機(jī)械電子工程畢業(yè)論文-風(fēng)力發(fā)電機(jī)增速器設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　風(fēng)力發(fā)電機(jī)增速器設(shè)計(jì)</p><p><b>　　誠信聲明</b></p><p>　　本人鄭重聲明：本論文及其研究工作是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成的

2、，在完成論文時(shí)所利用的一切資料均已在參考文獻(xiàn)中列出。</p><p>　　本人簽名： 年 月 日</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目：風(fēng)力發(fā)電機(jī)增速器設(shè)計(jì) <

3、;/p><p><b>　　課題意義及目標(biāo)</b></p><p>　　風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基本工作原理是風(fēng)力推動(dòng)葉輪產(chǎn)生動(dòng)力和相應(yīng)轉(zhuǎn)速，再由增速器傳遞給發(fā)電機(jī)并使其產(chǎn)生電能，研究的主要內(nèi)容便是對(duì)增速器的設(shè)計(jì)，研究風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中行星齒輪增速器的動(dòng)力學(xué)特性，實(shí)現(xiàn)整機(jī)動(dòng)力學(xué)仿真，從而改進(jìn)設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)提高增速器各項(xiàng)性能的目標(biāo)。</p><p><b&g

4、t;　　2.主要任務(wù)</b></p><p>　　1）查閱傳動(dòng)系統(tǒng)采用的傳動(dòng)形式，確定增速器所采用的傳動(dòng)形式，合理分配各級(jí)傳動(dòng)比。風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸入端轉(zhuǎn)速為10~20r/min，需將轉(zhuǎn)速增至1000~1500r/min。</p><p>　　2）完成增速器箱體的設(shè)計(jì)，及對(duì)各級(jí)齒輪、軸進(jìn)行相應(yīng)的強(qiáng)度校核，對(duì)軸承進(jìn)行壽命校核及功率計(jì)算。</p><p>　　3）

5、通過增速器的三維模型，并繪制相應(yīng)的工程圖。 </p><p>　　4）在三維建模軟件中完成增速器的運(yùn)動(dòng)仿真。</p><p><b>　　3．主要參考資料</b></p><p>　　[1].《重型變速器行星齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)》 吉林大學(xué) 陳秋里 北京 2012</p><p>　　[2].《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》

6、 化學(xué)工業(yè)出版社 成大先 北京 2004</p><p>　　[3].《風(fēng)力發(fā)電機(jī)增速器設(shè)計(jì)及仿真》 武漢理工大學(xué) 劉哲 2010</p><p><b>　　4．進(jìn)度安排</b></p><p>　　審核人： 年

7、 月 日</p><p>　　風(fēng)力發(fā)電機(jī)增速器設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：隨著社會(huì)科學(xué)的逐漸發(fā)展和生產(chǎn)力的提高，新能源的發(fā)展正在慢慢的走進(jìn)人們的視野中，而根據(jù)我國的地理優(yōu)勢，有許多地區(qū)適宜發(fā)展風(fēng)力發(fā)電，風(fēng)力發(fā)電逐漸的被人們重視起來，而風(fēng)力發(fā)電機(jī)中增速器齒輪箱的設(shè)計(jì)往往達(dá)不到實(shí)際應(yīng)用的要求，在使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)齒輪失效、齒輪箱壽命達(dá)不到要求等現(xiàn)象。因此風(fēng)力發(fā)電機(jī)增速器的

8、設(shè)計(jì)成為人們研究的重點(diǎn)內(nèi)容。設(shè)計(jì)出一款壽命長，強(qiáng)度足夠的風(fēng)力發(fā)電機(jī)增速器便成為風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分。目前增速器各種零部件的設(shè)計(jì)已經(jīng)逐漸趨向于標(biāo)準(zhǔn)化和參數(shù)化。本設(shè)計(jì)以行星齒輪的傳動(dòng)作為研究對(duì)象，以行星齒輪作為增速器的核心部分，通過兩級(jí)行星齒輪與平行軸輪系的相互結(jié)合，完成了對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)增速器的設(shè)計(jì)，通過計(jì)算對(duì)各級(jí)行星齒輪及平行軸斜齒輪的參數(shù)進(jìn)行確定并進(jìn)行強(qiáng)度校核，最終完成了對(duì)增速器的整體設(shè)計(jì)。</p><p>　　關(guān)鍵

9、詞：新能源，增速器，行星齒輪，強(qiáng)度校核</p><p>　　The design of wind turbine generator</p><p>　　Abstract：With social science gradually development and productivity increase，people become more and more interested in

10、the development of new energy, natural gas, nuclear. According to our country's geographical advantages, many areas are very suitable for the development of wind power, wind power gradually draws people's attenti

11、on.The design of the wind turbine gear box has been failed to the requirements of practical application, during the consumption, the gear failure becomes a problem, life</p><p>　　Keyword：New energy ,Accelera

12、tor，Planet gear，Intensity verification</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 研究背景1</p><p>　　1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展2</p><

13、p>　　1.2.1國外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢2</p><p>　　1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢3</p><p>　　1.3研究目的與內(nèi)容4</p><p>　　第2章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)增速器的設(shè)計(jì)6</p><p>　　2.1傳動(dòng)方案的確定6</p><p>　　2.2風(fēng)力發(fā)電機(jī)增速器整體設(shè)計(jì)8<

14、/p><p>　　2.2.1風(fēng)力發(fā)電機(jī)增速器設(shè)計(jì)的基本要求及步驟8</p><p>　　2.2.2運(yùn)動(dòng)原理及傳動(dòng)方案9</p><p>　　2.3增速機(jī)整機(jī)的設(shè)計(jì)10</p><p>　　2.3.1第一級(jí)行星輪系配齒計(jì)算并校驗(yàn)裝配條件10</p><p>　　2.3.2第二級(jí)行星輪系配齒計(jì)算并校驗(yàn)裝配條件11&l

15、t;/p><p>　　2.3.3第三級(jí)平行軸圓柱斜齒輪的設(shè)計(jì)12</p><p>　　2.3.4確定行星齒輪的具體結(jié)構(gòu)12</p><p>　　2.4行星齒輪傳動(dòng)的材料選擇和強(qiáng)度校核14</p><p>　　2.4.1行星齒輪的強(qiáng)度校核14</p><p>　　2.4.2第三級(jí)平行軸的圓柱斜齒輪的強(qiáng)度校核21&l

16、t;/p><p>　　2.5 主要構(gòu)件設(shè)計(jì)選用與計(jì)算23</p><p>　　2.5.1 行星輪心軸的設(shè)計(jì)與校核23</p><p>　　2.5.2 圓柱斜齒輪輸出齒輪軸的設(shè)計(jì)24</p><p>　　2.5.4浮動(dòng)用齒式聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)27</p><p>　　2.5.5 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)29&l

17、t;/p><p>　　2.5.6 輸入軸連接形式選擇29</p><p><b>　　總結(jié)29</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)31</b></p><p><b>　　致謝33</b></p><p><b>　　第1章 緒論

18、</b></p><p><b>　　1.1 研究背景</b></p><p>　　當(dāng)今世界我們所用的主要的能源是煤、石油、天然氣。隨著科技與生活情況的日益進(jìn)步與發(fā)展，我們對(duì)能源的需求量大大的增加，而傳統(tǒng)能源已經(jīng)出現(xiàn)了快要日漸枯竭的趨勢。而且傳統(tǒng)能源不僅消耗量大，煤與石油等的使用更是對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了不可磨滅的負(fù)面影響。石油資源日益枯竭，而燃煤、核能等又存在很

