【正文】 此外，老師淵博的知識(shí)，樸實(shí)的作風(fēng)深深的感染了我。在自然冷卻條件下，增速器功率損耗產(chǎn)生的熱量可由下列方式散發(fā)，1）由齒輪箱表面通過(guò)對(duì)流于輻射散發(fā)到周圍環(huán)境中去：2)通過(guò)所聯(lián)接的零件傳向相鄰的構(gòu)件；外部潤(rùn)滑與強(qiáng)制冷卻，在工作中，增速器產(chǎn)生的熱量大于箱體表面排出的最大熱量是，行星增速器需要使用外部潤(rùn)滑系統(tǒng)與強(qiáng)制冷卻系統(tǒng)。也有的給出的熱功率為:在自然冷卻的條件下，增速器連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，潤(rùn)滑油溫度比環(huán)境高 20℃是的輸入功率。行星增速器的功率損失主要是由齒面嚙合摩擦損耗、軸承摩擦損失、油的攪拌、飛濺損失等綜合引起的。換油后應(yīng)使油循環(huán)一段時(shí)間，以便增速器內(nèi)各零件均涂上潤(rùn)滑油。?在正常的工作條件下，應(yīng)在齒輪箱工作 8000h 后，或者連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn) 12 個(gè)月更換潤(rùn)滑油，如果延長(zhǎng)換油周期應(yīng)對(duì)潤(rùn)滑油定期檢驗(yàn)。根據(jù)齒輪箱的低速級(jí)齒面接觸應(yīng)力和行星齒輪箱的使用工況選擇工業(yè)閉式齒輪潤(rùn)滑油的種類，見(jiàn)漸開線行星齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與制造表（105）根據(jù)前面計(jì)算的接觸齒面硬度的值可以選擇的齒輪油標(biāo)準(zhǔn)為 LCKD。行星齒輪箱由于散熱面積小，這就要求潤(rùn)滑油的極壓性能高，氧化安定性和熱穩(wěn)定性好。其中包括正確地選擇潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑方式和潤(rùn)滑油的使用維護(hù)等。機(jī)體的強(qiáng)度和剛度計(jì)算很復(fù)雜，所以一般都是按經(jīng)驗(yàn)方法確定其結(jié)構(gòu)尺寸。如 ZG5ZG45 等。對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)的、單件生產(chǎn)和要求重量較輕的傳動(dòng)，一般采用焊接機(jī)體，反之在大批生產(chǎn)時(shí)，通常采用鑄造機(jī)體。齒側(cè)定心的好處是有自動(dòng)定心作用，有利于聯(lián)軸器的齒間載荷分布浮動(dòng)齒式聯(lián)軸器的失效形式主要是齒面的磨損和點(diǎn)蝕，斷齒的可能性較小，一般按齒面擠壓或接觸強(qiáng)度計(jì)算即可、輪齒的彎曲強(qiáng)度一般可不進(jìn)行計(jì)算。所以本設(shè)計(jì)采用鼓形齒。~0?j浮動(dòng)用齒式聯(lián)軸器，按其外齒軸套的輪齒在齒寬方向的截面形狀，又有直齒和鼓形齒之分。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)太陽(yáng)輪直徑較大，所以本設(shè)計(jì)采用中心輪浮動(dòng)用雙齒聯(lián)軸器，其中輸入端齒就是太陽(yáng)輪。浮動(dòng)用齒式聯(lián)軸器有雙齒和單齒兩種結(jié)構(gòu)。m ????1=將其作用在軸上的零件分布力作為集中力，起作用點(diǎn)取為零件輪轂寬度的中點(diǎn)，并將其全部轉(zhuǎn)化到軸上，支點(diǎn)反力的作用點(diǎn)一般可近似地取在軸承寬度的中心上，以簡(jiǎn)化計(jì)算。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的67kH直徑尺寸公差為 m6。ⅧⅦ ?l至此，已初步確定了輸出軸的各段直徑和長(zhǎng)度。由手冊(cè)上查得型軸承 7218C 定位軸肩高度h=6mm，因此，取 。m172?L（2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擬定軸上零件的裝配方案，本設(shè)計(jì)的裝配方案在前面已經(jīng)分析，現(xiàn)選用如圖 25 所示的裝配方案圖 輸出軸的結(jié)構(gòu)與裝配（3）確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 41 頁(yè) 共 63 頁(yè)①取 VIIⅧ段的直徑 ；此處軸輸出后與電動(dòng)機(jī)直接相連，考m78??VId慮聯(lián)軸器的的長(zhǎng)度，現(xiàn)取 。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 ?????TKAca式中 —工作情況系數(shù)，考慮到轉(zhuǎn)矩變化和沖擊載荷大，選用 =。??= ??1=按公式 61???=10660???(??1????? )??得：???=10660???(?????????)??= 10660()3=97122???39。已知 n= r/min，軸徑 d=120mm，溫度低于 100℃，有輕微沖擊，預(yù)計(jì)壽命 。按 查手冊(cè)得平鍵截面Id?