1 绪论1

1。1风力发电机的发展史1

1。2研究风力发电机的目的和意义4

1。3风力发电原理4

1。4风力发电机组发展趋势5

1。5风力发电机适用地区5

2风电机组系统总体设计7

2。1风力发电机原理图7

2。2风力发电机主要部件7

3齿轮增速箱设计15

3。1传动方案原理图15

3。2齿轮传动参数设计与计算15

3。3第二级直齿圆柱齿轮参数确定与强度校核18

3。4第三级直齿圆柱齿轮参数确定与强度校核22

4塔架的有限元分析26

4。1有限元分析软件26

4。2塔架受力分析26

4。3塔架的静力学分析26

4。4塔架的模态分析30

5 结论34

参考文献35

致谢37 

1 绪论

1。1风力发电机的发展史

作为当前最流行的风力发电机，水平轴风力发电机已有约七八个世纪的历史，其在世界随处可见。1759年，英国人John Smeaton在著名的荷兰风力磨坊上把效率提高到C=0。28。这种风力磨坊一般有四只转动的叶片，有些风力磨坊设计选用五只、六只或八只叶片。横梁、板条和帆布成为叶片的主要材料，尤其帆布可随风的大小收开。帆布随风力的大小伸展，改变了对能量转换起决定作用的受风面积大小，并且有效地保护了设备，避免了过高的功率消耗。在水平轴机型发展的起始阶段，旋转叶片垂直于主风向安装，不跟踪风向。

德国进一步改进了棚架式风力磨坊，将整个风力磨坊主体建筑(塔架)安装在一个地基上（包括旋转叶片），使其可随风转动，解决了水平轴机型不跟踪风向的缺点。这种设计方法造价高，后来在荷兰，通过增加现代化旋转机头，进一步改善了对风装置，与旋转平面成90。安装的侧轮能够自动进行风向跟踪。这种方法在1745年由Edmund Lee设计，并获得专利。

18世纪中期，为了更好地进行功率限制，人们认识到了旋转叶片的重要性，发明了“合页”式叶片叶轮。合叶式叶片的运动部件像百叶窗，在弹簧的作用下，“合页”停留在有效的动力学位置上，直到风压达到或超过一定值，“合页”推开，起作用的风轮表面明显急剧减少。

19世纪中末期至20世纪初，风力发电技术还处于独立运行、多叶片、低转速、发电效率低的状态。19世纪的欧洲，大约有数十万台风力发电机，风轮直径可达25 m，功率在风力很好时达25—30 kW，主要用于谷物磨坊。与此同时，在美国也有许多风力发电机用于取水，这些发电机直径大多在4米左右，这些设施至今任可见到。根据直径大小，每个风轮叶片数可达到或超过30片，多叶片风轮在相对低的转速下，也能有旋转力矩。有这些转矩来驱动发动机运转，而尾翼则起到了保持风力发电机正对风向的作用。尾翼向旁边转动90度，风轮就会与风向平行，风力发电机则处于非运行状态。

作为美国风力发电的奠基人，Charles F．Brush(18491929)于1879年的冬天在家发明了历史上第一台全自动风力发电机，这台发电机充分满足了自家的供电。而其本人又致力于公共电网的发展，为美国电力发展做出巨大贡献。他位于俄亥俄州Cleveland市创立了Brush Electric公司。1889年他卖掉了公司，1892年与爱迪生通用电气公司合并取名为通用电气公司(GE)。

Poul la Cour(1846—1908)，美国的一名气象学家，同时也是一名空气动力学专家。他被认为是开创了现代风力发电机的第一人，他打开了风力发电研究的新的里程，他首创了风洞实验，并用电解来制造氢气供能，但其有缺陷。之后他又在原有风力发电机基础上进行改进，使风力发电机转速更快，效率更高，叶片数也大大减少了，并且制造了两台试验用风力发电机给学校使用。他还致力于维护电力产业工人的权益，开发表电力期刊的先河。