19、嚴(yán)重的安全隱患和環(huán)境污染，所以去尋找新的可再生的無污染的能源、改善世界能源結(jié)構(gòu)就成為了當(dāng)今世界世界迫在眉睫的首要任務(wù)。經(jīng)過人類多年對(duì)與可再生能源研究與開發(fā)以及科技的進(jìn)步，目前，對(duì)于新型的可再生的新能源的應(yīng)用的利用技術(shù)已經(jīng)逐漸走向成熟。</p><p>　　作為一種可再生的而且又無污染的能源，風(fēng)能是人類最早利用的能源之一。風(fēng)能是由溫度差、地形差異、空氣流動(dòng)等原因產(chǎn)生，其實(shí)也是太陽能的另一種形式，清潔無污染、取之不盡

20、，用之不竭，地球上的風(fēng)能可以說是分布非常廣泛，儲(chǔ)備的能量也是相當(dāng)?shù)目捎^。近年來后，我國的風(fēng)力發(fā)電事業(yè)也逐步的發(fā)展起來，隨著社會(huì)的進(jìn)步與生產(chǎn)力的提高，我國風(fēng)力發(fā)電電廠的建設(shè)和研究開發(fā)已逐漸成為科技研究中的熱門。</p><p>　　雖然我國風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展勢頭逐漸顯露，但由于技術(shù)及工藝上存在的問題，我國自行生產(chǎn)的設(shè)備總是達(dá)不到研究設(shè)計(jì)中的要求，所以導(dǎo)致我國風(fēng)力發(fā)電的設(shè)備長期依賴進(jìn)口，在自行研究開發(fā)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的技術(shù)方面

21、還是非常落后，尤其是對(duì)大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研究與開發(fā)，我們國家一直以來掌握不了其核心的技術(shù)。設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品根本達(dá)不到實(shí)際應(yīng)用中的要求與效果，再加上我國地域廣闊，各種環(huán)境因素更是復(fù)雜，使得國產(chǎn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)無法應(yīng)對(duì)各種情況。目前國內(nèi)各大主要風(fēng)力發(fā)電機(jī)的生產(chǎn)產(chǎn)商使用的生產(chǎn)機(jī)組大部分都是引進(jìn)自國外的設(shè)備，就是有自行設(shè)計(jì)生產(chǎn)國產(chǎn)機(jī)組的也是以仿制國外產(chǎn)品為主，更加無法與國外的先進(jìn)技術(shù)相比，很難達(dá)到生產(chǎn)應(yīng)用要求。因此單純一直仿照國外的設(shè)計(jì)并解決

22、不了我國風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)水平較差的情況，必須從根本上提高我國風(fēng)力機(jī)的設(shè)計(jì)研究與開發(fā)，從根本上對(duì)生產(chǎn)流程及工藝進(jìn)行徹底的改善，以實(shí)現(xiàn)真正的“設(shè)計(jì)生產(chǎn)國產(chǎn)化”的目標(biāo)，設(shè)計(jì)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，掌握風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)及生產(chǎn)的核心技術(shù)，突破我國風(fēng)力發(fā)電一直發(fā)展緩慢而又依賴進(jìn)口的現(xiàn)狀，使我國風(fēng)力發(fā)電的領(lǐng)域走上一條可持續(xù)發(fā)展的道路。</p><p>　　水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)由葉輪、傳動(dòng)系統(tǒng)、塔架、轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)幾部分組成，其總體

23、結(jié)構(gòu)圖如圖1．1所示。</p><p>　　圖1.1 水平軸力風(fēng)力發(fā)電機(jī)的一種典型結(jié)構(gòu)</p><p>　?。?)主機(jī)架；（2)偏航驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；（3)風(fēng)輪軸；（4)風(fēng)輪葉片；（5)輪轂；（6)變槳距機(jī)構(gòu)；（7)風(fēng)輪主軸承；（8)齒輪箱；（9)制動(dòng)裝置：（10)高速軸；（l1)發(fā)電機(jī)；（12)測風(fēng)速裝置；（13)液壓系統(tǒng)；（14)電氣控制系統(tǒng)[1]。</p><p>

24、　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的齒輪箱是一直出現(xiàn)故障最多的部件，而它正好是風(fēng)力發(fā)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的核心，是風(fēng)力發(fā)電機(jī)中最為關(guān)鍵的部件，由于掌握不了其核心的技術(shù)，也是我國風(fēng)力發(fā)電機(jī)制造行業(yè)最為薄弱的一個(gè)地方。由此可以發(fā)現(xiàn)，能不能設(shè)計(jì)生產(chǎn)出高規(guī)格、高效率的風(fēng)力發(fā)電增速器就成了我國風(fēng)力發(fā)電機(jī)制造生產(chǎn)發(fā)展的關(guān)鍵。</p><p>　　1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展</p><p>　　1.2.1國外研究現(xiàn)狀與

25、發(fā)展趨勢</p><p>　　進(jìn)入二十世紀(jì)九十年代以來，世界各發(fā)達(dá)國家逐漸意識(shí)到新能源的開發(fā)勢在必行，風(fēng)能這一清潔無污染而又可再生的大儲(chǔ)量能源便成為各個(gè)發(fā)達(dá)國家研究的首個(gè)目標(biāo)，于是紛紛加大了風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的開發(fā)力度。由于傳統(tǒng)能源的日益短缺問題及對(duì)傳統(tǒng)能源對(duì)環(huán)境污染的不可逆，而環(huán)境保護(hù)的問題已經(jīng)不容忽視，尤其是哥本哈根國際氣候峰會(huì)等環(huán)境保護(hù)會(huì)議的紛紛舉行，進(jìn)一步為發(fā)力發(fā)電這一行業(yè)的飛速發(fā)展提供了很好的契機(jī)。早在很多年

26、之前，美國就已經(jīng)在全國大范圍的安裝并使用風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安裝數(shù)量及發(fā)電總量就滿足了20％的普通市民的用生活電需求。而風(fēng)力資源也很豐富的加拿大，其發(fā)展風(fēng)力發(fā)電的腳步也十分快速，風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)成為其能源構(gòu)成的一個(gè)重要部分。荷蘭、西班牙、德國、加拿大等國家在這一領(lǐng)域也漸漸地加大對(duì)風(fēng)能的開發(fā)，逐步成為風(fēng)力發(fā)電發(fā)展較強(qiáng)的國家。</p><p>　　高實(shí)用性、高的效率、結(jié)構(gòu)緊湊及大功率是目前以及未來風(fēng)力發(fā)電機(jī)最

27、主要的發(fā)展方向。經(jīng)過幾十年的研究與應(yīng)用，各個(gè)國家風(fēng)力發(fā)電的技術(shù)已經(jīng)由幾百幾千瓦級(jí)向兆瓦級(jí)甚至十兆瓦級(jí)發(fā)展，它大大地提高了風(fēng)力發(fā)電機(jī)在單位面積的發(fā)電量，極大提高了風(fēng)力發(fā)電的效率及經(jīng)濟(jì)效益。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的容量由55KW發(fā)展到了500KW，可靠性，安全性，效率也得到了大幅度提升，西班牙、荷蘭等國家目前已經(jīng)開始了10MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組研制與開發(fā)。在剛剛開始風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的起步階段，由于技術(shù)方面的缺陷，人們對(duì)對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的認(rèn)識(shí)還止步在用放大動(dòng)力學(xué)系

