【正文】 和選擇傳動方案。(3)根據(jù)選定的電機(jī)的輸入速度和經(jīng)過減速機(jī)構(gòu)減速后的輸出速度，確定出這個(gè)減速機(jī)構(gòu)的傳動比范圍。輸入轉(zhuǎn)度：25r/min。增速機(jī)構(gòu)增速后的輸出速度：1625r/min. 6215?i機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 6 頁 共 63 頁根據(jù)增速裝置的用途和工作特點(diǎn)，傳動形式定位兩級定軸傳動+單級行星傳動，行星傳動的結(jié)構(gòu)形式確定為：單級 2KH（NWG）型行星傳動機(jī)構(gòu)。確保其穩(wěn)定性，行星輪數(shù)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(xiàn)1i[7]第二級斜齒輪定軸傳動： =。參考文獻(xiàn)2i[7]第三級圓柱直齒輪傳動： =。參考文獻(xiàn)3i[7]增速器齒輪箱的主要設(shè)計(jì)要求如表 表 增速器齒輪箱的主要設(shè)計(jì)參數(shù)轉(zhuǎn)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(yùn)動原理圖根據(jù)國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)生產(chǎn)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(diǎn)：(1)行星架采用焊接結(jié)構(gòu)，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(fēng)力發(fā)電機(jī)受力大、轉(zhuǎn)矩大的特點(diǎn)。機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 7 頁 共 63 頁(3)第一級行星結(jié)構(gòu)中太陽輪采用浮動輪的形式，通過齒輪聯(lián)軸器與高速軸而實(shí)現(xiàn)浮動，太陽輪重量小、慣性小、浮動靈活、結(jié)構(gòu)簡單、容易制造、通用性強(qiáng)，當(dāng) =3 時(shí)均載效果最為顯著，同時(shí)簡化了結(jié)構(gòu)，使得結(jié)構(gòu)更加的緊湊，????均載效果好。缺點(diǎn)：功率太小，不適合大型風(fēng)力發(fā)電場；蓄能裝置負(fù)擔(dān)較大?？紤]到600kW 風(fēng)力發(fā)電機(jī)大功率，結(jié)構(gòu)緊湊、高可靠性等特點(diǎn)，結(jié)合中國船級社風(fēng)力發(fā)電機(jī)組規(guī)范，本文采用的傳動形式如圖 。圖 600kW 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組增速箱傳動簡圖增速器傳動結(jié)構(gòu)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(jī)相聯(lián)。此傳動方案具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)低速級為行星傳動，效率高，體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單，傳遞功率范圍大，成功實(shí)現(xiàn)了功率分流，軸向尺寸小，采用行星輪浮動，均載效果好，實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)了平穩(wěn)輸出，降低了振動。機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 8 頁 共 63 頁3 增速器整機(jī)設(shè)計(jì) 第一級行星輪系傳動設(shè)計(jì)及校核其裝配條件 行星傳動的配齒計(jì)算（1）單排 2KH 行星傳動的裝配條件為：兩中心輪的齒數(shù)之和應(yīng)為行星輪數(shù)目的整數(shù)倍。即即CnZiwH??13 CZ??——行星輪的數(shù)目，此處取 =3. ???? ????C——盡可能取質(zhì)數(shù)，——太陽輪的齒數(shù)。1Z依據(jù) =，查行星齒輪傳動設(shè)計(jì)與制造（機(jī)械工業(yè)出版社）表 41 可3Hi得 , 取 ， 因此可求得 ????=3 4?C251?Z根據(jù)傳動比條件：由機(jī)械原理輪系的傳動比計(jì)算可得 =1 =1+ ，31Hi?i131Z即可以表達(dá)如下 ??ZiH機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 9 頁 共 63 頁聯(lián)立上式表達(dá)式可求得內(nèi)齒圈的齒數(shù) ：3Z104)(113 ?????HwinCZ根據(jù)行星齒輪傳動同心條件可求出行星輪齒數(shù) ：2Z。40)(2113???Z初步選擇齒輪的嚙合角為標(biāo)準(zhǔn)值： ∝=20176。 校驗(yàn)行星輪齒裝配條件：1)鄰接條件在設(shè)計(jì)行星齒輪傳動時(shí)，為了進(jìn)行功率分流，而提高其承載能力，同時(shí)也是為了減少其結(jié)構(gòu)尺寸，使其結(jié)構(gòu)緊湊，經(jīng)常在太陽輪與內(nèi)齒輪之間，均勻的，對稱的設(shè)置幾個(gè)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(shù)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(shí)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(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 10 頁 共 63 頁 一般行星傳動中，行星輪數(shù)目大于 ，并保證與中心輪正確嚙合而沒有錯(cuò)位現(xiàn)象，所應(yīng)具備的齒數(shù)關(guān)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(shù)之和應(yīng)為行星輪數(shù)目的整數(shù)倍。