【正文】 機(jī)直接相連，此軸上開(kāi)一個(gè)平鍵，其軸段長(zhǎng)度ⅧⅦ=123mm。半聯(lián)軸器與軸配合榖孔長(zhǎng)度 。查表，????=188????， ????0=180?? ????=采用線性插值法，得 e= ；查表得????????= ??1=， ??1=1??=????(??????1+??1????） =（ +1） =??（7）計(jì)算軸承壽命 ???已知球軸承 ，因工作溫度大于 120℃，得 。I?l（4）軸上零件的周向定位齒輪與軸的周向定位采用平鍵連接。 =42mm。MPa10~9?b?取 ，于是得MPa650?s???0=110 ??pAd中間軸的最小直徑顯然是安裝軸承處軸的直徑，為了與軸承相適應(yīng)，故需同時(shí)選取軸承型號(hào)。其尺寸為機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 35 頁(yè) 共 63 頁(yè)m802310???BDd故最小心軸直徑為 130mm。4) 脹套連接可以承受多重負(fù)荷，其結(jié)構(gòu)可以做成多種式樣。脹緊連接是一種新型傳動(dòng)連接方式，與一般過(guò)盈連接、有鍵連接相比，有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：1) 使用脹套使主機(jī)零件制造和安裝簡(jiǎn)單。齒輪的 可根據(jù)其 、齒寬 b 與齒高比 b/h 從圖?FK??????1013 中查得 ??F、 ——齒間載荷分布系數(shù) :根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表 103 齒間載荷?FKH分配系數(shù) 1??F齒面接觸應(yīng)力為機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 30 頁(yè) 共 63 頁(yè) ? ?????bdFuKZtHVAHE????式中 —鋼制齒輪的彈性系數(shù)， ；EZ 2N/m9.?EZ—節(jié)點(diǎn)區(qū)域影響系數(shù)，H —螺旋角系數(shù)，?Z1cos???Z—重合度系數(shù)， 為 與 的? .?? ??(21?Z65重合度， )??—圓周力，tF ??dTt齒面許用接觸應(yīng)力為 ?????HWRXVLHPSZ??——試驗(yàn)齒輪的齒根彎曲疲勞極限，N/ ；lim ????2—潤(rùn)滑系數(shù)，LZ )()21( ??????LZ—速度系數(shù)，V ??vV—粗糙度系數(shù)，RZ )635.(105.)1( .308. ??????????????????duz機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 31 頁(yè) 共 63 頁(yè)—工作硬化系數(shù)，根據(jù)行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 取 ；WZ 1?WZ—接觸強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的尺寸系數(shù)， X 齒面接觸強(qiáng)度安全系數(shù)為 ??HPS?齒根彎曲應(yīng)力為 ?????bmFKYtVAFSF?????式中 —重合度系數(shù)，?Y )(. 2????????Y—螺旋角系數(shù)，? 120??—齒形系數(shù)， 。 的精確值可通過(guò)實(shí)際測(cè)量，或按 GB3480——1983 的一般方法確????定。 第二級(jí)斜齒圓柱齒輪強(qiáng)度校核材料選用 20CrMnTi，滲碳淬火，齒面硬度 56～60HRC，查閱手冊(cè)，選取，MPa150lim?H?Pa480lim?F?輸入軸轉(zhuǎn)矩 ， ，??n，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)公式可得 B= =1 ，圓整后取???=1 ?????1 213=213????， 。表 齒間載荷分配系數(shù)/bAK???? 100N/mm? 100??/????精度等級(jí)Ⅱ組 5 6 7 8 5 級(jí)或更低????∝經(jīng)表面硬化的斜齒輪 ????∝ ?未經(jīng)表面硬化 ????∝ ?機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 20 頁(yè) 共 63 頁(yè)的斜齒輪 ????∝1）對(duì)直齒輪及修形齒輪，取 。其近似值可根據(jù)小齒輪相對(duì)于行星架的節(jié)點(diǎn)線速度和齒輪精度，由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖 108 查取動(dòng)載荷系數(shù) 0123.?VKm/s6./????ndv機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 19 頁(yè) 共 63 頁(yè)由于齒輪選取為 6 級(jí)精度，故根據(jù)表 106 近似取 0123.?VK——齒向載荷分布系數(shù)；考慮沿齒寬方向載荷分布不均勻?qū)X面接觸?HK應(yīng)力影響的系數(shù)。