28、數(shù)的經(jīng)驗(yàn)方法進(jìn)行計(jì)算。其中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的核心內(nèi)容——齒輪箱更是我國正在設(shè)計(jì)研究內(nèi)容中最重要的部分[2]。</p><p>　　1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢</p><p>　　我國地域廣闊，風(fēng)能的儲(chǔ)存量非常可觀，擁有大力開發(fā)風(fēng)力發(fā)電的有利條件。而目前我國新能源的應(yīng)用仍然以水力發(fā)電為主，但從風(fēng)能與水能的儲(chǔ)量相比，我國風(fēng)能儲(chǔ)量占有更大的優(yōu)勢與發(fā)展前景。根據(jù)相關(guān)資料顯示，我國風(fēng)能資源豐富，可

29、開發(fā)利用的風(fēng)能儲(chǔ)量約十幾億千瓦，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他風(fēng)力發(fā)電發(fā)展強(qiáng)國，所以我國想要大力開發(fā)風(fēng)力發(fā)電是非常具有優(yōu)勢的。只是由于技術(shù)方面的限制，我國風(fēng)能資源的開發(fā)利用早期階段以示范形式、分散和小規(guī)模試驗(yàn)為主，20世紀(jì)90年代規(guī)?；L(fēng)力發(fā)電場才開始建設(shè)，進(jìn)入大規(guī)模使用階段[3]。如表1．1所示為截止到2005年底時(shí)的世界各個(gè)國家的風(fēng)力發(fā)電機(jī)安裝的情況。</p><p>　　從表中得知，我國的風(fēng)力發(fā)電在近年來發(fā)展迅速，但是在規(guī)模

30、上依舊不能與世界上風(fēng)力發(fā)電大國相比，其中的差距還很明顯，這并不與我國風(fēng)力能源的儲(chǔ)量</p><p>　　表1.1 2005年底世界各國風(fēng)力發(fā)電機(jī)安裝容量</p><p>　　相匹配，表明我國的風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)還需要大力的發(fā)展，也是由于我國在風(fēng)力發(fā)電機(jī)生產(chǎn)的技術(shù)研究上還存在很大的問題，比如我國的齒輪箱在運(yùn)行過程中經(jīng)常發(fā)生齒輪箱輸出軸軸承燒壞的問題，還有一些輸出軸軸承在運(yùn)行不久就產(chǎn)生較高的溫度（

31、經(jīng)常是達(dá)到80度以上），這種在關(guān)鍵部件上的研究上的不足，核心技術(shù)的掌握不到位也導(dǎo)致了我國風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域里的不足。</p><p>　　1．3研究目的與內(nèi)容</p><p>　　本文所設(shè)計(jì)的增速器在整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的組成中，是出現(xiàn)故障最多的地方，也是我國風(fēng)力發(fā)電技術(shù)繼續(xù)突破的難題。目前，由于我國在風(fēng)力發(fā)電機(jī)生產(chǎn)的技術(shù)研究上還存在很大的問題，國內(nèi)各大風(fēng)力發(fā)電機(jī)生產(chǎn)廠商所生產(chǎn)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱的工作

32、壽命達(dá)總是不到設(shè)計(jì)要求，其中產(chǎn)生故障的主要原因就是齒輪失效。因此，能不能設(shè)計(jì)出一套合理的能夠滿足實(shí)際需求的齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)就成為風(fēng)力發(fā)電機(jī)能否快速發(fā)展的關(guān)鍵。</p><p>　　本文的主要研究內(nèi)容主要包括以下內(nèi)容：</p><p>　　(1) 500kw風(fēng)力發(fā)電機(jī)增速器的設(shè)計(jì)</p><p>　　風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基本工作原理是風(fēng)力推動(dòng)葉輪，葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)能，我們都知道

33、葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)一般比較緩慢，發(fā)電機(jī)通常需要較快的轉(zhuǎn)速才能快速的產(chǎn)生電能，而增速器就是連接在葉輪與發(fā)電機(jī)之間的一種傳動(dòng)裝置。本文的目的是設(shè)計(jì)出一種新型的混合式增速器。這個(gè)增速器由兩級(jí)行星輪傳動(dòng)和一級(jí)平行軸輪傳動(dòng)組成，結(jié)構(gòu)合理，設(shè)計(jì)生產(chǎn)也安全可靠，符合中國船級(jí)社標(biāo)準(zhǔn)[4]。</p><p>　　關(guān)鍵部件的應(yīng)力分析及強(qiáng)度校核</p><p>　　本文針對(duì)增速器設(shè)計(jì)中的行星齒輪及齒輪軸等關(guān)鍵的部件進(jìn)行受

34、力分析和計(jì)算，對(duì)設(shè)計(jì)的部件進(jìn)行了強(qiáng)度校核，從計(jì)算得出的數(shù)據(jù)來證明設(shè)計(jì)方案的可行性。</p><p>　　第2章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)增速器的設(shè)計(jì)</p><p>　　傳動(dòng)裝置是很多運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的重要組成之一。傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)是否符合運(yùn)動(dòng)學(xué)原理、加工工藝和生產(chǎn)制造質(zhì)量能否達(dá)到實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用的需求，成為增速器質(zhì)量的關(guān)鍵問題。傳動(dòng)形式多種多樣，而其中機(jī)械傳動(dòng)按照其工作原理分為摩擦傳動(dòng)與嚙合傳動(dòng)，具體分為齒輪傳

35、動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)四類。根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安裝地點(diǎn)和傳動(dòng)的特點(diǎn)，通常選擇傳動(dòng)方式為齒輪傳動(dòng)。齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中工作起來最為安全可靠，也是應(yīng)用最廣泛的一種傳動(dòng)形式。通常齒輪傳動(dòng)也可以分為半開式、開式和閉式三種傳動(dòng)方式，它擁有以下一些優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)過程穩(wěn)定可靠、壽命長、瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定、結(jié)構(gòu)緊湊。結(jié)合風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般安裝在具有風(fēng)沙環(huán)境的地方，再根據(jù)潤滑要求一般采取閉式傳動(dòng)以滿足使用。</p><p>　　增速器是指

36、安裝在風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪與發(fā)電機(jī)之間的一個(gè)封閉的獨(dú)立的傳動(dòng)裝置，它可以把葉輪的轉(zhuǎn)速跟轉(zhuǎn)矩通過增速器進(jìn)行成倍的增速和減小轉(zhuǎn)矩就是說葉輪通過增速器增速后連接發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。增速器是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的重要組成之一，它將大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化為小轉(zhuǎn)矩，低轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為高轉(zhuǎn)速，承擔(dān)了對(duì)能量的轉(zhuǎn)換，運(yùn)動(dòng)形式的改變等作用。因?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)都要求是傳動(dòng)比較大、均載效果好、工作效率高等性能，此次設(shè)計(jì)的增速器是采取行星齒輪傳動(dòng)與平行軸斜齒輪傳動(dòng)相結(jié)合的結(jié)構(gòu)形式[4]。<

37、/p><p>　　2．1 傳動(dòng)方案的確定</p><p>　　目前，國內(nèi)外生產(chǎn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的廠商所生產(chǎn)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱基本可分為行星齒輪箱、平行軸圓柱齒輪箱以及平行軸與行星輪系混合式齒輪箱幾類[4]；按照傳動(dòng)的具體布置形式可以分為分流式、同軸式和展開式以及混合式傳動(dòng)；按照傳動(dòng)的級(jí)數(shù)分為單級(jí)傳動(dòng)和多級(jí)齒輪傳動(dòng)。下面表2.1是一些常見的齒輪箱形式及其特點(diǎn)。</p><p>

