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摘 要

近年来的能源危机使新能源逐渐走进公众视野，作为化石能源的一种替代形式，风电受到越来越多的关注。

本文第一章首先对能源概况进行叙述，分析出风电飞速发展的内在原因；接下来论述了国内外风电的发展历史和现状，这有利于把握风电设备的发展趋势；而后对风机的分类进行了讨论，有利于理清各种风机之间的区别，有利于接下来进行的各部件结构的设计。

第二章先对目前存在的水平轴和垂直抽风力机进行对比，选择出了目前常用的水平轴风力机进行着重讨论，然后对其内部的齿轮箱、主轴、发电机等各主要部件进行论述，讨论其分类及其作用。通过以上的讨论，本文选择出目前的主流机型，即上风向、水平轴、三叶片、变桨距、双馈型风力发电机进行设计。

第三四章根据第二章所选择的机型进行各关键部件的结构设计，完成了对结构尺寸的计算，外形的选择和设计，并对各部件的受力进行精确的理论分析，验证上述设计的合理性。基于上述计算所得结果，本设计对风机进行了三维建模，使设计结果具有直观的可视性。

关键词：风机 结构设计 建模

The overall design of the 2MW wind turbine

Abstract

In recent years the energy crisis to gradually into the public view,new energy as an alternative to fossil energy form, wind power accept more and more attention.

This article first chapter first to narrative of energy situation, analysis of wind power development internal causes; Then discusses the development history and status quo of wind power at home and abroad, it is helpful to grasp the development trend of wind power equipment; And then discusses the classification of fan, is beneficial to clarify the difference between various fan, all parts of the structure of the design is conducive to the next.

The second chapter first contrast horizontal axis with vertical axis turbine, now ,many countries are focus on wind turbines with horizontal axis, and then to its internal gear box Main shaft generator and so on various major components, this paper discussed the classification and function Through the above discussion, this paper selected the current mainstream models, namely the horizontal axis in the wind Three blade type variable pitch doubly-fed wind turbine design.

The third and fourth chapter, according to chapter 2 of the selected models for the structure design of key components, completed the calculation of structure size, shape, selection and design of and theoretical analysis of the stress components accurately, verify the rationality of the design Based on the above calculation results, the design of the fan on the 3d modeling, the design result is intuitionistic visibility.

Keywords:Wind turbine; Structural design; Modeling

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 选题背景 1

1.2 风力发电的分类 1

1.3 国内外风电发展现状及展望 2

1.3.1 国外风力发电发展现状及展望 2

1.3.2 国内风力发电发展现状及展望 3

1.4 本课题主要研究内容 5

第二章 风电机组常见机型及其结构形式 7

2.1 风力机分类 7

2.1.1 垂直轴风力机 7

2.1.2 水平轴风力机 8

2.2 水平轴风力机基础件 9

2.2.1 机舱 9

2.2.2 基础的作用及分类 10

2.2.3 塔架的作用及分类 11

2.2.4 轮毂作用及分类 11

2.2.5 叶片作用及分类 12

2.2.6 主轴、轴承与联轴器 13

2.3 传动系统 14

2.3.1 变桨系统作用及分类 14

2.3.2 偏航系统作用及分类 15

2.3.3 齿轮箱的作用和分类 16

2.4 发电机的作用和分类 18

2.5 本章小结 19

第三章 水平轴风力发电机组的结构设计 21

3.1 发电机的设计与选择 21

3.2 刹车系统的设计 22

3.3 齿轮箱的设计 23

3.4 主轴、轴承与联轴器的设计 25

3.5 叶片、轮毂和变桨系统的设计 28

3.6 塔筒、机舱、偏航系统系统的设计 29

3.7 本章小结 30

第四章 关键部件分析 31

4.1 叶片 31

4.2 塔筒 33

4.3 本章小结 35

第五章 总结与展望 36

5.1 总结与展望 36

参考文献 37

致谢 39

第一章 绪论

1.1 选题背景

目前我国的能源来源主要是煤炭、石油等一次化石能源，化石能源不仅储量有限，而且在燃烧过程中产生大量的温室气体，恶化全球的生态环境，给社会居民带来恶劣影响[1]。另外，现已探明的能源储量分布情况与当地经济发展水平不太匹配；要将内蒙古、新疆等地的煤炭、天然气等运往经济发达的东南沿海，势必会因运输距离遥远而产生额外的费用，经济性较差。

表1-1 2016年我国能源消耗结构

为解决经济发达地区能源需求，我国提出传统能源与新能源结合利用形式，提高可再生能源在社会总能源消耗中的比例。风电作为分布广泛、蕴量巨大的清洁能源受到国家格外重视，21世纪以来，我国风电由于相关政策的扶持而进入一个迅速发展的时期[2]。

1.2 风力发电的分类

风力发电机通过叶片吸收空气动能转化为旋转势能，并通过传动链装置将势能传递给发电机进行发电的装置。伴随着风电技术的进步，为适应各地不同的风资源与气候情况，市场上出现了各式各样的风机形式，有些随着时间的推移被大多数人所认可，有些则因存在较大的技术或者设计问题而被市场淘汰。

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