方面，由于风电齿轮箱容量的发展，零部件的设计标准已经不能适应大功率化的要求， 大功率齿轮箱的最新经验对新标准的发展起到了重要作用。备受关注的IEC614004已经公布，从中国风能协会主办的讲座上获知，IEC61400 4 参考了新的标准，在有些被证明非常重要的章节增加了内容， 相对于ISO81400-4，增加了不同传动链形式的细节，考虑了更多的失效情况，在载荷计算的步骤上增加了更多信息，考虑了特殊运行状态进行设计，使载荷情况能覆盖所有运行条件。相对于GL Guideine，IEC61400-4 增加了背景信息，比GL要求的条件更严格。可以预见，随着相关设计标准的公布，风电齿轮箱设计技术将随之进一步发展。二、课题预期目标及主要工作（设计思想、拟采用的方法及手段）课题预期目标及主要工作： 在风力发电在我国迅猛发展的这几十年里，随着运行时间积累，发现在风力发电机的液压，监控，机械传动等几大系统中，传动系统中的齿轮箱的故障率最高，并且是更换维修最贵的部件之一。据统计，风电齿轮箱的损坏在风电机组运行出现的故障中占据了很大比重，有的风力发电厂齿轮箱损坏率高达4050%，与其他工业齿轮箱相比，风电齿轮箱安装在距地面几十米甚至一百多米的狭小机舱内，其维修不便，维修成本很高，要求有较高的可靠性和较长的寿命。因此，高可靠性风电齿轮箱的设计制造技术成为风力机快速发展的主要与其他工业齿轮箱相比，风电齿轮箱安装在距地面几十米甚至一百多米的狭小机舱内，其维修不便，维修成本很高，要求有较高的可靠性和较长的寿命。因此，高可靠性风电齿轮箱的设计制造技术成为风力机快速发展的主要瓶颈。本次设计课题为“1.5MW双馈式风力发电机组传动系统设计”齿轮箱是风力发电机组的一个重要的机械部件，其主要功用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。拟采用的方法及手段 对齿轮箱进行了分析、设计，并对其主要传动零件进行设计计算及强度校核。了解和掌握行星齿轮箱在实际使用过程中出现的问题，特别是受力比较比较严重的零件，比如轴、齿轮等，对其强度和刚度，寿命及稳定性有比较高的要求。在理论分析、计算的基础上，保证其危险零件的传动要求，选择最佳传动方案，使所设计出来的齿轮箱结构紧凑，性能可靠，达到最优结构设计。通过设计出的齿轮箱后，提高叶轮的转速，实现大功率发电的要求，从而能够最大限度的利用风能,最后运用AutoCAD软件绘图和Pro.e软件进行三维建模。三、预计设计过程中可能遇到的问题以及解决的方法和措施设计中可能遇到的问题： （1）资料搜集不够齐全，对风力发电技术不够了解；（2） .参数设置的不准确，在校核计算中出现错误；（3） 制图软件使用不熟练，所画图纸存在不足或不当；（4） 系统控制方面的知识欠缺，控制部分的设计不够详细；（5） 设计说明书的编写不合要求。解决的方法和措施：（1） 购买相关材料，认真学习；借阅尽可能多的图书，学习相关的专业知识；熟悉风力发电机组偏航系统、塔筒和基础的现状和发展趋势。（2） 理解传动系统齿轮箱的工作原理，涉及到参数设置时参照已有设计或者请教指导老师。（3） 熟悉Auto CAD的二维制图技巧，以便完成各零件图和装配图的绘制；抓紧学习三维实体绘图软件，争取做出实体图。（4） 尽可能掌握某一自动系统控制方法，完成系统控制中的软件部分。 （5） 在编写设计说明书时，严格按照相关格式要求编辑。认真总结分析设计过程中所做的笔记，核实参数，运用专业术语，规范详实地编写设计说明书。四、进度安排时间(按院进程周数)设 计 内 容第一、二周下达设计任务，学生查阅、整理相关资料，完成开题报告。完成专业外语翻译工作第三周根据设计要求拟定设计原则和设计大纲第四、五周风力发电机组的性能分析、计算与校核第六、七周风力发电机组设计结构设计、对标准元器件的选型；部件结构及装配图CAD绘制第八、九、十周学习三维软件，绘制部件3D视图第十一周针对定制大纲，有针对组织和整理材料，完成机组设计，修改及审查论文，进行毕业设计答辩五、参考文献【1】 能源研究会.能源领域，科技发展“十五规划”和2015年研究前景，1999.【2】 姚兴佳，宋俊，等.风力发电机组原理与应用M.北京:机械工业出版社,2009【3】 风力发电齿轮箱设计制造技术的发展与展望_刘忠明【4】 风力涡轮机-第4部分：风力涡轮机变速箱的设计要求.【5】 专业的机械传动零部件设计、优化、分析及系统的仿真软件.六、指导教师意见指导教师签名： 年 月 日
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