【正文】 和選擇傳動方案。(3)根據選定的電機的輸入速度和經過減速機構減速后的輸出速度，確定出這個減速機構的傳動比范圍。輸入轉度：25r/min。增速機構增速后的輸出速度：1625r/min. 6215?i機械工程學院畢業(yè)設計（論文）第 6 頁 共 63 頁根據增速裝置的用途和工作特點，傳動形式定位兩級定軸傳動+單級行星傳動，行星傳動的結構形式確定為：單級 2KH（NWG）型行星傳動機構。確保其穩(wěn)定性，行星輪數目為 3，其傳動比范圍為： 。由此，~12?i分配情況如下：第一級行星齒輪傳動： =。參考文獻1i[7]第二級斜齒輪定軸傳動： =。參考文獻2i[7]第三級圓柱直齒輪傳動： =。參考文獻3i[7]增速器齒輪箱的主要設計要求如表 表 增速器齒輪箱的主要設計參數轉速n(r/min)功率P（KW）扭矩 T(N)???傳動比 i 效率Ⅰ軸 25 618 Ⅱ軸 612 Ⅲ軸 606 Ⅳ軸 1625 600 傳動方案及運動原理圖根據國家有關標準規(guī)定，行星齒輪傳動的分類說明如下：（1）簡單行星齒輪傳動（單級行星齒輪傳動） 、 （2）差動行星齒輪傳動（w=2 的行星齒輪傳動） 、（3）行星齒輪變速傳動（多自由度的行星齒輪傳動） 、 （4）組合行星齒輪傳動。目前，國內生產的增速箱主要采用 2K—H(KGW)型行星傳動，屬于組合行星齒輪傳動。行星架為輸入端，太陽輪為輸入端。其具有如下優(yōu)點：(1)行星架采用焊接結構，工藝簡單，重量較輕，便于加工和裝配。(2)動力由行星輪系系桿輸入，剛性好，符合風力發(fā)電機受力大、轉矩大的特點。機械工程學院畢業(yè)設計（論文）第 7 頁 共 63 頁(3)第一級行星結構中太陽輪采用浮動輪的形式，通過齒輪聯軸器與高速軸而實現浮動，太陽輪重量小、慣性小、浮動靈活、結構簡單、容易制造、通用性強，當 =3 時均載效果最為顯著，同時簡化了結構，使得結構更加的緊湊，????均載效果好。缺點：功率太小，不適合大型風力發(fā)電場；蓄能裝置負擔較大?？紤]到600kW 風力發(fā)電機大功率，結構緊湊、高可靠性等特點，結合中國船級社風力發(fā)電機組規(guī)范，本文采用的傳動形式如圖 。圖 600kW 風力發(fā)電機組增速箱傳動簡圖增速器傳動結構分為三級，第一級為行星輪系，第一級行星架為輸入端，由第一級太陽輪傳遞至第二級直齒圓柱齒輪平行軸輪系傳動；第三級采用斜齒輪平行軸輪系傳動，直接與電機相聯。此傳動方案具有如下優(yōu)點：(1)低速級為行星傳動，效率高，體積小，重量輕，結構簡單，傳遞功率范圍大，成功實現了功率分流，軸向尺寸小，采用行星輪浮動，均載效果好，實現了大傳動比；(2)高速級為平行軸圓柱直齒輪傳動，合理分配了傳動比，實現了平穩(wěn)輸出，降低了振動。機械工程學院畢業(yè)設計（論文）第 8 頁 共 63 頁3 增速器整機設計 第一級行星輪系傳動設計及校核其裝配條件 行星傳動的配齒計算（1）單排 2KH 行星傳動的裝配條件為：兩中心輪的齒數之和應為行星輪數目的整數倍。即即CnZiwH??13 CZ??——行星輪的數目，此處取 =3. ???? ????C——盡可能取質數，——太陽輪的齒數。1Z依據 =，查行星齒輪傳動設計與制造（機械工業(yè)出版社）表 41 可3Hi得 , 取 ， 因此可求得 ????