，鍵槽用鍵槽銑刀加工，由輪轂寬度再參考鍵的長(zhǎng)度系列，m1832??hb取鍵長(zhǎng) L=110mm，略小于輪轂寬度。?25??VIl③取安裝齒輪處的軸段 IIIⅣ的直徑 ；齒輪左端與左軸承135?Id之間采用套筒定位。m120?Ⅶ—VIlⅡⅠ ?l②右端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行定位。故最小軸徑為 120mm。因軸承既受軸向力，又受徑向力，所以選用圓錐滾子軸承。已知齒輪輪轂的寬度為 205mm，為了使軸套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取 。圖 （1） 行星輪心軸強(qiáng)度計(jì)算作用在心軸上的載荷按均布載荷計(jì)算，則最大彎矩為 )/(2max ??????lFqlMt心軸的彎曲應(yīng)力為 ?? ???????d 行星輪軸承壽命計(jì)算 m93280133W/C26 ???BDd： 其 基 本 尺 寸 為 ：采 用 軸 承 類 型 為 ,942?Cr行星架轉(zhuǎn)速為。（2） 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度根據(jù)表中的數(shù)據(jù)及軸的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，其軸的應(yīng)力 ??????=??^2+(????)^2??= /( =^2+(229200)^2^3) ??????前已選定軸的材料為 40CrNi（調(diào)質(zhì)） ，由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版） 》表 151查得 ，故安全。根據(jù)安裝負(fù)荷大小，還可以多個(gè)脹套串聯(lián)使用。機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 34 頁(yè) 共 63 頁(yè)2) 脹套的使用壽命長(zhǎng)，強(qiáng)度高。安裝脹套的軸和孔的加工不像過(guò)盈配合那樣要求高精度的制造公差。脹緊連接的主要用途是代替單鍵和花鍵的連接作用，以實(shí)現(xiàn)機(jī)件與軸的連接，用以負(fù)荷，其功能在使用中分脹緊與鎖緊兩大類。?FSY齒根許用彎曲應(yīng)力為 )(lim????FXRrelTlSTNFPSYY???——計(jì)算彎曲強(qiáng)度的壽命系數(shù)；NT——試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)，采用行星齒輪傳動(dòng)的 時(shí)，取SY limF?=2；T——相對(duì)齒根表面狀況系數(shù)；Rrel——相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù)；relTY?機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 32 頁(yè) 共 63 頁(yè)——計(jì)算彎曲強(qiáng)度的尺寸系數(shù)；XY——計(jì)算彎曲強(qiáng)度的最小安全系數(shù)，查表行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)饒振剛編著FS書中，表 611， =齒根彎曲強(qiáng)度安全系數(shù)為 ??FPS?由上述校核可知，該傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案基本符合強(qiáng)度要求，切實(shí)可行。表中精度等級(jí)為齒輪第Ⅲ公差組精度。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機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 29 頁(yè) 共 63 頁(yè)， 為小齒輪的線速度m/????ndv v由于齒輪選取為 6 級(jí)精度，故根據(jù)表 106 近似取 ?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)。 .)/(???bdbH?——彎曲強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的齒向載荷分布系數(shù):表征齒面上載荷不均勻的程FK度對(duì)輪齒強(qiáng)度的影響。25?B01?齒輪 z1受到轉(zhuǎn)矩為 ????iT機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 25 頁(yè) 共 63 頁(yè)各齒輪參數(shù)的系數(shù)確定如下：——使用系數(shù) ,根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)第八版教材表 102（濮良貴編寫） ,齒輪箱????所處環(huán)境為嚴(yán)重沖擊狀況，故取 ????=——?jiǎng)虞d系數(shù)：考慮齒輪的制造精度，運(yùn)轉(zhuǎn)速度對(duì)輪齒內(nèi)部附加動(dòng)載荷????影響的系數(shù)。??????——計(jì)算彎曲強(qiáng)度的齒間載荷分布系數(shù)；機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表 103 取????????????