（整數(shù)）CnZw??21——行星輪的數(shù)目，此處取 =3.???? ????——太陽輪的齒數(shù)1Z——行星輪輪的齒數(shù)2初步選模數(shù) m=10mm，根據(jù)以上公式，初步確定行星齒輪傳動的參數(shù)如表。表 第一級行星輪系參數(shù)齒數(shù) 模數(shù) 變位系數(shù) 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(nèi)齒圈 104 10 0 1020 1065 1040 0176。 第二級平行軸圓柱斜齒輪設(shè)計(jì)根據(jù)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(jù)傳動比條件可計(jì)算出 =73，故初步選擇的齒數(shù)參??5 ??4=??5數(shù)如下表表 第一級斜齒輪傳動參數(shù)表機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 11 頁 共 63 頁齒輪 模數(shù) 變位系數(shù)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(shù)如上表，由此可計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)中心距：a= 第三級平行軸圓柱直齒輪設(shè)計(jì)由第一級，第二級的尺寸大小初步選定 ，m=8，根據(jù)第三級的傳動??7=25比 ， 故可計(jì)算齒輪參數(shù)如表 ?i表 第三級平行軸直齒輪參數(shù)齒輪 模數(shù) 變位系數(shù)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(biāo)準(zhǔn)中心距 a=364mm 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)齒輪的結(jié)構(gòu)與所用材料、毛坯大小及制造方法有關(guān)，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(chǎn)，ad500????模鍛毛坯經(jīng)常在大批量生產(chǎn)條件下采用。當(dāng)齒頂圓直徑 時(shí)，用軋制圓鋼做毛坯，可制成實(shí)心結(jié)構(gòu)。a200????當(dāng)齒頂圓直徑很小，齒根圓與輪轂鍵槽頂面距離 e 時(shí)，應(yīng)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(jié)????400????構(gòu)。常用材料為鑄鋼和鑄鐵，結(jié)構(gòu)尺寸可以查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊。機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 12 頁 共 63 頁通過前面齒輪傳動的強(qiáng)度計(jì)算，已確定出齒輪的主要尺寸，如齒數(shù)、模數(shù)、齒寬、螺旋角、分度圓直徑等，現(xiàn)對齒輪的齒圈、輪輻、輪轂等的結(jié)構(gòu)形式及尺寸大小進(jìn)行設(shè)計(jì)。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(jié)構(gòu)。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(jié)構(gòu)，齒輪的主要尺寸見零件圖。 行星輪傳動部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 太陽輪的結(jié)構(gòu)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(shí)現(xiàn)與上一級行星架的連接，可使中心輪在一定范圍內(nèi)輕微擺動，實(shí)現(xiàn)均載。如圖 22。圖 太陽輪機(jī)構(gòu)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(zhì)合金刀滾刀進(jìn)行半精加工。硬齒面的承載能力往往受抗彎疲勞強(qiáng)度的限制，機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 13 頁 共 63 頁因此關(guān)鍵是如何提高硬齒面的翅根彎曲疲勞強(qiáng)度。對齒輪進(jìn)行噴丸處理，可以使齒根圓角處表面產(chǎn)生較大的殘余壓應(yīng)力，另一方面使加工刀痕或熱處理表面缺陷壓平碾實(shí)，從而提高齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)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(shí)，受載時(shí)間比較長（循環(huán)次數(shù)大于 ）效果更明顯，106其疲勞強(qiáng)度可以成倍或幾倍的提高。 行星輪的結(jié)構(gòu)行星輪的結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)行星齒輪傳動的類型、承載能力的大小、行星輪轉(zhuǎn)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(shù)的行星傳動中，行星輪應(yīng)具有內(nèi)孔，以便在該內(nèi)孔中軸承或與心軸配合。同時(shí)這種帶有內(nèi)孔的行星輪結(jié)構(gòu)，可以保證在一個(gè)支承和支承組件上的安裝方便和定位精確。為了減少 個(gè)行星輪間的尺寸差異，可以將同一個(gè)行星齒輪傳動中的行星輪組合起來????進(jìn)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(fēng)力發(fā)電機(jī)傳動比較大，故本文中采取軸承安裝在行星齒輪軸孔內(nèi)的方式，以減小傳動的軸向尺寸，并使裝配結(jié)構(gòu)簡化。