38、　　目前國內(nèi)外大多數(shù)采用的增速通常是NGW型行星傳動(dòng)，由行星架輸入能量，再由太陽輪輸出，其主要特點(diǎn)是：</p><p>　?。?）行星架和太陽輪都采用浮動(dòng)式設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)均載功能，且構(gòu)造比較簡單。</p><p>　　(2)輸入軸在行星架一端，能很好的滿足風(fēng)力發(fā)電機(jī)扇葉較大，轉(zhuǎn)矩較大，受力大的特點(diǎn)。缺點(diǎn)是：經(jīng)濟(jì)效益達(dá)不到理想效果，功率很小。</p><p>　　表2

39、.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱常見的形式及應(yīng)用</p><p>　　由于500kw以上的風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率較大，轉(zhuǎn)矩也大的關(guān)系，一般采取功率分流的行星傳動(dòng)的方式。常見傳動(dòng)形式就有：兩級(jí)行星齒輪的傳動(dòng)加平行軸的結(jié)合和兩級(jí)平行軸齒輪加一級(jí)行星嚙合傳動(dòng)等形式。本次設(shè)計(jì)運(yùn)用的是行星齒輪與斜齒輪輪相混合的方式。</p><p>　　2.2風(fēng)力發(fā)電機(jī)增速器整體設(shè)計(jì)</p><p>　　2

40、.2.1風(fēng)力發(fā)電機(jī)增速器設(shè)計(jì)的基本要求及步驟</p><p>　　風(fēng)力發(fā)電機(jī)增速器的主要設(shè)計(jì)要求如下表2.2</p><p>　　表2.2 增速器設(shè)計(jì)要求</p><p>　　增速器主要的設(shè)計(jì)步驟：</p><p>　　(1) 根據(jù)增速器安裝地點(diǎn)多為風(fēng)沙等的環(huán)境及工作原理確定本次設(shè)計(jì)的增速器最主要的傳動(dòng)形式是行星齒輪傳動(dòng)。</p&g

41、t;<p>　　確定行星傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式并選擇合理的傳動(dòng)方案。</p><p>　　根據(jù)取好的輸入速度和經(jīng)過增速器增速后的速度，計(jì)算出增速器的傳動(dòng)比。</p><p>　　輸入轉(zhuǎn)速：10r/min</p><p>　　輸出轉(zhuǎn)速：1000r/min</p><p>　　增速比（即總傳動(dòng)比）i=1000/10=100

42、 </p><p>　　再結(jié)合增速器的工作環(huán)境及工作要求，確定增速器的傳動(dòng)形式為二級(jí)行星傳動(dòng)加一級(jí)平行軸圓柱斜齒輪傳動(dòng)，為保證增速器的穩(wěn)定，行星輪的數(shù)目暫定為3，傳動(dòng)比范圍為2~8，初定各級(jí)傳動(dòng)比的分配如下：</p><p>　　第一級(jí)行星齒輪傳動(dòng)i=6</p><p>　　第二級(jí)行星齒輪傳動(dòng)i=6</p><p>　　

43、第三級(jí)平行軸斜齒輪傳動(dòng)i=2.78</p><p>　　2.2.2運(yùn)動(dòng)原理及傳動(dòng)方案</p><p>　　到目前為止，國內(nèi)大多數(shù)生產(chǎn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)增速器的廠家大都采用KGW型的行星傳動(dòng)，以行星架運(yùn)動(dòng)為動(dòng)力輸入端，太陽輪的轉(zhuǎn)動(dòng)為動(dòng)力輸出[4]，它的運(yùn)動(dòng)有許多特點(diǎn)，具體如下：</p><p>　　（1）行星架的結(jié)構(gòu)是焊接而成的，這使得其制作工藝變得簡單，而且安裝方便。<

44、;/p><p>　?。?）動(dòng)力由是由行星輪的行星架輸入，能承受較大轉(zhuǎn)矩，接受較大載荷。</p><p>　?。?）高速級(jí)和低速級(jí)的傳動(dòng)采取了行星架浮動(dòng)和太陽輪浮動(dòng)，結(jié)構(gòu)得到簡化，較好的實(shí)現(xiàn)了均載[6]。</p><p>　　這種KGW型行星傳動(dòng)功率太小，不適用于大型的風(fēng)力發(fā)電，也造成其蓄能的負(fù)擔(dān)較大。由于500kw風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率較大，本設(shè)計(jì)采用的傳動(dòng)形式如下圖2.1&l

45、t;/p><p>　　圖2.1 本文所設(shè)計(jì)增速器齒輪箱運(yùn)動(dòng)原理簡圖</p><p>　　本文設(shè)計(jì)的增速器傳動(dòng)結(jié)構(gòu)分為3級(jí)，第一級(jí)與第二級(jí)均為行星齒輪傳動(dòng)，第三級(jí)為平行軸圓柱斜齒輪傳動(dòng)，與電機(jī)相連。采用這種傳動(dòng)方式具有如下特點(diǎn)：</p><p>　　低速級(jí)的傳動(dòng)為行星齒輪傳動(dòng)，其效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，傳遞功率較大，可以實(shí)現(xiàn)功率分流，行星輪采用浮動(dòng)式的結(jié)構(gòu)，能較好的實(shí)現(xiàn)均載[

46、7]。</p><p>　?。?）高速級(jí)傳動(dòng)為一級(jí)平行軸斜齒輪，能夠平穩(wěn)的與前兩級(jí)嚙合傳動(dòng)，有效的降低了震動(dòng)。</p><p>　　2.3增速器傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.3.1第一級(jí)行星輪系配齒計(jì)算并校驗(yàn)裝配條件</p><p>　?。?）計(jì)算齒輪的基本參數(shù)</p><p>　　取第一級(jí)太陽輪齒數(shù)，行星齒

47、輪數(shù)目為,則根據(jù)傳動(dòng)比i，按照配齒計(jì)算公式，可求得第一級(jí)行星齒輪傳動(dòng)的內(nèi)齒輪b、行星輪c的齒數(shù)。</p><p><b>　　則有</b></p><p><b>　?。ㄊ?.1）</b></p><p><b>　?。ㄊ?.2）</b></p><p><b>　　

48、預(yù)計(jì)嚙合角和： </b></p><p><b>　?。ㄊ?.3）</b></p><p><b>　　選， </b></p><p>　　校驗(yàn)第一級(jí)行星齒輪的裝配條件：</p><p><b>　　同心條件：</b></p><p>　　

49、為保證太陽論和行星架的軸線重合，各對(duì)嚙合的齒輪之間的中心距必須相等以確定內(nèi)齒輪與行星輪運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。 </p><p>　　即 （式2.4）</p><p><b>　　裝配條件：</b></p><p>　　因?yàn)楦鱾€(gè)行星齒輪必須平均分布于太陽輪邊上，所以各個(gè)齒輪齒數(shù)須滿足裝配條件，即太陽輪與行

50、星輪齒數(shù)之和應(yīng)為行星輪數(shù)目的整數(shù)倍。</p><p>　　(Za1+Zc1)/n1=c(常數(shù)) 即 （17+34）/3=17 （式2.5）</p><p><b>　　鄰接條件：</b></p><p>　　相鄰兩個(gè)行星齒輪的齒頂不能發(fā)生碰撞，即</p><p><b>

51、;　?。ㄊ?.6）</b></p><p>　　經(jīng)過以上計(jì)算，初選第一級(jí)行星傳動(dòng)的模數(shù)為10mm，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，確定第一級(jí)行星傳動(dòng)各個(gè)齒輪具體參數(shù)，如下表2.3：</p><p>　　表2.3 第一級(jí)行星齒輪參數(shù)</p><p>　　2.3.2第二級(jí)行星輪系配齒計(jì)算并校驗(yàn)裝配條件</p><p>　　取太陽輪齒數(shù)Z=17，行