=——計(jì)算彎曲強(qiáng)度的分配不均勻系數(shù)；根據(jù)行星齒輪傳動(dòng)饒振剛編著 ??????式（722） =1??????=1+（ ???????1）——重合度系數(shù)，?Y . 2??????????Y——螺旋角系數(shù)，根據(jù)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)（式 676）得? 120????Y——齒形系數(shù)，查行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)圖 622，取 。????∝=????∝=12) 如大、小齒輪精度等級(jí)不同時(shí)，按精度等級(jí)較低取值；3） 為按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)用的齒間載荷分配系數(shù)，取值為 1。 .)/(???bdbKH?式中 b——為齒寬；——行星輪分度圓直徑： ??1——齒向分布載荷系數(shù)。該系數(shù)主要與齒輪加工誤差、箱體軸孔偏差、嚙合剛度、大小輪軸的平行軸、跑合情況、齒寬系數(shù)和行星輪數(shù)目等有關(guān)。（1）太陽(yáng)輪與行星輪外嚙合接觸強(qiáng)度及彎曲強(qiáng)度校核：太陽(yáng)輪 a 和行星輪 c 的材料選用 20CrMnTi，滲碳淬火，齒面硬度56～62HRC，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第一卷，選取 ，MPa150lim?H?MPa480lim?F?輸入軸轉(zhuǎn)矩??2 mN 29056905?????nP太陽(yáng)輪輸入轉(zhuǎn)矩為 ???iT太陽(yáng)輪輪齒上的轉(zhuǎn)矩為 . ????pnTk式中：n p—行星輪個(gè)數(shù)，n p=3；機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 18 頁(yè) 共 63 頁(yè) kp—太陽(yáng)輪浮動(dòng)時(shí)載荷分配的不均衡系數(shù)，使用系數(shù)參照GB3480,kp=.表 齒寬系數(shù)的選擇裝置狀況 兩支承相對(duì)于小齒輪作對(duì)稱布置兩支承相對(duì)于小齒輪作不對(duì)稱布置小齒輪做懸臂布置 ??? （） （） 1）大、小齒輪皆為硬齒面時(shí)， 應(yīng)取表中偏下值；若皆為軟齒面或僅大???齒輪為軟齒面，其應(yīng)取偏上值根據(jù)上表取 寬 為。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。機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 16 頁(yè) 共 63 頁(yè)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(guò)程中所表現(xiàn)出來(lái)的特性。因此，與一般傳動(dòng)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。在本次設(shè)計(jì)的一級(jí)行星齒輪傳動(dòng)和二級(jí)平行軸式齒輪傳動(dòng)，由于行星齒輪傳動(dòng)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。機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 15 頁(yè) 共 63 頁(yè)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(jiàn)的失效形式有齒面點(diǎn)蝕、齒面磨損和輪齒折斷。雙臂整體式，通過(guò)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: =() , =() 。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。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 。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(dòng)中的行星輪組合起來(lái)????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。尤其是對(duì)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(zhǎng)（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。圖 太陽(yáng)輪機(jī)構(gòu)太陽(yáng)輪的材料選擇及工藝過(guò)程：、太陽(yáng)輪的材料選擇為 20CrMnTi。齒輪的主要尺寸見(jiàn)零件圖。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)。??7 25 8 0 216 190 200 0176。 第二級(jí)平行軸圓柱斜齒輪設(shè)計(jì)根據(jù)齒輪的傳動(dòng)比分配，第二級(jí)齒輪傳動(dòng)比： 。