當(dāng)一般壁厚度 （m??≥3??為模數(shù)）時(shí)，為改善軸承受力情況，應(yīng)使行星輪孔內(nèi)兩個(gè)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(nèi)裝一個(gè)雙列調(diào)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(gè)雙列調(diào)心滾子軸承的方式，行星輪結(jié)構(gòu)如圖 。圖 行星輪結(jié)構(gòu)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 14 頁 共 63 頁 行星架的設(shè)計(jì)行星架是行星齒輪傳動裝置中的主要構(gòu)件之一，行星輪軸或軸承就裝在行星架上。當(dāng)行星架作為基本構(gòu)件時(shí)，它是機(jī)構(gòu)中承受外力矩最大的零件。行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)應(yīng)該是重量輕、剛性好、便于加工和裝配。其常見的結(jié)構(gòu)形式有雙臂整體式、雙臂分開式和單臂式三種。本次設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)具有良好剛性。結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)和尺寸接近成品的毛坯，但應(yīng)注意消除鑄造或焊接缺陷和內(nèi)應(yīng)力，否則將影響行星架的強(qiáng)度、加工質(zhì)量及使用時(shí)可能產(chǎn)生變形。雙臂整體式，通過中間連接板聯(lián)結(jié)在一起，連接板的數(shù)量和尺寸與行星輪數(shù)目 有關(guān),當(dāng)不裝軸承時(shí)可按經(jīng)驗(yàn)選取: =() , =() 。???? ??1 ??39。 ??2 ??39。尺寸 應(yīng)比行星輪外徑大 10mm 以上，連接板內(nèi)圓半徑 按參考文獻(xiàn) 漸開線行???? ???? [8]星齒輪傳動設(shè)計(jì) 節(jié)進(jìn)行確定。機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(diǎn)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(shí)，其接觸應(yīng)力是按脈動循環(huán)變化的。若齒面接觸應(yīng)力超出材料的接觸持久極限，則輪齒在載荷的多次重復(fù)下，齒面表層產(chǎn)生細(xì)小的疲勞裂紋，裂紋的蔓延擴(kuò)展，使表層金屬微粒剝落而形成疲勞點(diǎn)蝕。輪齒出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕厚，嚴(yán)重影響傳動的穩(wěn)定性，且致使產(chǎn)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(shè)計(jì)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(shí)與三個(gè)行星輪相嚙合，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)最多，承載載荷較大，工作條件較差。因此，該中心輪首先產(chǎn)生齒面點(diǎn)蝕，磨損和輪齒折斷的可能性較大，內(nèi)嚙合的齒輪副的接觸應(yīng)力一般比外嚙合齒輪副要小得多。但經(jīng)過試驗(yàn)和實(shí)際使用發(fā)現(xiàn)，在低速重載的行星輪齒輪傳動中，內(nèi)齒輪輪齒的吃面接觸強(qiáng)度可能低于計(jì)算值，即使其齒面接觸應(yīng)力 大于許用的接觸應(yīng)????力 ，從而出現(xiàn)齒面點(diǎn)蝕的現(xiàn)象，所以在設(shè)計(jì)行星齒輪傳動中，確定該內(nèi)嚙合??????齒輪副的許用接觸應(yīng)力時(shí)，必須考慮上述情況。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組具有工作環(huán)境惡劣、受力情況復(fù)雜等特點(diǎn)。因此，與一般傳動機(jī)構(gòu)相比，除了要滿足機(jī)械強(qiáng)度條件外，還應(yīng)滿足極端溫差條件下的一些機(jī)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(jié)構(gòu)或者焊接結(jié)構(gòu)，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(zhì)合金鋼鍛造制取毛坯己獲得良好的力學(xué)特性。表 26 列出本文所設(shè)計(jì)的增速器各傳動部件的材料及力學(xué)性能。機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 16 頁 共 63 頁材料的機(jī)械性能包括硬度、強(qiáng)度、韌性及塑性等，反映材料在使用的過程中所表現(xiàn)出來的特性。齒輪在嚙合時(shí)齒面接觸處有接觸應(yīng)力，齒根部有最大的彎曲應(yīng)力，可能產(chǎn)生齒面或齒體強(qiáng)度失效。齒面各點(diǎn)都有相對滑動，會產(chǎn)生磨損。齒輪主要的失效形式有齒面點(diǎn)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(qiáng)度與接觸疲勞強(qiáng)度，齒面需有足夠的硬度和耐磨性，芯部得有一定的強(qiáng)度和韌性。根據(jù)材料的使用性能確定了材料牌號后，要明確材料的機(jī)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(dá)到所要求的硬度范圍，從而賦予材料不同的機(jī)械性能。如材料為 40Cr 合金鋼的齒輪，當(dāng) 840860℃油淬，540620℃回火時(shí)，調(diào)質(zhì)硬度可達(dá) 2832HRC，可改善組織、提高綜合機(jī)械