52、星齒輪數(shù)目為3,則根據(jù)傳動(dòng)比i，按照配齒計(jì)算公式，可求得第一級(jí)行星齒輪傳動(dòng)的內(nèi)齒輪b、行星輪c的齒數(shù)。</p><p><b>　　（式2.7）</b></p><p><b>　?。ㄊ?.8）</b></p><p><b>　　預(yù)計(jì)嚙合角和：</b></p><p><

53、;b>　　（式2.9）</b></p><p><b>　　選， </b></p><p>　　校驗(yàn)第二級(jí)行星齒輪的裝配條件：</p><p><b>　　同心條件：</b></p><p>　　為使太陽論和行星架的軸線重合各對(duì)相互嚙合齒輪之間的中心距必須相等。 </p&g

54、t;<p>　　即 （式2.10）</p><p><b>　　裝配條件：</b></p><p>　　因?yàn)楦鱾€(gè)行星齒輪必須平均分布于太陽輪邊上，所以各個(gè)齒輪齒數(shù)須滿足裝配條件，即太陽輪與行星輪齒數(shù)之和應(yīng)為行星輪數(shù)目的整數(shù)倍。</p><p>　　(Za2+Zc2)/n2=c(常數(shù)

55、) 即 （17+34）/3=17 （式2.11）</p><p><b>　　鄰接條件：</b></p><p>　　相鄰兩個(gè)行星齒輪的齒頂不能發(fā)生碰撞，即</p><p><b>　?。ㄊ?.12）</b></p><p>　　根據(jù)以上計(jì)算，初選第二級(jí)行星傳

56、動(dòng)的模數(shù)為6mm，按照要求查閱相關(guān)設(shè)計(jì)手冊，確定第二級(jí)行星傳動(dòng)各個(gè)齒輪具體參數(shù)，如下表2.4：</p><p>　　表2.4 第二級(jí)行星傳動(dòng)齒輪參數(shù)</p><p>　　2.3.3第三級(jí)平行軸圓柱斜齒輪的設(shè)計(jì)</p><p>　　圓柱斜齒輪的齒數(shù)分配如下：Z1=65 Z2=23 模數(shù)m=5</p><p>　　其具體參數(shù)如下表2

57、.5：</p><p>　　表2.5第三級(jí)齒輪傳動(dòng)參數(shù)</p><p>　　2.3.4確定行星齒輪的具體結(jié)構(gòu) </p><p>　　（1） 太陽輪的結(jié)構(gòu)  </p><p>　　本次設(shè)計(jì)將太陽輪的結(jié)構(gòu)形式做成齒輪軸來方便軸跟齒輪的連接，為了讓太陽輪在可以一定范圍內(nèi)輕微擺動(dòng)，為較好實(shí)現(xiàn)均載的效果采用漸開線

58、花鍵來鏈接上一級(jí)的行星架。如圖2.2。 </p><p><b>　　圖2.2太陽輪結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　（2） 行星輪的結(jié)構(gòu) </p><p>　　本次設(shè)計(jì)采取軸承安裝在行星輪的軸徑孔里面以滿足風(fēng)力發(fā)電機(jī)傳動(dòng)比較大的需求，通過這種方式可以減小傳動(dòng)的軸向尺寸，來使得裝配結(jié)構(gòu)得到很大程度的簡化。另外，在行

59、星輪孔內(nèi)裝一個(gè)雙列調(diào)心滾子軸承也可以在一定程度上減小載荷分布的不均勻性，行星輪由于所受載荷比較大，本文中采用了安裝兩個(gè)雙列調(diào)心滾子軸承的方式[4]，行星輪得結(jié)構(gòu)如下圖2.3所示。</p><p>　　圖2.3 行星輪的結(jié)構(gòu)</p><p>　　（3）行星架的結(jié)構(gòu) </p><p>　　行星架是行星傳動(dòng)結(jié)構(gòu)中一個(gè)非常重要而且相對(duì)復(fù)雜的零件。傳動(dòng)系統(tǒng)中常用的行星架有

60、雙臂分離式、雙臂整體式和單臂式三種結(jié)構(gòu)[4]。毛坯通常采用鑄造、鍛造和焊接等方法。本次設(shè)計(jì)中采用了雙臂整體式的結(jié)構(gòu)，毛坯的材料選用鑄鋼ZG340—640，這種結(jié)構(gòu)能很好的滿足行星輪運(yùn)動(dòng)所需剛度。</p><p>　　2.4行星齒輪傳動(dòng)的材料選擇和強(qiáng)度校核</p><p>　　結(jié)合風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工作環(huán)境差，受力情況比較復(fù)雜的特點(diǎn)，跟平常的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相比，除須滿足機(jī)械的強(qiáng)度條件之外，還要滿足在極度

61、溫差情況下的很多機(jī)械特性，例如低溫抗脆特性，較低的膨脹收縮率等等。對(duì)傳動(dòng)部件來說，通常情況下不采取分體式結(jié)構(gòu)或焊接的結(jié)構(gòu)，齒輪的毛坯盡量采用輪輻輪緣整體的鍛件形式來提高承載能力。本次設(shè)計(jì)采用的行星齒輪系各個(gè)傳動(dòng)部件的材料和力學(xué)特性已在下表2.6中列出。</p><p>　　表2.6 各個(gè)傳動(dòng)部件的材料及性能</p><p>　　2.4.1行星齒輪的強(qiáng)度校核</p><

62、p>　　在行星齒輪系列的傳動(dòng)過程中，太陽輪與行星輪之間的接觸強(qiáng)度最大，所以只需要通過計(jì)算驗(yàn)證校核嚙合處的接觸強(qiáng)度即可。查閱手機(jī)械設(shè)計(jì)冊及學(xué)過書籍，通過計(jì)算對(duì)各級(jí)行星齒輪輪系進(jìn)行強(qiáng)度校核。</p><p>　?。?）第一級(jí)行星齒輪輪系</p><p>　　太陽輪a和行星輪c的材料均選用20CrMnTi，熱處理方式為滲碳淬火，齒面硬度為56--60HRC。查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，選定</

63、p><p><b>　?。ㄊ?.12）</b></p><p><b>　　查閱手冊，得出</b></p><p><b>　?。ㄊ?.13）</b></p><p><b>　?。ㄊ?.12）</b></p><p>　　輸入軸轉(zhuǎn)矩T

64、=9550*P/n=9550*500/10=477500Nm （式2.14）</p><p>　　太陽輪a的輸入轉(zhuǎn)矩為T1=T/i=477500/6=79583.3Nm （式2.15）</p><p>　　行星輪c上受到的轉(zhuǎn)矩為 （式2.16）</p><p>　　

65、查閱手冊選擇齒寬系數(shù)： （式2.17）</p><p><b>　　計(jì)算齒寬為</b></p><p><b>　?。ㄊ?.18）</b></p><p>　　選取B2=145mm,B1=150mm</p><p>　　各個(gè)系數(shù)的確定如

66、下:</p><p>　　使用系數(shù)： </p><p><b>　　動(dòng)載系數(shù)：</b></p><p><b>　?。ㄊ?.19）</b></p><p>　　（上式中V指的是小齒輪Z的速度：</p><p&

67、gt;　?。?（式2.20）</p><p>　　接觸強(qiáng)度的齒向載荷分布系數(shù)為：</p><p><b>　?。ㄊ?.21）</b></p><p>　　彎曲強(qiáng)度的齒向載荷分布系數(shù)：</p><p><b>　?。ㄊ?.22）</b></p>

68、<p>　　齒間載荷分布系數(shù)為： （式2.23）</p><p><b>　　則有綜合系數(shù)為：</b></p><p><b>　?。ㄊ?.24）</b></p><p>　　齒面接觸疲勞強(qiáng)度即齒面接觸應(yīng)力為：</p><p

