风电机组增速行星轮系是风电机组齿轮箱的核心部件,它的性能直接决定了风电机组的使用寿命、运行的可靠性及安全性。由于风电机组工作环境恶劣,伴随风速的无规律激变,其增速行星轮系长时间承受随机变幅载荷的往复循环作用,加速行星轮系的疲劳破坏。风机又多处于地形复杂区域维修保养困难,为了保障增速行星轮系在风电机组齿轮箱传动过程中的高传动性、高准确性、高承载性、高可靠性等特点,对风电机组增速齿轮箱行星轮系进行动态啮合特性分析及疲劳寿命强度分析十分必要。本文以1.5MW风电机组增速行星轮系为研究对象,以行星轮系工作疲劳特性为研究目的,主要对行星轮系进行了以下分析:齿轮啮合力学特性分析;建立合理的载荷谱模型;分析各工况下的疲劳特性及影响因素。首先,理论分析了齿轮内部激励对齿轮传动过程中振动、冲击的作用,建立动力学运动方程,为行星轮系有限元分析提供理论基础。其次,建立合理简化后的行星轮系三维模型,将其进行高质量的六面体网格划分,通过静力学分析获得轮齿啮合应力分布;通过模态分析获得结构的振动响应;通过动力学分析获得齿轮动态啮合过程中的轮齿各位置啮合应力分布和接触应力分布,通过计算得出啮合频率,验证了在啮合过程中不会产生共振现象。为行星轮系疲劳分析提供结构应力响应数据。再次,根据风电机组增速齿轮箱承受随机载荷的特性,建立风速载荷模型。基于Davenport谱风速模型,并根据风轮启动原理计算出风轮的输入功率,接着对风轮输入功率进行多项式啮合,近似计算求得行星轮系的输入载荷谱;使用二参数威布尔分布理论,分别得到风电机组2.5m/s启动风速、6m/s年平均风速、8.8m/s风电机组额定风速对应的输入载荷谱。并使用雨流计算法所得载荷谱进行幅值统计,为风电机组增速行星轮系的疲劳寿命分析提供外部激励数据。最后,利用Minner线性累积损伤理论和名义应力法对行星轮系进行疲劳寿命估算。仿真分析得到行星轮系在各载荷谱作用下的疲劳寿命和各轮齿的损伤分布,并分析了疲劳影响因素。