中文摘要：

大功率风电机能在风速瞬息万变的自然界既可吸收接近额定功率的能量，又能有效减少风速大幅度急剧变化时的强力冲击，主要是依靠它所设置的变桨距系统能随风速的变化，适时调节安装在风电机轮毂上的叶片的桨距角，从而保证风电机在最佳状态下可靠地运转。电动变桨距系统中的关键部件是变桨减速器，由于检修困难，对其无维修寿命要求达到20年。本项目不仅要研究掌握其在风速变化情况下的复杂受力，在准确受力分析的基础上进行结构创新设计和齿轮参数和齿形的优化设计，而且要采用可靠性设计理论、数学建模和数字仿真、研制样机试验验证相结合的方法，系统深入地研究大功率风电机变桨距减速器的设计理论与方法。不仅要深入研究出保证该传动能20年无维修的设计理论和关键技术，而且要研制出具有自主知识产权的技术含量和难度极高的国外普遍采用的硬齿面多齿啮合、承载能力大、可靠性高、寿命更长的二级摆线针轮行星减速器，以满足我国发展风电事业的急需。

结论摘要：

本项目创新研制出一种较目前广泛采用的渐开线三级行星齿轮减速器性能更优越，可靠性更高的二齿差二级摆线针轮行星减速器，实现变桨减速器无维修寿命达到20年的指标要求。项目在准确受力分析的基础上，以满足主要零部件的强度、刚度及轴承寿命和几何关系为约束条件，以整机单位体积承载能力最大为目标函数，对针齿轮中心圆直径、偏心距、针齿套半径、针齿销半径进行参数优化，完成了减速器的参数优化设计与减速器第一、二两极针摆行星啮合传动参数优化计算设计软件。推导得到了整机传动效率计算公式，确定了影响整机传动效率的因素主要包括针轮与摆线轮啮合效率、轴承效率以及输出机构效率。基于可靠性设计理论与方法建立了大功率风电机用变桨距驱动器传动系统逻辑框图和故障树分析模型，确定了该新型变桨距驱动器中的主要零部件的所有可能故障模式、故障原因以及对系统的危害程度。结合FMECA与FTA分析结果，确定了整机可靠性薄弱环节并提出了修改方案。在虚拟样机的基础上，建立了刚柔耦合动力学分析模型，分析了减速器啮合刚度、阻尼和变形对系统振动的影响。研究了摆线轮与针齿啮合力、摆线轮与柱销接触力和转臂轴承受力的动态变化，结果表明减速器具有良好的均载特性，承载能力大，传动平稳，整机结构合理。完成了用于风电机的变桨距用针摆行星减速器的结构设计，并绘制了全套二维工程图。系统总结出大功率风电机变桨距减速器的设计理论与方法，研制出具有自主知识产权的风电机变桨距用硬齿面多齿啮合、承载能力大、可靠性高、寿命更长的二级摆线针轮行星减速器，并对其进行了效率、温升和振动和噪声试验研究。