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。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)。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(kāi)線行???? ???? [8]星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 節(jié)進(jìn)行確定。行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造對(duì)各行行星輪的載荷分配以至傳動(dòng)裝置的的承載能力、噪聲和振動(dòng)等有很大影響。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。如圖 22。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(chēng)為齒輪軸。第一 級(jí) 內(nèi)齒圈 104 10 0 1020 1065 1040 0176。1Z依據(jù) =，查行星齒輪傳動(dòng)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(dòng)比條件：由機(jī)械原理輪系的傳動(dòng)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(yè) 共 63 頁(yè)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(dòng)同心條件可求出行星輪齒數(shù) ：2Z。(2)動(dòng)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)。確保其穩(wěn)定性，行星輪數(shù)目為 3，其傳動(dòng)比范圍為： 。常見(jiàn)結(jié)構(gòu)有：兩級(jí)平行軸加一級(jí)行星和一級(jí)平行軸加兩級(jí)級(jí)行星傳動(dòng)兩種形式。增速器是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的重要組成部分，它承擔(dān)了調(diào)速、機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 4 頁(yè) 共 63 頁(yè)改變運(yùn)動(dòng)形式、動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的傳遞和分配等功能。齒輪傳動(dòng)分為開(kāi)式、半開(kāi)式和閉式三種傳動(dòng)方式 [ ]。傳動(dòng)件及傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)是否合理、 制造和裝配質(zhì)量是否符合要求，將成為決定產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。本文主要針對(duì)齒輪的這種失效情況，提出了 750KW 風(fēng)力發(fā)電機(jī)增速齒輪箱輪系新的配置方案。因此，高可靠性風(fēng)電齒輪箱的設(shè)計(jì)制造技術(shù)成為風(fēng)力機(jī)快速發(fā)展的主要瓶頸目前，發(fā)生在國(guó)內(nèi)運(yùn)行的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的齒輪箱故障，主要表現(xiàn)在齒輪箱的正常工作壽命達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。據(jù)保守估算，僅陸上可開(kāi)發(fā)的風(fēng)電裝機(jī)容量就達(dá) 億千瓦，與可開(kāi)發(fā)的水電裝機(jī)容量為同一數(shù)量級(jí)，再加上近海的風(fēng)能資源，我國(guó)可開(kāi)發(fā)風(fēng)能資源估計(jì)在 10 億千瓦以上，具備大規(guī)模發(fā)展風(fēng)電的資源條件。根據(jù)我國(guó)風(fēng)電廠實(shí)際的運(yùn)用表明，增速齒機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 2 頁(yè) 共 63 頁(yè)輪箱的故障率在整個(gè)機(jī)組中最高，其中齒輪部分的時(shí)效的故障率最高。 研究目的與內(nèi)容風(fēng)力發(fā)電機(jī)研究的目的：在風(fēng)力發(fā)電在我國(guó)迅猛發(fā)展的這幾十年里，隨著運(yùn)行時(shí)間積累，發(fā)現(xiàn)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)的液壓，監(jiān)控，機(jī)械傳動(dòng)等幾大系統(tǒng)中，傳動(dòng)系統(tǒng)中的齒輪箱的故障率最高，并且是更換維修最貴的部件之一。根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)特點(diǎn)和工作環(huán)境要求，一般均選擇齒輪傳動(dòng)。