第22卷第2期黑龙江八一农垦大学学报22（2）：40~432010年4月Journal黑of龙江八一农垦大学学HeilongjiangBayiAgriculturalUniversity报Apr.2010第22卷文章编号：1002-2090（2010）02-0040-04风力发电机齿轮传动系统动态优化设计方法黄文怡1，梁波2，户春影1，代洪庆1（1.黑龙江八一农垦大学工程学院，大庆163319；2.汉维风力发电成套设备(大庆)有限公司）摘要：以系统体积、重量最小和传动构件的扭转振动加速度最大值最小为目标函数，以传动构件的扭转振动加速度均方根值为动态性能约束，建立时变外载荷下系统的动态优化设计模型，采用混合离散变量优化方法进行优化。关键词：风力发电机；齿轮传动；动态优化设计文献标识码：中图分类号：TH132.41ADynamicOptimizationDesignoftheGearTransmissionSystemfortheWindTurbineHuangWenyi1，LiangBo2，HuChunying1，DaiHongqing1（1.CollegeofEngineering，HeilongjiangBayiAgriculturalUniversity，Daqing163319;2.HanWeiWindPowerEquipment(Daqing)Corporation)Abstract：Basedondynamicmodel，selectnumberofteeth，modulusandhelixangleetcasthedesignvariable，thedynamicoptimizationdesignmodeloftransmissionsystemofwindturbineisbuilt，whichaimsatreducingthetotalmassandreducingthevibrationlevel.Keywords：Windturbine；Geartransmissionsystem；Dynamicoptimizationdesign风能是一种清洁的永续能源，与传统能源相比，决定了对其系统的优化设计，既要从其动力学特性风力发电不依赖外部能源，没有燃料价格风险，发电出发，又要从减少重量/体积的要求出发，本文在机械成本稳定，也没有碳排放等环境成本；此外，可利用系统动态优化设计理论的基础上，建立了1.5MW风的风能在全球范围内分布都很广泛。正是因为有这力发电机齿轮传动系统的动态优化设计模型。优化些独特的优势，风力发电逐渐成为许多国家可持续目标函数为传动系统体积/重量最小和振动加速度峰发展战略的重要组成部分。风电产业的飞速发展促值最小。成了风电装备制造业的繁荣，风电齿轮箱作为风电风力发电机齿轮传动系统结构机组中最重要的部件，倍受国内外风电相关行业和1研究机构的关注。1.5MW风力发电机齿轮传动系统采用一级风力发电齿轮传动系统在工作中常常受到由风NGW行星齿轮和两级斜齿轮传动，其结构图如图1速变化引起的复杂随机动载荷作用而引起结构的动所示。强度破坏。这些附加动载荷产生的振动和冲击，其危风力发电系统通过风力机叶片把风能转变成机害程度不仅和风力发电机齿轮传动系统的运行环境械能，然后通过主轴传递给行星架，作为齿轮箱的输有关，而且还与结构本身的动态特性密切相关。由于入，通过齿轮箱增速，由高速端输出驱动发电机转变风力发电机齿轮传动系统工作环境的特殊性（主要成电能。是风载变化的随机性和处于高空支架的运行环境），收稿日期：2009-12-16作者简介：黄文怡(1982-)，女，助教，哈尔滨理工大学硕士研究生毕业，现主要从事机械工程方面的教学与研究工作。第2期黄文怡等:风力发电机齿轮传动系统动态优化设计方法41化处理得考虑到风力发电齿轮箱的体积和振动的重要程度，经过多次计算比较分析，各加权系数取为：3齿轮传动系统动态优化设计模型设计变量在齿轮传动系统中，对系统动态性能影响较大的参数有齿数、模数、变位系数、压力角、修形量等，图1风力发电齿轮传动系统结构图它们可作为优化设计变量，其他的一些变量可用常Fig.1Sketchofthegeardrivesystemof规方法求得本文取太阳轮齿数，行星轮齿数，thewind-drivengenerator。ZsZp法面模数，齿宽，变位系数，太阳轮与行星轮啮p—行星轮r—内齿轮c—行星架s—太阳轮1—一级主动mbxs斜齿轮2—一级从动斜齿轮3—二级主动斜齿轮4—二级合角asp，行星轮与内齿轮啮合角arp为设计变量，将从动斜齿轮输入转矩输出转矩Tin—To