增速箱是风力发电机中的重要部件,随着风电机组向着大型化与运行环境更加复杂化的方向发展,要求其应具有更高的可靠性。但目前大型风电齿轮箱普遍达不到设计寿命,从而造成风电企业效益低下。风电齿轮箱寿命与可靠性较低有设计、制造、安装等多种因素,但其中齿轮的摩擦生热,导致其热应力叠加在结构应力上而提高了齿轮啮合应力水平,也是一个主要原因。这一现象也就是热-结构耦合效应。研究风电齿轮箱热-结构耦合,并分析其寿命与可靠性,对大型风电齿轮箱具有重要意义。本文以某型号2.5MW的风电齿轮箱为研究对象,对齿轮箱传动系统高速级的热-结构耦合效应、强度与疲劳寿命及疲劳可靠性作了研究。主要工作内容有:(1)齿轮啮合建模以及模型处理,由三维模型转化为二维平面模型,以适应现有的计算机规模;(2)利用有限元方法的热结构耦合单元对齿轮传动中齿轮接触摩擦因素、齿轮转速、齿轮模数等相关要素对啮合温度、应力的影响进行了分析;(3)通过分析齿轮传动各个相关要素的影响程度,对某风电齿轮箱高速级进行动力学分析、直接热—结构耦合动力学分析、热—结构分步动力学计算等,得到齿轮齿面啮合应力大小与分布;(4)利用疲劳学原理结合齿轮箱高速级热结构耦合有限元分析结果,对齿轮箱传动系统中的高速级进行了不同可靠度条件下的疲劳寿命预测,并计算出零件在规定设计寿命下的疲劳可靠度。