=3 4?C251?Z根據傳動比條件：由機械原理輪系的傳動比計算可得 =1 =1+ ，31Hi?i131Z即可以表達如下 ??ZiH機械工程學院畢業(yè)設計（論文）第 9 頁 共 63 頁聯立上式表達式可求得內齒圈的齒數 ：3Z104)(113 ?????HwinCZ根據行星齒輪傳動同心條件可求出行星輪齒數 ：2Z。40)(2113???Z初步選擇齒輪的嚙合角為標準值： ∝=20176。 校驗行星輪齒裝配條件：1)鄰接條件在設計行星齒輪傳動時，為了進行功率分流，而提高其承載能力，同時也是為了減少其結構尺寸，使其結構緊湊，經常在太陽輪與內齒輪之間，均勻的，對稱的設置幾個行星輪，為了使各行星輪齒頂不相碰,必須保證他們齒頂之間在其連心線上有一定的間隙，即 acwdna???180si2式中 ——行星輪的數目，此處取 =3.???? ????——嚙合副中心距：a?——行星輪齒頂圓直徑acd2)同心條件所謂同心條件就是由中心輪、行星輪、的所有嚙合齒輪副的實際中心距必須相等。為了保證中心輪和行星架軸線重合，故需保證 =21Z?23?3)裝配條件機械工程學院畢業(yè)設計（論文）第 10 頁 共 63 頁 一般行星傳動中，行星輪數目大于 ，并保證與中心輪正確嚙合而沒有錯位現象，所應具備的齒數關系即為裝配條件。單排 2KH 行星傳動的裝配條件為：兩中心輪的齒數之和應為行星輪數目的整數倍。（整數）CnZw??21——行星輪的數目，此處取 =3.???? ????——太陽輪的齒數1Z——行星輪輪的齒數2初步選模數 m=10mm，根據以上公式，初步確定行星齒輪傳動的參數如表。表 第一級行星輪系參數齒數 模數 變位系數 齒頂圓 齒根圓 分度圓 螺旋角中心輪 25 10 0 270 225 250 0176。行星輪 41 10 0 430 385 410 0176。第一 級 內齒圈 104 10 0 1020 1065 1040 0176。 第二級平行軸圓柱斜齒輪設計根據齒輪的傳動比分配，第二級齒輪傳動比： 。初步選取小斜 ?i輪 =20，m=10 ，根據傳動比條件可計算出 =73，故初步選擇的齒數參??5 ??4=??5數如下表表 第一級斜齒輪傳動參數表機械工程學院畢業(yè)設計（論文）第 11 頁 共 63 頁齒輪 模數 變位系數齒頂圓 齒根圓 分度圓 螺旋角??4 73 10 0 777 12176。第二級??5 19 10 0 12176。具體參數如上表，由此可計算標準中心距：a= 第三級平行軸圓柱直齒輪設計由第一級，第二級的尺寸大小初步選定 ，m=8，根據第三級的傳動??7=25比 ， 故可計算齒輪參數如表 ?i表 第三級平行軸直齒輪參數齒輪 模數 變位系數齒頂圓 齒根圓 分度圓 螺旋角??6 88 8 0 544 515 528 0176。??7 25 8 0 216 190 200 0176。標準中心距 a=364mm 齒輪的結構設計齒輪的結構與所用材料、毛坯大小及制造方法有關，鍛造毛坯適用于齒頂圓直徑 的齒輪一般制成腹板式，自由鍛毛坯適用單件小批量生產，ad500????模鍛毛坯經常在大批量生產條件下采用。當齒頂圓直徑 時，用軋制圓鋼做毛坯，可制成實心結構。a200????當齒頂圓直徑很小，齒根圓與輪轂鍵槽頂面距離 e 時，應將齒輪與≤????軸制成一體，稱為齒輪軸。