增速器是指安裝在原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)之問(wèn)獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置，用于增加轉(zhuǎn)速應(yīng)相應(yīng)減小轉(zhuǎn)矩。表 常用風(fēng)力發(fā)電機(jī)組增速箱的形式和應(yīng)用傳遞形式 傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 傳動(dòng)比 特點(diǎn)及應(yīng)用展開(kāi)式 60~821?i結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但齒輪箱對(duì)于軸承的位置不對(duì)稱(chēng)，因此要求軸有較大剛度。 515(1)根據(jù)傳動(dòng)裝置的使用要求及工作特點(diǎn)確定傳動(dòng)形式為行星齒輪傳動(dòng)。參考文獻(xiàn)2i[7]第三級(jí)圓柱直齒輪傳動(dòng)： =?？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(guó)船級(jí)社風(fēng)力發(fā)電機(jī)組規(guī)范，本文采用的傳動(dòng)形式如圖 。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(yè) 共 63 頁(yè) 一般行星傳動(dòng)中，行星輪數(shù)目大于 ，并保證與中心輪正確嚙合而沒(méi)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。第二級(jí)??5 19 10 0 12176。機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 12 頁(yè) 共 63 頁(yè)通過(guò)前面齒輪傳動(dòng)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(duì)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)。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(yè) 共 63 頁(yè)因此關(guān)鍵是如何提高硬齒面的翅根彎曲疲勞強(qiáng)度。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。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。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。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。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)械性能；當(dāng)860880℃油淬，240—280℃回火時(shí)，硬度可達(dá) 4651HRC，則鋼的表面耐磨性能好，芯部韌性好，變形?。划?dāng) 500560℃氮化處理，氮化層 時(shí)，硬度可達(dá) 5254HRC，則鋼具有高的表面硬度、高的耐磨性、高的疲勞強(qiáng)度，較高的抗蝕性；根據(jù)需求各零件材料選擇如下表表 各傳動(dòng)部件材料及力學(xué)性能傳動(dòng)件材料 熱處理接觸強(qiáng)度（MPa）彎曲強(qiáng)度（MPa）加工精度太陽(yáng)輪行星輪20CrMnTi 滲碳淬火， 1500 480 磨齒 5 級(jí)內(nèi)齒圈 40CrNi 調(diào)質(zhì)， 720 320 插齒 6 級(jí)直、斜齒輪 20CrMnTi 滲碳淬火， 1500 480 磨齒 5 級(jí)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 17 頁(yè) 共 63 頁(yè)5 強(qiáng)度校核 行星傳動(dòng)輪系的強(qiáng)度校核根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)“漸開(kāi)線圓柱齒輪承載能力計(jì)算方法” （GB/T 34801977）在行星輪系傳動(dòng)中，太陽(yáng)輪與三個(gè)行星輪相接觸，該嚙合副齒輪接觸強(qiáng)度即可。在無(wú)法實(shí)現(xiàn)時(shí)，對(duì)于中等或較重載荷工況，對(duì)調(diào)質(zhì)齒輪的 按表?HK ?HK行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)（饒振剛編著）表 68 計(jì)算。0 ????2——?jiǎng)虞d荷系數(shù)。其近似值可根據(jù)小齒輪相對(duì)于行星架的節(jié)點(diǎn)線速度和齒輪精度，由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖 108 查取動(dòng)載荷系數(shù) ?VK —小齒輪 的速度，v1z m/????ndv——齒向載荷分布系數(shù)按表行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)（饒振剛編著）表 68?HK計(jì)算。