（整數(shù)）CnZw??21——行星輪的數(shù)目，此處取 =3.???? ????——太陽(yáng)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(dòng)的參數(shù)如表。40)(2113???Z初步選擇齒輪的嚙合角為標(biāo)準(zhǔn)值： ∝=20176。此傳動(dòng)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)低速級(jí)為行星傳動(dòng)，效率高，體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(dòng)，均載效果好，實(shí)現(xiàn)了大傳動(dòng)比；(2)高速級(jí)為平行軸圓柱直齒輪傳動(dòng)，合理分配了傳動(dòng)比，實(shí)現(xiàn)了平穩(wěn)輸出，降低了振動(dòng)。機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 7 頁(yè) 共 63 頁(yè)(3)第一級(jí)行星結(jié)構(gòu)中太陽(yáng)輪采用浮動(dòng)輪的形式，通過(guò)齒輪聯(lián)軸器與高速軸而實(shí)現(xiàn)浮動(dòng)，太陽(yáng)輪重量小、慣性小、浮動(dòng)靈活、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，使得結(jié)構(gòu)更加的緊湊，????均載效果好。目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的增速箱主要采用 2K—H(KGW)型行星傳動(dòng)，屬于組合行星齒輪傳動(dòng)。由此，~12?i分配情況如下：第一級(jí)行星齒輪傳動(dòng)： =。(3)根據(jù)選定的電機(jī)的輸入速度和經(jīng)過(guò)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(dòng)比范圍。本文采用的是平行軸與行星輪系混合式齒輪箱。分流式 60~821?i結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但由于齒輪箱對(duì)于軸承對(duì)稱布置，與展開式相比載荷沿齒寬分布均勻、軸承受載較均勻，中間軸危險(xiǎn)截面上的轉(zhuǎn)矩只相當(dāng)于軸所傳遞轉(zhuǎn)矩的一半，適用于變載荷的場(chǎng)合。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱的種類很多，按照傳統(tǒng)類型可分為圓柱齒輪箱、行星齒輪箱以及它們互相組合起來(lái)的齒輪箱；按照傳動(dòng)的級(jí)數(shù)可分為單級(jí)和多級(jí)齒輪箱；按照傳動(dòng)的布置形式又可分為展開式、分流式和同軸式以及混合式等?？紤]到風(fēng)力發(fā)電機(jī)要求傳動(dòng)比大、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高等特點(diǎn)，本文采用兩級(jí)行星齒輪傳動(dòng)加一級(jí)平行軸斜齒輪傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作環(huán)境惡劣，一般采用閉式傳動(dòng)以滿足潤(rùn)滑要求。在各種機(jī)械和機(jī)械設(shè)備中獲得叫廣泛的應(yīng)用。傳動(dòng)可以分為機(jī)械傳動(dòng)、流體傳動(dòng)和電傳動(dòng)三類 [ ]。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)展的主要與其他工業(yè)齒輪箱相比，風(fēng)電齒輪箱安裝在距地面幾十米甚至一百多米的狹小機(jī)艙內(nèi)，其維修不便，維修成本很高，要求有較高的可靠性和較長(zhǎng)的壽命。力求減少這種情況的發(fā)生。風(fēng)電齒輪箱作為風(fēng)力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一，也是目前風(fēng)電設(shè)備中最為薄弱的環(huán)節(jié)之一，我國(guó)目前雖然已經(jīng)能夠做到 750KW 以下機(jī)組的自主批量生產(chǎn)，但是國(guó)產(chǎn)齒輪箱在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中并不盡如人意，其故障率與國(guó)外機(jī)型相比偏高，輪齒部分有明顯的局部斷裂，斷口處無(wú)明顯的塑性變形，斷裂面光滑，在燈光下有光澤，斷面靠近齒跟處有一明顯的 V 形斷裂。對(duì)于大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)，由于設(shè)備本身龐大，維修不便等原因，要求整機(jī)有較長(zhǎng)的工作壽命，一般要說(shuō)工作壽命為20 年。相對(duì)水電，核電而言，風(fēng)電更有望成為解決我國(guó)能源和電力可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略最現(xiàn)實(shí)途徑之一。機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）i6