鑄造毛坯適用于直徑較大的齒輪（齒頂圓直徑 ，制成輪輻式結????400????構。常用材料為鑄鋼和鑄鐵，結構尺寸可以查閱機械設計手冊。機械工程學院畢業(yè)設計（論文）第 12 頁 共 63 頁通過前面齒輪傳動的強度計算，已確定出齒輪的主要尺寸，如齒數、模數、齒寬、螺旋角、分度圓直徑等，現對齒輪的齒圈、輪輻、輪轂等的結構形式及尺寸大小進行設計。由于大齒輪 1 的齒頂圓直徑 ，所以大齒輪 1 做成輪m1004?ad輻面為“十”字形的輪輻式結構。齒輪的主要尺寸見零件圖。由于大齒輪 2 的齒頂圓直徑 ，故大齒輪 2 選用腹板式516a結構，齒輪的主要尺寸見零件圖。 行星輪傳動部分結構設計 太陽輪的結構及其工藝制造路線 為便于軸與齒輪之間的連接，本文將太陽輪制成齒輪軸的形式，并利用鼓形漸開線花鍵實現與上一級行星架的連接，可使中心輪在一定范圍內輕微擺動，實現均載。如圖 22。圖 太陽輪機構太陽輪的材料選擇及工藝過程：、太陽輪的材料選擇為 20CrMnTi。其工藝路線為鍛造——退火——粗車——正火——半精車—— 粗滾齒——滾齒形齒——倒角——滲碳淬火——噴丸——精車——精滾齒—— 磨齒——檢查對于 m＞4 的太陽輪，為了減少磨齒余量，提高磨齒效率，磨齒前可以采用硬質合金刀滾刀進行半精加工。硬齒面的承載能力往往受抗彎疲勞強度的限制，機械工程學院畢業(yè)設計（論文）第 13 頁 共 63 頁因此關鍵是如何提高硬齒面的翅根彎曲疲勞強度。對齒輪進行噴丸處理，可以使齒根圓角處表面產生較大的殘余壓應力，另一方面使加工刀痕或熱處理表面缺陷壓平碾實，從而提高齒輪的彎曲疲勞強度。尤其是對于滲碳淬火齒輪齒根圓角處磨前滾齒留有刀痕時，受載時間比較長（循環(huán)次數大于 ）效果更明顯，106其疲勞強度可以成倍或幾倍的提高。 行星輪的結構行星輪的結構應根據行星齒輪傳動的類型、承載能力的大小、行星輪轉速的高低和所選用的軸承類型及其安裝形式而確定。在大多數的行星傳動中，行星輪應具有內孔，以便在該內孔中軸承或與心軸配合。同時這種帶有內孔的行星輪結構，可以保證在一個支承和支承組件上的安裝方便和定位精確。為了減少 個行星輪間的尺寸差異，可以將同一個行星齒輪傳動中的行星輪組合起來????進行加工，這樣制造的行星輪可以裝配在整體式行星架上。由于風力發(fā)電機傳動比較大，故本文中采取軸承安裝在行星齒輪軸孔內的方式，以減小傳動的軸向尺寸，并使裝配結構簡化。當一般壁厚度 （m??≥3??為模數）時，為改善軸承受力情況，應使行星輪孔內兩個軸承之間的距離最大，這樣的裝配形式也可使載荷沿齒寬方向分布均勻。在行星輪孔內裝一個雙列調心滾子軸承也可以減小載荷沿齒寬分布的不均勻性。由于行星輪載荷較大，本文中采用了安裝兩個雙列調心滾子軸承的方式，行星輪結構如圖 。圖 行星輪結構機械工程學院畢業(yè)設計（論文）第 14 頁 共 63 頁 行星架的設計行星架是行星齒輪傳動裝置中的主要構件之一，行星輪軸或軸承就裝在行星架上。當行星架作為基本構件時，它是機構中承受外力矩最大的零件。行星架的結構設計和制造對各行行星輪的載荷分配以至傳動裝置的的承載能力、噪聲和振動等有很大影響。行星架的合理結構應該是重量輕、剛性好、便于加工和裝配。其常見的結構形式有雙臂整體式、雙臂分開式和單臂式三種。