1. 研究目的与意义

在当今世界持续不断的能源紧张中，新能源的利用是必不可少的，利用新能源是人类社会文明进步的表现，也是科学技术发展和环保理念增强的体现。风能是一种清洁、廉价的可再生资源，是新能源的重要组成部分，现在风能技术的发展也非常成熟，经济可行性高，今后的发展潜力很大，国家对风能行业的扶持力度之大也是前所未有的。现在中国海上风电装机容量逐年攀升，在“双碳目标”的能源战略布局下，大型海上风电机组得到进一步的发展。但是要发展深远海风资源，风电机组的制造、运行、维护成本是亟待突破的难题。

就目前而言，风力发电占全国发电总量少，仅仅只有百分之一左右，但我国有着丰富的风力资源，发展风力发电的潜力很大。但因我国气候、地理条件的差异，使得对风机的需求也多样化，目前国产的风电机组较难满足风电市场。加强对风力发电齿轮箱的优化设计，可以提高我们的齿轮箱自主开发水平，缩小与国外风电技术的差距，提高我们的自主创新能力。加快发展风力资源，不但可以缓解我们所面对的能源短缺问题，减少环境污染，同时也可以增加一定的就业机会，实现经济、社会的可持续发展。

为了提高风力发电效率、降低发电成本，风电机组需要向增加单机功率、减轻整机质量和提高机组的可靠性的方向发展。本课题旨在研究风电机组齿轮箱的优化设计，在满足可靠性和工作寿命要求的情况下，总体结构设计以最小体积和重量为目标，并结合考虑结构简单、运行可靠和维修方便等因素。

2. 研究内容和预期目标

随着海上风电逐渐向深远海域进军，智能化超大容量机组的发电优势和经济性优势将进一步突显。风机齿轮箱作为海上风电机组运行中的关键部件，采用多级行星传动，传动比适中；传动系扭矩、弯矩解耦，齿轮箱纯扭矩工作，齿轮箱与发电机集成，无联轴器，可靠性更高。

本课题的主要研究内容是对风力发电机组齿轮箱传动方案的设计优化，以确定最小体积作为优化的目标，对传动结构进行优化设计，确定其参数。并对其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，特别是对于那些受力较为严重的零件，比如轴、齿轮等，其强度，寿命及稳定性都有比较高的要求。在理论分析、计算的基础上，保证其危险零件的传动要求，选择最佳的传动方案，使得设计出的齿轮箱结构紧凑，可靠性高。

预期目标：在满足增速比的条件下，优化设计出结构紧凑的齿轮箱，能够更加有效地利用箱内空间；装配精度高、可靠性高；空载重量较轻，能便于运输与吊装；充分发挥出风电机组的发电效率，大限度的利用风能。并完成包括装配图、各零件图的绘制和说明书的书写，达到目标工作量。

3. 研究的方法与步骤

拟采用研究方法：

（1） 查阅相关文件，收集资料、确定课题方案，为进一步设计打下基础。

（2） 通过文献的阅读及其他相关资料，了解风电机组齿轮箱的结构构成。

4. 参考文献

[1] 机械设计，孙志礼主编，东北大学出版社，2000；

[2] 材料力学，刘鸿文主编，高等教育出版社，1991；

[3] 机械制图，大连理工大学工程画教研室编，高等教育出版社，1993；

5. 计划与进度安排

1) 2024-12-10～2024-2-20查阅文献资料，进行文献综述，翻译英文文献。

2) 2024-2-20～2024-3-20撰写开题报告，进行海上风电机组齿轮箱整体结构设计。

3) 2024-3-21～2024-4-10查阅相关资料，完成海上风电机组齿轮箱体积最小的结构优化设计。