随着风力发电机向大功率发展,体积和重量问题日益凸显,减重已经成为降低风力发电机成本的有效手段。如何在保证变桨驱动器各种性能指标要求的前提下,尽量减轻其重量已经成为风力发电机设计研究的热点问题之一。本文结合大连重工·起重集团兆瓦级风力发电机变桨驱动器优化设计项目,对变桨驱动器行星齿轮传动的关键参数进行了优化设计。变桨驱动器的核心部件是行星齿轮减速器。建立行星齿轮减速器优化设计的数学模型,以各级内齿轮分度圆所围体积最小为优化设计目标函数,确定各级传动比、太阳轮齿数和模数作为优化设计变量,分析讨论优化设计的约束函数,构建了行星齿轮减速器优化设计的约束非线性优化数学模型。依据该模型,采用序列二次规划法求解约束非线性优化问题,并基于MATLAB编程平台,设计优化求解程序,调用优化工具箱中的优化函数对变桨驱动器行星齿轮减速器进行优化求解,对优化结果进行验证。验证结果表明优化设计效果明显,行星齿轮减速器结构更加紧凑。采用有限元方法对变桨驱动器的箱体进行结构静力分析和模态分析。通过对箱体的静力分析可以得到其最大应力和位移,模态分析可以得到其固有频率和模态阵型,为箱体的结构方案设计提供参考。优化设计结果表明行星齿轮减速器的性能指标满足设计要求,整机结构紧凑。本设计方法对开发大功率的风力发电机变桨驱动器具有重要的指导意义。