本次設計選用的行星架為雙臂整體式，毛坯選用鑄鋼材料 ZG340—640，這種結構具有良好剛性。結構如下圖 ：圖 雙臂整體式行星架雙臂整體式行星架的剛性好，這種結構如果采用整體鍛造則切削加工量很大，因此可用鑄造和焊接方法得到結構和尺寸接近成品的毛坯，但應注意消除鑄造或焊接缺陷和內應力，否則將影響行星架的強度、加工質量及使用時可能產生變形。雙臂整體式，通過中間連接板聯結在一起，連接板的數量和尺寸與行星輪數目 有關,當不裝軸承時可按經驗選取: =() , =() 。???? ??1 ??39。 ??2 ??39。尺寸 應比行星輪外徑大 10mm 以上，連接板內圓半徑 按參考文獻 漸開線行???? ???? [8]星齒輪傳動設計 節(jié)進行確定。機械工程學院畢業(yè)設計（論文）第 15 頁 共 63 頁4 材料選擇 各零件的材料選擇在行星齒輪中，各齒輪輪齒較常見的失效形式有齒面點蝕、齒面磨損和輪齒折斷。在行星齒輪傳動中，各齒輪的輪齒工作時，其接觸應力是按脈動循環(huán)變化的。若齒面接觸應力超出材料的接觸持久極限，則輪齒在載荷的多次重復下，齒面表層產生細小的疲勞裂紋，裂紋的蔓延擴展，使表層金屬微粒剝落而形成疲勞點蝕。輪齒出現疲勞點蝕厚，嚴重影響傳動的穩(wěn)定性，且致使產生振動和噪聲，影響傳動的正常工作，甚至引起行星傳動的破壞。在本次設計的一級行星齒輪傳動和二級平行軸式齒輪傳動，由于行星齒輪傳動的中心輪處于輸入軸上，且同時與三個行星輪相嚙合，應力循環(huán)次數最多，承載載荷較大，工作條件較差。因此，該中心輪首先產生齒面點蝕，磨損和輪齒折斷的可能性較大，內嚙合的齒輪副的接觸應力一般比外嚙合齒輪副要小得多。但經過試驗和實際使用發(fā)現，在低速重載的行星輪齒輪傳動中，內齒輪輪齒的吃面接觸強度可能低于計算值，即使其齒面接觸應力 大于許用的接觸應????力 ，從而出現齒面點蝕的現象，所以在設計行星齒輪傳動中，確定該內嚙合??????齒輪副的許用接觸應力時，必須考慮上述情況。由于風力發(fā)電機組具有工作環(huán)境惡劣、受力情況復雜等特點。因此，與一般傳動機構相比，除了要滿足機械強度條件外，還應滿足極端溫差條件下的一些機械特性，如低溫抗脆性、低膨脹收縮率等。對于傳動部件而言，一般情況下不采用分體式結構或者焊接結構，齒輪毛坯盡可能采用輪輻輪緣整體鍛件形式以提高承載能力。齒輪采用優(yōu)質合金鋼鍛造制取毛坯己獲得良好的力學特性。表 26 列出本文所設計的增速器各傳動部件的材料及力學性能。機械工程學院畢業(yè)設計（論文）第 16 頁 共 63 頁材料的機械性能包括硬度、強度、韌性及塑性等，反映材料在使用的過程中所表現出來的特性。齒輪在嚙合時齒面接觸處有接觸應力，齒根部有最大的彎曲應力，可能產生齒面或齒體強度失效。齒面各點都有相對滑動，會產生磨損。齒輪主要的失效形式有齒面點蝕、齒面塑性變形、齒面膠合和輪齒折斷等。因此要求齒輪材料有高的彎曲疲勞強度與接觸疲勞強度，齒面需有足夠的硬度和耐磨性，芯部得有一定的強度和韌性。根據材料的使用性能確定了材料牌號后，要明確材料的機械性能或者材料硬度，然后我們可以通過不同熱處理工藝達到所要求的硬度范圍，從而賦予材料不同的機械性能。如材料為 40Cr 合金鋼的齒輪，當 840860℃油淬，540620℃回火時，調質硬度可達 2832HRC，可改善組織、提高綜合機械