69、><b>　　（式2.25）</b></p><p>　　上式中：鋼制齒輪彈性系數(shù)：</p><p><b>　　（式2.26）</b></p><p>　　節(jié)點(diǎn)區(qū)域影響系數(shù)： （式2.27）</p><p>　　螺旋

70、角系數(shù)： （式2.28）</p><p>　　重合度系數(shù)： （式2.29）</p><p>　?。閆1與Z2的重合度，）</p><p>　　圓周力：Ft=2000T/d=2000*26527.7/170=312091N

71、 （式2.30）</p><p>　　齒面許勇接觸應(yīng)力大小為：</p><p><b>　?。ㄊ?.31）</b></p><p>　　接觸強(qiáng)度的安全系數(shù)為：</p><p><b>　　（式2.32）</b></p><p><b>　　上式中：&l

72、t;/b></p><p><b>　　潤滑系數(shù)：</b></p><p><b>　　（式2.33）</b></p><p><b>　　速度系數(shù):</b></p><p><b>　?。ㄊ?.34）</b></p><p>

73、;<b>　　粗糙度系數(shù)：</b></p><p><b>　　（式2.35）</b></p><p>　　工作硬化系數(shù)：Zw=1</p><p>　　接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)：Zx=1.05-0.005Mn=1 （式2.36）</p><p>　　計(jì)算太陽

74、輪齒根彎曲應(yīng)力：</p><p><b>　?。ㄊ?.37）</b></p><p><b>　　重合度系數(shù)：</b></p><p><b>　?。ㄊ?.38）</b></p><p><b>　　螺旋角系數(shù)：</b></p><p&

75、gt;<b>　?。ㄊ?.39）</b></p><p>　　齒形系數(shù)： （式2.40） </p><p>　　行星齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度：</p><p><b>　?。ㄊ?.41）</b></p>

76、<p>　　齒根彎曲的強(qiáng)度安全系數(shù)為：</p><p><b>　?。ㄊ?.42）</b></p><p>　　行星輪與內(nèi)齒輪彎曲強(qiáng)度的校核：</p><p>　　內(nèi)齒圈的材料定為42CrMo，熱處理方式為調(diào)質(zhì)，齒面硬度為HBS≥260。查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，選定</p><p><b>　　。</

77、b></p><p>　　查手冊選擇齒寬系數(shù)φd=1.2</p><p>　　計(jì)算內(nèi)齒輪的寬度為b=φd*d3=1.2*340=408, （式2.43）</p><p><b>　　圓整后為</b></p><p>　　內(nèi)齒圈的齒根彎曲應(yīng)力為：</p><p

78、><b>　?。ㄊ?.44）</b></p><p>　　內(nèi)齒圈許用彎曲應(yīng)力為：</p><p><b>　?。ㄊ?.45）</b></p><p>　　齒根彎曲強(qiáng)度安全系數(shù)</p><p><b>　?。ㄊ?.46）</b></p><p>　　

79、（1）第二級(jí)行星齒輪輪系</p><p>　　太陽輪a和行星輪c材料均定為20CrMnTi，熱處理方式定為滲碳淬火，齒面硬度為56--60HRC。查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，選定</p><p><b>　?。ㄊ?.47）</b></p><p><b>　　查閱手冊，得出</b></p><p>　　太陽輪

80、a的輸入轉(zhuǎn)矩為T1=T/i=79583.3/6=13263.883Nm （式2.48） </p><p>　　行星輪c上受到的轉(zhuǎn)矩為 （式2.49）</p><p>　　查閱手冊選擇齒寬系數(shù)：</p><p><b>　?。ㄊ?.50）</b></p><p><

81、;b>　　計(jì)算齒寬為</b></p><p><b>　?。ㄊ?.51）</b></p><p>　　選取B2=145mm,B1=150mm</p><p>　　各個(gè)系數(shù)的確定如下:</p><p><b>　　使用系數(shù)：</b></p><p><b

82、>　　動(dòng)載系數(shù)：</b></p><p><b>　?。ㄊ?.52）</b></p><p>　　接觸強(qiáng)度的齒向載荷分布系數(shù)為：</p><p><b>　?。ㄊ?.53）</b></p><p>　　彎曲強(qiáng)度的齒向載荷分布系數(shù)[2]：</p><p>&l

83、t;b>　?。ㄊ?.54）</b></p><p>　　齒間載荷分布系數(shù)為：</p><p><b>　　則有綜合系數(shù)為：</b></p><p><b>　?。ㄊ?.55）</b></p><p>　　齒面接觸疲勞強(qiáng)度即齒面接觸應(yīng)力為：</p><p>&

84、lt;b>　?。ㄊ?.56）</b></p><p>　　上式中：鋼制齒輪彈性系數(shù)：</p><p><b>　?。ㄊ?.57）</b></p><p>　　節(jié)點(diǎn)區(qū)域影響系數(shù)： （式2.58）</p><p>　　螺旋角系數(shù)：

85、 （式2.59）</p><p>　　重合度系數(shù)： （式2.60）</p><p>　?。閆1與Z2的重合度，）</p><p>　　圓周力：Ft=2000T/d=2000*13263.883/170=52015N （式2.61）<

86、;/p><p>　　齒面許用最大接觸應(yīng)力大小為：</p><p><b>　　（式2.62）</b></p><p>　　接觸強(qiáng)度的安全系數(shù)為：</p><p><b>　?。ㄊ?.63）</b></p><p><b>　　上式中：</b></p&g

87、t;<p><b>　　潤滑系數(shù)：</b></p><p><b>　?。ㄊ?.64）</b></p><p><b>　　速度系數(shù):</b></p><p><b>　?。ㄊ?.65）</b></p><p><b>　　粗糙度系

88、數(shù)：</b></p><p><b>　　（式2.66）</b></p><p>　　工作硬化系數(shù)：Zw=1 （式2.67）</p><p>　　接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)：Zx=1.05-0.005Mn=1 （式2.6

89、8）</p><p>　　計(jì)算太陽輪齒根彎曲應(yīng)力：</p><p><b>　?。ㄊ?.69）</b></p><p><b>　　重合度系數(shù)：</b></p><p><b>　?。ㄊ?.70）</b></p><p><b>　　螺旋角系數(shù)

90、：</b></p><p><b>　?。ㄊ?.71）</b></p><p><b>　　齒形系數(shù)：</b></p><p><b>　　（式2.72）</b></p><p>　　行星齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度：</p><p><b&g

91、t;　?。ㄊ?.73）</b></p><p>　　齒根彎曲的強(qiáng)度安全系數(shù)為：</p><p><b>　　（式2.74）</b></p><p>　　行星輪與內(nèi)齒輪彎曲強(qiáng)度的校核：</p><p>　　內(nèi)齒圈的材料選用42CrMo，熱處理方式為調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為HBS≥260。查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，選定<

92、;/p><p><b>　　。</b></p><p>　　查手冊選擇齒寬系數(shù)φd=1.2</p><p>　　計(jì)算內(nèi)齒輪的寬度為b=φd*d3=1.2*340=408,圓整后為</p><p>　　內(nèi)齒圈的齒根彎曲應(yīng)力為：</p><p><b>　　（式2.75）</b>&l

93、t;/p><p>　　內(nèi)齒圈許用彎曲應(yīng)力為：</p><p><b>　?。ㄊ?.76）</b></p><p>　　齒根彎曲強(qiáng)度安全系數(shù)</p><p><b>　?。ㄊ?.77）</b></p><p>　　2.4.2第三級(jí)平行軸的圓柱斜齒輪的強(qiáng)度校核</p>