對(duì)于輪齒修形后使其接觸情況良好的齒輪副；或經(jīng)過(guò)仔細(xì)跑合后使載荷沿齒向均勻分布，則可取 =1。機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 33 頁(yè) 共 63 頁(yè)6 主要構(gòu)件設(shè)計(jì)選用與計(jì)算 輸入軸的設(shè)計(jì)與校核（1） 初步計(jì)算輸入軸的最小尺寸,選取軸的材料為 40CrNi，調(diào)制處理260～290HBS， 取 ，于是得MPa10~9?b?Pa650?s???0=此處考慮軸的材料為 40CrNi，故初步選擇軸的直徑為 250mm，以減少齒輪箱的尺寸。且調(diào)整方便，可以將輪轂在軸上方便地調(diào)整到所需位置。由于脹套能把較大配合間隙的軸轂結(jié)合起來(lái)，拆卸時(shí)將螺栓寧松，即可使被連接件容易拆開(kāi)。其軸承寬度 B=52mm，參照工作要求，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇 0 基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的角接觸球軸承，根據(jù)其基本尺寸確定 ；而m18??Ⅶ—VIId。根據(jù)最小軸徑 ，查機(jī)械手冊(cè)選用初步選取標(biāo)準(zhǔn)角接觸球軸承型號(hào)為7224C。因此取 。（5）確定軸上圓角和倒角尺寸參考手冊(cè)，取軸端倒角為 ，各軸肩處得圓角半徑為 R=2mm。同理，根據(jù)同樣的計(jì)算，其他軸承也符合要求 GB/T27694 也合用。因軸承主要受徑向力和少量軸向力作用，而且要求輸平穩(wěn)，可以承受較大徑向載荷，選取深溝球軸承，參照工作要求并根據(jù)，查機(jī)械手冊(cè)中初步選取 0 基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度等級(jí) 7218C，m90??VId其基本尺寸為 m30169???BDd③由于 ，由于此段軸與安裝齒輪處的軸相鄰，其需加一個(gè)套90??VId筒對(duì)齒輪和軸承進(jìn)行定位，為了保證軸向定位可靠，與齒輪和聯(lián)軸器等零件相配合部分的軸段長(zhǎng)度一般比輪轂長(zhǎng)度短 23mm，故取 。m142??hb半聯(lián)軸器與軸的周向定位采用平鍵連接。m =??????1 NgL ?K圖 單齒聯(lián)軸器雙齒聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)比單齒復(fù)雜，但是它可以使浮動(dòng)齒輪具有傾斜和徑向平移兩種運(yùn)動(dòng)可能，這有利于減小 值。鼓形齒的允許傾斜角較大，一般可達(dá) 2176。當(dāng)需要具有很小的磨損等高要求時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低使用應(yīng)力或采取其他措施。本次設(shè)計(jì)機(jī)體設(shè)計(jì)為非標(biāo)準(zhǔn)件，其結(jié)構(gòu)圖在齒輪箱裝配圖里體現(xiàn)，由于工作環(huán)境惡劣，故選擇 ZG55。 要起到上述作用以保證齒輪傳動(dòng)裝置能正常的工作，就要要求齒輪潤(rùn)滑劑具有合適的粘度、較高的承載能力‘良好的抗腐蝕性能，氧化安定性與熱氧化安全性、抗乳化性、抗泡沫性、防銹性、流動(dòng)性好、凝點(diǎn)低和使用安全等性能。將潤(rùn)滑油全部放掉，并用清洗油清洗減速器內(nèi)部，初次使用的潤(rùn)滑油經(jīng)過(guò)合適的過(guò)濾后還可以重新使用。潤(rùn)滑油在存放保管的過(guò)程中，必須把不同種類(lèi)和不同牌號(hào)的油分開(kāi)，應(yīng)有明顯的標(biāo)志，油晶不允許露天存放，潤(rùn)滑油在進(jìn)廠后，應(yīng)對(duì)油品的主要的指標(biāo)進(jìn)行復(fù)檢，并且特別注意，不同廠家生產(chǎn)的潤(rùn)滑油不應(yīng)混用。熱功率的選用原則是：如果增速器傳遞的功率實(shí)際傳遞的功率 P 大于該減速器的熱功率，就要使用外部潤(rùn)滑系統(tǒng)和冷卻裝置。.在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，每一個(gè)構(gòu)件的設(shè)計(jì)都不是一帆風(fēng)順的，剛開(kāi)始就對(duì)行星齒輪箱的概念很模糊，不過(guò)經(jīng)過(guò)自己一步一步的設(shè)計(jì)下去，發(fā)現(xiàn)自己設(shè)計(jì)的課題也不是特別難，因?yàn)橐郧坝羞^(guò)設(shè)計(jì)減速器的基礎(chǔ)，所以在此次設(shè)計(jì)的過(guò)程機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 53 頁(yè) 共 63 頁(yè)中，軸、齒輪等零件的設(shè)計(jì)都