风力机独立变桨距执行机构虚拟设计及仿真.doc

摘要:风能作为一种可再生能源，是重要的战略替代能源，受到我国以及世界各国的重视。 本文主要进行风力机风轮的转速，对提高风能利用率、后续机械能到电能转变提供实验条件，具有重要意义。

由于风电机单个机组容量越来越大，风力发电技术的变桨距控制系统因其高效性和实用性正受到愈来愈多的重视。作为现代风电机组的一个重要组成部分，独立变桨距机构对兆瓦级风电机组的性能有着很大影响。本论文的主题是风力机变桨距系统及其执行机构的研究，首先介绍了风力发电机的组成结构和运行原理，主要涉及到如下内容：

利用风力机空气动力学原理和桨叶受力情况阐述变桨距调节原理，制定了变桨距控制策略。通过对叶片的载荷计算分析，采用Pro/E软件建立变桨距机构的三维实体模型，并进行了装配。

通过分析验证了本设计能够满足变桨距机构变桨的设计要求。

关键词 风力机；变桨距控制；独立变桨距；设计

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 课题来源、研究背景及意义-1

1.1.1 课题来源-1

1.1.2 研究背景-1

1.1.3 研究意义-1

1.2 国内外研究现状-1

1.2.1 世界风力发展-1

1.2.2 我国风力发电发展现状-2

1.2.3 桨距机构的选择-2

1.3主要研究内容-3

1.3.1研究方法技术路线-3

2 风电机变桨距机构的基本原理-4

2.1 风力机的工作原理-4

2.2 风力机空气动力学-5

2.2.1 贝兹理论-5

2.2.2 风能利用系数Cp-6

2.2.3 风力机的桨叶受力-7

2.3 风力机变桨距控制策略的研究-8

2.3.1风速低于额定风速-8

2.3.2 风速高于额定风速-9

2.3.3 独立变桨距控制原理-10

3 独立变桨距机构设计-11

3.1 变桨距叶片的载荷计算-11

3.1.1 离心力矩M-11

3.1.2 重力矩M-13

3.1.3 弹性力矩M-13

3.1.4 摩擦力矩M-13

3.1.5 变桨距系统单桨叶所受的总负载力矩M-13

3.2 基于伺服驱动的独立变桨距机构传动方案-14

3.2.1 伺服电机的选型-14

3.2.2 齿轮减速箱设计-14

3.3齿轮的设计-16

3.3.1传动装置的总传动比及其分配-16

3.3.2各轴的转速计算-16

3.3.3各轴的输入功率计算-16

3.3.4各轴的输入转矩计算-16

3.3.5直齿轮副的设计-17

3.3.6锥齿轮副的设计-22

4 独立变桨距机构实体建模、装配及仿真-27

4.1 Pro/E简介-27

4.2 零部件的建模-27

4.2.1直齿轮的建模-28

4.2.2锥齿轮的建模-33

4.3独立变桨距机构装配-36

4.4运动仿真-37

4.4.1.进入机构模块-37

4.4.2添加伺服电动机-37

4.4.3定义初始条件-38

4.4.4定义分析-38

结论-40

致谢-41

参考文献-42