94、<p>　　圓柱斜齒輪材料均用20CrMnTi，熱處理方式為滲碳淬火，齒面硬度為56--60HRC。查閱手冊，選定</p><p>　　輸入軸轉(zhuǎn)矩為T1=13263.883 n=360r/min</p><p>　　齒寬系數(shù)選擇φd=1</p><p>　　齒寬 （式2.78

95、）</p><p>　　取B2=120mm，B1=125mm</p><p>　　齒輪Z1受到的轉(zhuǎn)矩為:</p><p><b>　?。ㄊ?.79）</b></p><p>　　后續(xù)計(jì)算中要用到的各個(gè)系數(shù)確定如下：</p><p><b>　　系使用數(shù)：</b></p&

96、gt;<p><b>　　動(dòng)載系數(shù)：</b></p><p><b>　?。ㄊ?.80）</b></p><p>　　接觸強(qiáng)度的齒向載荷分布系數(shù)計(jì)算：</p><p><b>　?。ㄊ?.81）</b></p><p>　　彎曲強(qiáng)度齒向載荷分布系數(shù)計(jì)算：</

97、p><p><b>　?。ㄊ?.82）</b></p><p>　　齒輪間的載荷分布系數(shù)為：</p><p><b>　　計(jì)算齒面接觸應(yīng)力：</b></p><p><b>　?。ㄊ?.83）</b></p><p>　　上式中：鋼制齒輪彈性系數(shù)：</

98、p><p><b>　　節(jié)點(diǎn)區(qū)域影響系數(shù)：</b></p><p>　　螺旋角系數(shù)： （式2.84）</p><p>　　重合度系數(shù)： （式2.85）</p><p>　?。閆1與Z2的重合度，）</p>&l

99、t;p>　　圓周力：Ft=2000T/d=2000*4771.18/118.556=80488.21N （式2.86）</p><p>　　齒面許用最大接觸應(yīng)力大小為：</p><p><b>　?。ㄊ?.87）</b></p><p>　　接觸強(qiáng)度的安全系數(shù)為：</p><p>&l

100、t;b>　?。ㄊ?.88）</b></p><p><b>　　上式中：</b></p><p><b>　　潤滑系數(shù)：</b></p><p><b>　　（式2.89）</b></p><p><b>　　速度系數(shù):</b></

101、p><p><b>　?。ㄊ?.90）</b></p><p><b>　　粗糙度系數(shù)：</b></p><p><b>　?。ㄊ?.91）</b></p><p>　　工作硬化系數(shù)：Zw=1</p><p>　　接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)：Zx=1.05-0.

102、005Mn=1.005 （式2.92）</p><p>　　從以上的計(jì)算校核得知，此次傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)于傳動(dòng)構(gòu)件的設(shè)計(jì)基本上可以符合強(qiáng)度的要求，屬于可行的設(shè)計(jì)方案。本方案選用的傳動(dòng)比也基本上滿足了傳動(dòng)需求，對(duì)于第三級(jí)圓柱斜齒輪的初步設(shè)計(jì)校核也使得機(jī)構(gòu)在穩(wěn)定性上得到明顯改善，結(jié)構(gòu)上也更加安全可靠。</p><p>　　2.5 主要構(gòu)件設(shè)計(jì)選用與計(jì)算&

103、lt;/p><p>　　2.5.1 行星輪心軸的設(shè)計(jì)與校核 </p><p>　?。?）通過計(jì)算確定軸的最小直徑</p><p>　　選擇軸的材料42CrMo，熱處理方式為調(diào)質(zhì)處理，260--290HBS查閱手冊，分別?。?,得</p><p><b>　?。ㄊ?.93）</b></p><p&

104、gt;　　為了與軸承的尺寸相適應(yīng)，所以需要同時(shí)選取軸承的型號(hào)。 </p><p>　　因?yàn)檩S承主要承受徑向的載荷，而且行星輪的軸線在傳動(dòng)過程中要保持與太陽輪很好的嚙合，通過這種方式避免附加載荷，選用調(diào)心滾子軸承，其特點(diǎn)、性能與調(diào)心球軸承大致相同，并且承載能力在徑向比較大。根據(jù)最小軸徑127.83mm，查設(shè)計(jì)手冊選定標(biāo)準(zhǔn)調(diào)心滾子軸承型號(hào)是22326 C/W33。其尺寸為</p><p>&l

105、t;b>　?。ㄊ?.94）</b></p><p>　　所以最小心軸的直徑為130mm。</p><p>　　（2）行星齒輪心軸的強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　計(jì)算其最大彎矩，按均布載荷作用在心軸上時(shí)</p><p><b>　　（式2.95）</b></p><p><b

106、>　　計(jì)算心軸彎曲應(yīng)力：</b></p><p><b>　　（式2.96）</b></p><p>　?。?）行星齒輪軸承的壽命計(jì)算：</p><p>　　采用的軸承型號(hào)為222326 C/W33</p><p>　　， （式2.97）</p><p>

107、<b>　　計(jì)算行星架轉(zhuǎn)速 </b></p><p><b>　　（式2.98）</b></p><p>　　計(jì)算行星齒輪的絕對(duì)速度：</p><p><b>　?。ㄊ?.99）</b></p><p>　　計(jì)算行星齒輪相對(duì)于行星架的相對(duì)轉(zhuǎn)速：</p><p

108、><b>　?。ㄊ?.100）</b></p><p><b>　　計(jì)算軸承的壽命為：</b></p><p><b>　　（式2.101）</b></p><p>　　2.5.2 圓柱斜齒輪輸出齒輪軸的設(shè)計(jì) </p><p>　　初步計(jì)算確定傳動(dòng)軸的

109、最小直徑 </p><p>　　軸的材料選定為42CrMo，熱處理方式定為調(diào)質(zhì)處理260～290HBS</p><p>　　， ， ,得</p><p><b>　?。ㄊ?.102）</b></p><p>　　輸出齒輪軸的最小直徑應(yīng)該是安裝軸承處軸的直徑，為了與軸承及聯(lián)軸器的孔徑相互適應(yīng)，所以需要同時(shí)

110、選取軸承和聯(lián)軸器的型號(hào)。因?yàn)檩S承既要承受徑向力，又承受軸向載荷，所以應(yīng)該選用圓錐滾子軸承。圓錐滾子軸承可同時(shí)承受軸向載荷和徑向載荷，它的外圈是可以分離的，調(diào)整好軸承的游隙進(jìn)行安裝，一般情況下是成對(duì)使用的[8]。根據(jù)計(jì)算得出的最小軸徑107.32mm，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊初步選用標(biāo)準(zhǔn)圓錐滾子軸承，其型號(hào)為30322。其尺寸為</p><p>　　d×D×T×B×C=110mm&#

111、215;240mm×54.5mm×50mm×42mm （式2.103）</p><p>　　所以標(biāo)準(zhǔn)最小軸徑為110mm。</p><p>　　初步選擇輸出軸右端滾動(dòng)軸承。要求可以承受較大的徑向載荷而且能夠同時(shí)自動(dòng)調(diào)心，內(nèi)圈對(duì)外圈的軸線偏斜量≤1.5º-2.5°。按照工作要求并且根據(jù)</p>&

112、lt;p>　　dVI-VII=90mm，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，選定0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度等級(jí)的單列調(diào)心滾子軸承，具體型號(hào)為22219C/W33，它的基本尺寸為</p><p>　　d×D×B=95mm×170mm×43mm,所以dV-VI=95mm,而lV-VI=43mm</p><p><b>　　計(jì)算聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩</b>&

