【正文】 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。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 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(dòng)同心條件可求出行星輪齒數(shù) ：2Z。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(jí)行星輪系傳動(dòng)設(shè)計(jì)及校核其裝配條件 行星傳動(dòng)的配齒計(jì)算（1）單排 2KH 行星傳動(dòng)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。圖 600kW 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組增速箱傳動(dòng)簡圖增速器傳動(dòng)結(jié)構(gòu)分為三級(jí)，第一級(jí)為行星輪系，第一級(jí)行星架為輸入端，由第一級(jí)太陽輪傳遞至第二級(jí)直齒圓柱齒輪平行軸輪系傳動(dòng)；第三級(jí)采用斜齒輪平行軸輪系傳動(dòng)，直接與電機(jī)相聯(lián)。缺點(diǎn)：功率太小，不適合大型風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)；蓄能裝置負(fù)擔(dān)較大。(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)。行星架為輸入端，太陽輪為輸入端。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(dòng)比 i 效率Ⅰ軸 25 618 Ⅱ軸 612 Ⅲ軸 606 Ⅳ軸 1625 600 傳動(dòng)方案及運(yùn)動(dòng)原理圖根據(jù)國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，行星齒輪傳動(dòng)的分類說明如下：（1）簡單行星齒輪傳動(dòng)（單級(jí)行星齒輪傳動(dòng)） 、 （2）差動(dòng)行星齒輪傳動(dòng)（w=2 的行星齒輪傳動(dòng)） 、（3）行星齒輪變速傳動(dòng)（多自由度的行星齒輪傳動(dòng)） 、 （4）組合行星齒輪傳動(dòng)。參考文獻(xiàn)1i[7]第二級(jí)斜齒輪定軸傳動(dòng)： =。確保其穩(wěn)定性，行星輪數(shù)目為 3，其傳動(dòng)比范圍為： 。輸入轉(zhuǎn)度：25r/min。 (2)確定行星傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式和選擇傳動(dòng)方案。 增速器基本設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)步驟表 基本參數(shù)范圍額定功率 增速比 輸出轉(zhuǎn)速 輸入轉(zhuǎn)速 分度圓壓力角模數(shù)600KW 60100 15001700r/min 2035r/min 20176。常見結(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。兩級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)同軸式 60~821?i減速器橫向尺寸較小，兩對(duì)齒輪浸入油中深度大致相同，但軸向尺寸和重量較大，且中間軸較長、剛度差，使沿齒寬載荷分布不均勻，高速軸的承機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 5 頁 共 63 頁載能力難于充分利用同軸分流式 60~821?i每對(duì)嚙合齒輪僅傳遞全部載荷的一半，輸入軸和輸出軸只承受轉(zhuǎn)矩，中間軸只受全部載荷的一半。高速級(jí)齒輪布置在原理轉(zhuǎn)矩輸入端，這樣，軸在轉(zhuǎn)矩作用下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形可部分抵消，以減緩沿齒寬載荷分布不均現(xiàn)象，用于載荷比較平緩場(chǎng)合。常用齒輪箱形式及其特點(diǎn)和應(yīng)用見表 。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 共 63 頁改變運(yùn)動(dòng)形式、動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的傳遞和分配等功能。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。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、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。為了減速、增速和變速等特殊用途，經(jīng)常采用一系列互相嚙合的齒輪所組成的傳動(dòng)系統(tǒng)，在《機(jī)械原理》中，便將上述齒輪傳動(dòng)稱之為輪系。齒輪傳動(dòng)分為開式、半開式和閉式三種傳動(dòng)方式 [ ]。例如，起重機(jī)械、工程機(jī)械、冶金機(jī)械、建筑機(jī)械、石油機(jī)械、紡織機(jī)械、機(jī)床、汽車、飛機(jī)、火炮船舶和儀器。齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最重要、應(yīng)用最廣泛的一種傳動(dòng)形式。而機(jī)械傳動(dòng)按其工作原理分為嚙合傳動(dòng)與摩擦傳動(dòng)，具體分為鏈傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)四類。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。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。據(jù)統(tǒng)計(jì)，風(fēng)電齒輪箱的損壞在風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行出現(xiàn)的故障中占據(jù)了很大比重，有的風(fēng)力發(fā)電廠齒輪箱損壞率高達(dá) 40~50%，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的壽命。按新的的輪系配置方案建立了虛擬樣機(jī)，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主要傳動(dòng)部件進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析，并對(duì)最危險(xiǎn)的齒輪進(jìn)行了柔性體動(dòng)力學(xué)分析、接觸分析、疲勞壽命分析及模態(tài)分析，證明了該方案的可行性。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?？梢姳臼е饕獙儆谄跀嗔?。因此，合理的設(shè)計(jì)齒輪箱系統(tǒng)則顯得很重要。分析其原因就是：一方面，我國的風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)主要是建立在模仿國外設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，國外的設(shè)計(jì)并不能很好的和我的風(fēng)力條件及使用環(huán)境很好的契合；另一方面，即使按照設(shè)計(jì)，在理論上能夠滿足我國使用要求的齒輪箱，由于我國的其他制造工藝水平的限制，如熱處理，材料加工等方面，做出來的成品也有部分不能滿足正常工作時(shí)間需求。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。風(fēng)力發(fā)電機(jī)研究的目的：風(fēng)力發(fā)電在我國迅猛發(fā)展的這幾十年里，隨著運(yùn)行時(shí)間的積累，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)中齒輪箱的故障率最高，并且是更換維修最貴的部件之一。所以國外專家評(píng)論，如果中國單靠風(fēng)力發(fā)電以每年 30%的速度發(fā)展，到 2020 年占到全部電力的 10%具有可行性。