齒輪箱是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的重要組成部分，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)中應(yīng)用著多個(gè)齒輪箱，主要有風(fēng)力機(jī)增速齒輪箱，偏航驅(qū)動(dòng)電機(jī)齒輪箱，變槳驅(qū)動(dòng)電機(jī)齒輪箱三種。
由于風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速較低，小型風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速每分鐘最多幾百轉(zhuǎn)，大中型風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速約每分鐘幾十轉(zhuǎn)甚至十幾轉(zhuǎn)。而普通發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速高，二極三相交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速約每分鐘3000轉(zhuǎn)，四極三相交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速約每分鐘1500轉(zhuǎn)，六極三相交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速約每分鐘1000轉(zhuǎn)，這么大的轉(zhuǎn)速差別，風(fēng)輪只有通過(guò)齒輪箱增速才能使發(fā)電機(jī)以額定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，增速比一般為幾十倍至一百多倍。目前大多數(shù)風(fēng)力機(jī)采用齒輪箱增速，齒輪箱是風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸傳動(dòng)中的主要部件，通常在風(fēng)力發(fā)電機(jī)中指的齒輪箱就是主軸增速齒輪箱。

齒輪傳動(dòng)變速主要有兩種形式，一種是圓柱齒輪傳動(dòng)，一種是行星齒輪傳動(dòng)，雖然行星齒輪也由圓柱齒輪組成，但它們是兩種不同的傳動(dòng)形式。行星齒輪傳動(dòng)下節(jié)介紹，本節(jié)介紹圓柱齒輪傳動(dòng)變速與風(fēng)力機(jī)增速齒輪箱的主要形式。

圓柱齒輪的輪齒均勻分布在一個(gè)圓柱面上，圓柱的軸線就是齒輪的軸線。用兩個(gè)相嚙合的齒輪，一個(gè)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)另一個(gè)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。兩個(gè)齒輪齒數(shù)相同時(shí)，兩齒輪轉(zhuǎn)速相同，旋轉(zhuǎn)方向相反，傳動(dòng)比為1比1。兩個(gè)齒輪齒數(shù)不相同時(shí)，小齒輪帶動(dòng)大齒輪時(shí)，旋轉(zhuǎn)方向相反，大齒輪轉(zhuǎn)速比小齒輪慢，傳動(dòng)比為大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比，是減速傳動(dòng)；大齒輪帶動(dòng)小齒輪時(shí)，旋轉(zhuǎn)方向相反，小齒輪轉(zhuǎn)速比大齒輪快，傳動(dòng)比為小齒輪齒數(shù)與大齒輪齒數(shù)之比，是增速傳動(dòng)。

圖1是兩個(gè)相嚙合的齒數(shù)不同的齒輪。兩個(gè)齒輪的輪齒與齒輪軸線平行、同在一個(gè)圓柱面上，稱(chēng)為直齒圓柱齒輪。兩齒輪軸線平行，屬外嚙合齒輪傳動(dòng)。大齒輪齒數(shù)為36，小齒輪齒數(shù)為12，傳動(dòng)比是1/3或3。

齒輪固定安裝在轉(zhuǎn)軸上，軸兩端安裝滾動(dòng)軸承，見(jiàn)圖2。

把齒輪安裝在箱座（下箱體）內(nèi)，各軸承安裝在對(duì)應(yīng)的軸承座內(nèi)，見(jiàn)圖3。

這是一個(gè)一級(jí)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，蓋上箱蓋（上箱體），就是一個(gè)齒輪箱，小齒輪軸輸入大齒輪軸輸出就是單級(jí)圓柱齒輪減速器，傳動(dòng)比為3；大齒輪軸輸入小齒輪軸輸出就是單級(jí)圓柱齒輪增速器，傳動(dòng)比為1/3。單級(jí)圓柱齒輪最大傳動(dòng)比為10，一般為4左右。

下面是該齒輪箱的運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)畫(huà)，動(dòng)畫(huà)格式.mp4；分辨率800×600。

由于齒輪傳動(dòng)在絕大多數(shù)應(yīng)用中都是作減速使用，所以通常把齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)都稱(chēng)為齒輪減速器，但在風(fēng)力機(jī)主傳動(dòng)中是作增速使用的。

圓柱齒輪還有斜齒齒輪與人字形齒輪，圖5左圖是人字形齒輪，右圖是斜齒齒輪（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）。

圖6是圓柱齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)基本簡(jiǎn)圖符號(hào)。

對(duì)于圖4所示的一級(jí)圓柱齒輪減速箱可用圖7所示的簡(jiǎn)圖表示。

單級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比很有限，為得到高的傳動(dòng)比，需多級(jí)齒輪傳動(dòng)，這種多級(jí)互相嚙合的齒輪組成的傳動(dòng)系統(tǒng)稱(chēng)為齒輪系，簡(jiǎn)稱(chēng)為輪系。下面介紹風(fēng)力機(jī)常用的幾種多級(jí)圓柱齒輪增速器的形式，介紹中均按減速器計(jì)算傳動(dòng)比。

兩級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但齒輪相對(duì)于軸承的位置不對(duì)稱(chēng)，因此要求軸有較大的剛度。一般用于載荷比較平穩(wěn)的場(chǎng)合。高速級(jí)一般做成斜齒，低速級(jí)可做成直齒。推薦傳動(dòng)比8~40，最大60。

兩級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)

  （分流式）

結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但由于齒輪相對(duì)于軸承對(duì)稱(chēng)布置，與展開(kāi)式相比載荷沿齒寬分布均勻、軸承受載較均勻，適用于變載荷的場(chǎng)合。高速級(jí)一般用斜齒，低速級(jí)可用直齒或人字齒。推薦傳動(dòng)比8~40，最大60。

兩級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)

  （同軸式）

增速器橫向尺寸較小，兩對(duì)齒輪浸入油中深度大致相同，但軸向尺寸和重量較大，輸入輸出級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)同軸。推薦傳動(dòng)比8~40，最大60。

兩級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)

  （同軸分流式）

每對(duì)嚙合齒輪僅傳遞全部載荷的一半，輸入軸和輸出軸只承受扭矩，中間軸只受全部載荷的一半，故與傳遞同樣功率的其他減速器相比，軸頸尺寸可以縮小。推薦傳動(dòng)比8~40，最大60。

以上是較常用的4種結(jié)構(gòu)，對(duì)于大型風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速較慢，增速比大于100，一般用3級(jí)圓柱齒輪增速器，其中每級(jí)獨(dú)立增速比為3至5，實(shí)際應(yīng)用中更多采用行星齒輪與圓柱齒輪組合傳動(dòng)。