结合基于拓扑优化的设计思想和基于响应面法的尺寸优化设计方法，对传动结构进行优化设计。过对初始组合模型和轻型几何模型的比较，研究了分体式风力发电机大型齿轮结构的优化设计，优化质量降低了0.8 t，证明了轻量化方法的合理性。速箱会有效降低变速箱的质量。能作为一种清洁，廉价的可再生资源，是现代能源发展的重点：其全球储量达到目前总能源消耗的40倍，这在一定程度上促进了风电设备的发展。了提高风能生产效率并降低生产成本，风能制冷存储单元正在朝着增加单机功率的方向发展，以降低了整个机器的质量，并提高了冷藏单元的可靠性。力涡轮机的齿轮箱是叶轮与发电机之间的重要传动装置，构成了风力涡轮机蓄冷装置的心脏，其功能是改变速度并传递扭矩。有风能储能单元的提速变速箱主要采用NGW行星齿轮系和平行轴齿轮系相结合的结构，难以满足大型兆瓦级冷库的设计要求。]。前，行星传动结构的设计保留了变速箱零件的设计和形状，这使得变速箱结构粗糙，笨重且高质量。致性能不佳和成本高昂。别是在大功率减速器的结构设计中，这种保守且广泛的设计方法难以满足大容量兆瓦级风力发电机齿轮箱的高功率密度，高可靠性和低成本的要求。何设计合理的变速箱结构和参数，从而充分利用每一件的性能，已成为大公司的研究中心[2]。
前，关于风力涡轮机变速箱结构优化的文献很少，并且对其他机柜进行了进一步的研究[3-7]。守文实现了针对汽车变速箱动态响应的拓扑优化设计，根据优化结果重建了CAD模型，控制分析表明，变速箱的动态性能得到改善。制造约束的约束下，魏超依靠SIMP优化理论对大型船用齿轮箱的拓扑设计进行了优化，相比之下，新系统的重量减轻了7.8％。达到轻量化。晓伟使用Workbench平台和支持向量机方法优化了风力发电机齿轮箱的尺寸，结果表明支持向量机方法具有较高的可靠性，并且其质量水平降低了550公斤。主题提供的结构优化方法介绍了拓扑优化的理论，模型的设计不再使用模拟设计，拓扑优化设计允许获得轻量化的结构。足给定设计区域中的边界条件。
过将优化结果与概念设计的原理相结合，我们获得了结构化概念结构的模型。构的详细设计对概念结构模型的关键尺寸基于响应面法进行尺寸优化设计，并进一步补充结构的工艺特性以利于制造，从而获得模型详细的结构。型风力发电机齿轮箱的主要传动方案分为两类：NGW系列传动方案和封闭式分动力传动方案。NGW系列输电系统的主要优点是传动比大，结构简单，但是存在串联功率和各个级别相同功率的缺点，这要求变速箱的体积与风力涡轮机的功率平行增加。
体分割有两个主要目标：一个是分割非设计区域和设计区域，另一个是分割载荷应用区域，以方便载荷的施加。格是使用Hypermesh软件制作的。于齿轮是实时变化的，因此可以简化实际负载：将内圈分成圆形接触线以承受等效负载。此，分度圆的接触线在牙齿的表面上分开，以利于施加载荷。
齿轮箱划分的栅格的输入结构如图4所示，其中红色部分对应于设计区域（优化区域），绿色部分对应于无尺寸区域（非优化区域）。据图2齿轮箱的总作用力模型，齿轮箱的齿圈主要承受行星齿轮6提供的径向力和切向力。格尺寸（如图5所示）。圈和第一级太阳轴（项目1）通过干涉连接传递动力，并进行了简化处理，以完全约束挂钩盘法兰的内圆形表面和要施加的图案。束如图6所示。概念模型的设计中，必须定义一些必要的参数，包括设计变量，成员的大小，模式组，优化响应，约束。化，冷库安装优化约束，辅助优化选项等。（请参阅表1）。择一个单元密度阈值为0.5，以获得最终的拓扑密度云图（如图7所示）。图分析中可用材料的总体分布是周向倾斜肋的分布，这与力的特征一致。给定制造过程的情况下，可以获得概念设计模型（如图8所示）。寸优化设计响应曲面方法用于优化设计模型的关键尺寸，例如壁厚，宽填充和肋骨厚度。先，确定设计变量及其变化范围。验设计方法用于生成采样点，然后使用最小二乘法调整二次多项式响应面。整响应面之后，必须计算响应面调整程度的评估指标。
建允许软件自动设置和修改模型的参数3D模型。义齿轮箱结构的特定变量大小（L1，R1，R2，R3，R4），并在ANSYS Workbench 3D软件设计模块（如图9所示。以在一定范围内确定尺寸，并且可以通过尺寸优化设计来确定最佳尺寸组合方案。过分析关键尺寸对位移，应力和总质量的影响程度，可为随后选择最佳解决方案提供数据。关变速箱结构的特定可变尺寸变化范围（L1，R1，R2，R3，R4），请参见表2。ANSYS Workbench优化设计平台的基础上，对上述模型进行了预处理操作，例如定义材料属性，划分网格以及将条件应用于限制，那么工作就解决了。用Design Explorer软件，可通过集中组合方法给出27套设计点。决了这些计算点，可以使用响应面方法获得计算变量对总位移，等效应力和质量的敏感度（如图10所示）。图10可以看出，尺寸L1对盒子的等效应力影响最大，而尺寸R3对盒子的等效应力的影响可以忽略不计，尺寸R3的影响最大。L1大小对盒的总位移影响最小。寸R2，R3和R4对机柜的质量有很大的影响。了确定最佳解决方案，有必要全面考虑尺寸对等效约束，整体位移和质量的综合影响。了获得潜在的设计点，有必要将灵敏度分析结合起来，并综合考虑诸如刚度和质量之类的因素，以确定最佳解决方案。于变速箱的结构，总质量设置为最小，最大总排量不大于0.3，最大等效应力不大于100 MPa。定的优化标准是最小总质量，最大总位移不超过0.3，最大等效应力不超过100。Pa，使用ANSYS Work Bench优化设计，获得三个最佳解决方案设计（请参见表3）。3表明，三种方案的冯·米塞斯应力和最大应变都非常低。此，确定最低质量是评估原则，所选方案是最终设计方案。将相关尺寸取整之后，再次在ANSYS中进行建模计算，并获得最大的冯·米塞斯应力和整体位移云图（见图11和12）。11和12显示，冯·米塞斯（Von Mises）的最大应力为90.438 MPa，屈服强度为650 MPa，安全系数大于1.1，可以满足要求。初始组合模型与轻型几何模型进行比较，优化质量减少了0.8 t，这表明该方法有效地降低了传输质量。基于拓扑优化的概念设计和基于响应面方法的尺寸优化设计方法与表面结构的设计优化方法相结合。速。化大功率分数风力发电机齿轮箱结构的设计，将初始组合模型与轻型几何模型进行比较，优化后的质量降低了0.8 t，证明了轻量化方法该对象提供的变速箱实际上降低了变速箱。量。
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