113、lt;/p><p><b>　　（式2.104）</b></p><p>　　式中KA--工作情況系數(shù)，考慮到轉(zhuǎn)矩的變化及沖擊載荷的大小，選KA=2.3</p><p>　　按照轉(zhuǎn)矩的計(jì)算結(jié)果Tca應(yīng)該略小于聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，初步選定LZ6YB80×172型柱銷彈性聯(lián)軸器，這款聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩大小為8000N·

114、m。聯(lián)軸器與軸的配合轂孔長度為L1=172mm。</p><p>　　(2)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) </p><p>　　1) 初步?jīng)Q定軸上零件的裝配方案 </p><p>　　本設(shè)計(jì)的裝配方案在上文已經(jīng)做了簡要的分析，現(xiàn)選用如下圖所示的裝配方案 </p><p>　　圖2.4 輸出軸結(jié)構(gòu)與裝配圖<

115、;/p><p>　?、僖?yàn)檩S承同時(shí)受到徑向力和軸向力作用，所以選用單列圓錐滾子軸承。按照工作要求，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選擇的單列圓錐滾子軸承，型號(hào)為30322，根據(jù)其基本尺寸確定</p><p>　?、谄渥蠖藵L動(dòng)軸承采取軸肩定位的方式。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊上查取30322型軸承的定位軸肩安裝尺寸</p><p>　　所以取軸環(huán)的寬度b≥1.4h，選擇</p><

116、;p>　?、郯惭b齒輪機(jī)構(gòu)處的軸段II—III的直徑122mm；齒輪左邊與左端軸承之間采取套筒定位的方式。通過計(jì)算已經(jīng)得知齒輪輪轂的寬度為135mm，為使軸的套筒端面能夠可靠地壓緊齒輪，更好的與齒輪配合，軸段應(yīng)該稍短于輪轂寬度，所以選擇I=135mm。</p><p>　　④因?yàn)檩S的III—IV的地方是有齒輪軸段，所以</p><p>　?、莩醪皆O(shè)定齒輪距箱體內(nèi)壁距離a=20mm，考慮

117、到箱體在鑄造過程中存在較大誤差，在計(jì)算滾動(dòng)軸承的位置時(shí)，應(yīng)該距箱體內(nèi)壁隔開小段距離s，選定s=10mm，已知滾動(dòng)軸承的寬度為T=54.5mm[9]，則</p><p><b>　　（式2.105）</b></p><p><b>　　取整90mm.</b></p><p>　　計(jì)算到這里，已經(jīng)基本可以確定軸的具體尺寸。&l

118、t;/p><p>　　（2) 軸上零件的周向定位及軸向定位 </p><p>　　增速器中齒輪與軸的周向定位是采用平鍵連接的方法。平鍵截面尺寸為b×h=32mm×18mm，鍵槽通過使用鍵槽銑刀來加工，由輪轂的寬度在結(jié)合鍵的長度要求，選取鍵長L=110mm，略短于輪轂寬度。而且為了保證齒輪與軸的配合具有較好的對(duì)中性，選擇齒輪輪轂與軸的配合方式為；軸和滾動(dòng)軸

119、承的周向定位是由過渡配合保證精度的，這里選定軸的直徑尺寸公差m6。 </p><p>　　為滿足半聯(lián)軸器軸向定位的定位需求，VII-VIII周段左邊需要突出一個(gè)軸肩，選取VI-VII段的直徑為dVI-VII=90mm；左端軸端使用擋圈定位的方式，軸端的直徑選擇擋圈直徑D=92mm。為保證軸端擋圈只能壓在聯(lián)軸器上面而不會(huì)壓在軸的端面上，所以VII-VIII段長度應(yīng)該比L1稍短一些，選取lVII-VIII=

120、170mm。</p><p>　?。?) 確定軸上的圓角和倒角的尺寸 </p><p>　　參閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，取軸端的倒角為2×45º，各個(gè)軸肩的圓角半徑為R=2mm。</p><p>　　2.5.4浮動(dòng)用齒式聯(lián)軸器的設(shè)計(jì) </p><p>　　行星齒輪增速器的基本構(gòu)件大部分采用齒式的聯(lián)軸器，使得齒輪

121、部件可以在嚙合過程中輕微的浮動(dòng)，通過這種方法補(bǔ)償由于誤差造成所需要的徑向活動(dòng)度。</p><p>　?。?）浮動(dòng)齒式聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　浮動(dòng)用齒式聯(lián)軸器擁有單齒及雙齒兩種結(jié)構(gòu)形式的聯(lián)軸器。為防止增速器尺寸過大，引起聯(lián)軸器齒輪輪齒上的載荷分布系數(shù)Kβ增大，單齒聯(lián)軸器要有足夠大的長度Lg，單齒聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)比雙齒的要簡單許多，但它可以使的浮動(dòng)齒輪在傾斜的同時(shí)又具有徑向平移的性能，

122、這有利于減小載荷分布系數(shù)Kβ的值[10]。對(duì)于太陽輪直徑較大太陽輪直徑較大而傳動(dòng)比較小的NGW型行星齒輪傳動(dòng)，采用圖2.4所示的結(jié)構(gòu)更為有利。由于本設(shè)計(jì)采用的太陽輪直徑較大，所以本設(shè)計(jì)采用用雙齒聯(lián)軸器來使得中心輪浮動(dòng)運(yùn)動(dòng)嚙合，其中輸入端齒輪是太陽輪。</p><p>　　圖2.5 單齒聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)</p><p>　　被浮動(dòng)件和聯(lián)軸器的軸向定位方法，一般采用圓形截面（見圖2.6）或采用球

123、面頂塊（見圖2.6）彈性擋圈，也可以采用矩形截面進(jìn)行定位。本文采用空心軸定心，可有效防止在嚙合運(yùn)動(dòng)時(shí)因?yàn)檩d荷的變化造成運(yùn)動(dòng)中聯(lián)軸器的傾斜角度過大，從而減少使用壽命以及增大齒面的磨損。</p><p>　　本文通過使擋圈與齒輪之間留有一定的間隙，來保證構(gòu)件浮動(dòng)時(shí)有足夠的自由度，這個(gè)間隙通常選定為j0=0.5--1.5mm。</p><p>　　圖2.6內(nèi)齒輪浮動(dòng)雙齒聯(lián)軸器</p>

124、<p>　　浮動(dòng)用齒式聯(lián)軸器，按照其外齒軸套的輪齒在齒寬方向的截面形狀，還有鼓形齒及直齒的分別。其中直齒的加工過程簡單，允許傾斜角小，一般情況下不大于30′，正常工作時(shí)容易使齒輪的端部受載，強(qiáng)度和壽命較低，齒面磨損較大。 鼓形齒允許的傾斜角一般可達(dá)2°左右，相對(duì)直齒較大，而且其輪齒的受力情況比較好，浮動(dòng)靈敏，其壽命和強(qiáng)度較直齒的都會(huì)有比較明顯的提高。所以本設(shè)計(jì)采用鼓形齒進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p

125、>　　2.5.5 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　通過上文齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的一系列計(jì)算，已初步計(jì)算出齒輪的主要尺寸，如齒數(shù)、模數(shù)、分度圓直徑、螺旋角、齒寬等，現(xiàn)在對(duì)齒輪的內(nèi)齒圈、輪轂、輪輻等部件的結(jié)構(gòu)尺寸大小及形式進(jìn)行設(shè)計(jì)。 </p><p>　　由于大齒輪1的齒頂圓直徑400mm<da<1000mm，大齒輪1應(yīng)做成輪輻面為“十”字形輪輻式的結(jié)構(gòu)。齒輪的結(jié)構(gòu)及主