機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）i600kw 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組畢業(yè)設(shè)計(jì)論文目 錄1 緒論 ...................1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) ...................................................................1 研究目的與內(nèi)容 ...................................................................................22 600kW 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組增速器設(shè)計(jì) ..........3 傳動(dòng)方案的確定 ...................................................................................3 增速器基本設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)步驟 .......................................................5 傳動(dòng)方案及運(yùn)動(dòng)原理圖 .......................................................................63 增速器整機(jī)設(shè)計(jì) ...............8 第一級(jí)行星輪系傳動(dòng)設(shè)計(jì)及校核其裝配條件 ...................................8 第二級(jí)平行軸圓柱斜齒輪設(shè)計(jì) .........................................................10 第三級(jí)平行軸圓柱直齒輪設(shè)計(jì) .........................................................10 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .................................................................................11機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）ii 行星輪傳動(dòng)部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .................................................................114 材料選擇 .................15 材料的選擇 .........................................................................................155 強(qiáng)度校核 .................17 行星傳動(dòng)輪系的強(qiáng)度校核 .................................................................17 第二級(jí)斜齒圓柱齒輪強(qiáng)度校核 .........................................................24 第三級(jí)直齒圓柱齒輪強(qiáng)度校核 .........................................................286 主要構(gòu)件設(shè)計(jì)選用與計(jì)算 ...........33 輸入軸的設(shè)計(jì)與校核 .........................................................................33 行星輪心軸的設(shè)計(jì)與校核 ..................................................................34 圓柱斜齒輪傳動(dòng)軸的的設(shè)計(jì) ..............................................................36 圓柱齒輪傳動(dòng)中間齒輪軸設(shè)計(jì) .........................................................37 圓柱齒輪傳動(dòng)輸出軸的設(shè)計(jì) .............................................................397 太陽輪浮動(dòng)用齒式聯(lián)軸器的設(shè)計(jì) .........44 浮動(dòng)用齒式聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .........................................................448 行星齒輪箱機(jī)體結(jié)構(gòu) .............469 齒輪箱的潤滑與冷卻 .............47 行星齒輪箱的潤滑油的選用 .............................................................47機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）iii 行星齒輪箱的潤滑油的維護(hù) .............................................................47 行星齒輪箱的冷卻 .............................................................................48參考文獻(xiàn) .................50謝 辭 ..................52附 錄 ..................53機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 1 頁 共 63 頁1 緒論 國內(nèi)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)我國的風(fēng)能資源儲(chǔ)蓄局世界首位。據(jù)保守估算，僅陸上可開發(fā)的風(fēng)電裝機(jī)容量就達(dá) 億千瓦，與可開發(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，我國可開發(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。相對(duì)水電，核電而言，風(fēng)電更有望成為解決我國能源和電力可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略最現(xiàn)實(shí)途徑之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，風(fēng)電齒輪箱的損壞在風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行出現(xiàn)的故障中占據(jù)了很大比重，有的風(fēng)力發(fā)電廠齒輪箱損壞率竟高達(dá) 40~50%，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)，其維修不方便，維修成本高，要求有較高的可靠性和較長的壽命。對(duì)于大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)來說，由于設(shè)備本身龐大，維修不便等原因，要求整機(jī)有較長的工作壽命，一般要說工作壽命為20 年。根據(jù)我國風(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 共 63 頁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。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)，但是國產(chǎn)齒輪箱在實(shí)際的運(yùn)行過程中并不盡如人意，其故障率與國外機(jī)型相比偏高，輪齒部分有明顯的局部斷裂，斷口處無明顯的塑性變形，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。影響疲勞壽命的因素很多，包括材料本身的性能、工件本身的結(jié)構(gòu)、載荷特征等。力求減少這種情況的發(fā)生。 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。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