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西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 任務(wù)書(shū) 論文 設(shè)計(jì) 題目 風(fēng)力發(fā)電增速齒輪箱設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 張?zhí)煜?學(xué) 號(hào) 121010100148 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及 其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師 馬朝鋒 畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 的目標(biāo) 綜合所學(xué)知識(shí) 如 機(jī)械制圖 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 工程力學(xué) 機(jī)電一體化設(shè)計(jì) 等相 關(guān)知識(shí) 獨(dú)立設(shè)計(jì)風(fēng)電增速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)中通過(guò)對(duì)風(fēng)電增速箱的設(shè)計(jì) 熟悉機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)開(kāi) 發(fā)過(guò)程 學(xué)會(huì)運(yùn)用設(shè)計(jì)時(shí)所需各類(lèi)手冊(cè) 圖表的查詢 了解相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求并能熟練使用 能使 學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際 提高動(dòng)手能力和分析問(wèn)題 解決問(wèn)題的能力 畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 主要工作內(nèi)容 1 搜集資料 查閱相關(guān)文獻(xiàn) 擬定增速箱總體方案 不少于 3 種 2 確定增速齒輪箱的整體方案 3 依據(jù)增速箱主要各零件的基本參數(shù)和機(jī)構(gòu)形式 進(jìn)行相關(guān)的尺寸計(jì)算和校核的計(jì)算 4 繪制總體裝配圖 拆畫(huà)主要零部件零件圖 5 進(jìn)行三維造型制作 主要閱讀書(shū)目和參考資料 1 孫桓 陳作模 葛文杰 機(jī)械原理 M 第七版 高等教育出版社 北京 2010 4 2 濮良貴 紀(jì)名剛等 機(jī)械設(shè)計(jì) M 第八版 高等教育出版社 北京 2006 5 3 張耀祖 侯力等 兆瓦級(jí)風(fēng)電齒輪增速箱箱體有限元分析 J 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造 2013 11 論文過(guò)程中所需完成的其它要求 進(jìn)度計(jì)劃 1 2015 年 9 月 25 日前完成開(kāi)題申請(qǐng) 2 2015 年 11 月 5 日前完成畢業(yè)設(shè)計(jì)初稿并接受中期檢查 3 2016 年 4 月 28 日前完成畢業(yè)設(shè)計(jì)終稿 4 2016 年 5 月 9 日后進(jìn)行答辯 指導(dǎo)教師簽名 學(xué)生簽名 日 期 日 期 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) I 中文摘要 風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展促成了風(fēng)電裝備制造業(yè)的繁榮 風(fēng)電增速齒輪箱作為風(fēng) 電機(jī)組的核心部件 倍受?chē)?guó)內(nèi)外風(fēng)電相關(guān)行業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的關(guān)注 但由于國(guó)內(nèi)風(fēng) 電齒輪箱的研究起步較晚 技術(shù)薄弱 特別是兆瓦級(jí)風(fēng)電齒輪箱 主要依靠引進(jìn) 國(guó)外技術(shù) 因此 急需對(duì)兆瓦級(jí)風(fēng)電齒輪箱進(jìn)行自主開(kāi)發(fā)研究 真正掌握風(fēng)電齒 輪箱設(shè)計(jì)制造技術(shù) 以實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)國(guó)產(chǎn)化目標(biāo) 本文首先 根據(jù)風(fēng)電齒輪箱承受載荷的復(fù)雜性 對(duì)其載荷情況進(jìn)行了分析研 究 確定齒輪箱的機(jī)械結(jié)構(gòu) 選取兩級(jí)行星派生型傳動(dòng)方案 通過(guò)計(jì)算 確定各 級(jí)傳動(dòng)的齒輪參數(shù) 其次 對(duì)行星齒輪傳動(dòng)進(jìn)行受力分析 得出各級(jí)齒輪受力結(jié) 果 依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行靜強(qiáng)度校核 結(jié)果符合安全要求 最后 繪制 CAD 裝配圖 并構(gòu)建了 Pro E 的三維模型 關(guān)鍵詞 風(fēng)電 增速齒輪箱 設(shè)計(jì) 校核 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) II Abstract The rapid development of wind power industry has contributed to the prosperity of wind power equipment manufacturing industry and the wind power growth gear box is the core component of the wind turbine which has been paid much attention by domestic and foreign wind power related industries and research institutions But because of the research of the domestic wind power gear box the technology is weak especially the MW level wind power gearbox which mainly depends on the introduction of foreign technology Therefore it is urgent to carry out research on the development of the MW level wind power gear box and the real master of the wind power gearbox design and manufacture technology in order to achieve the localization of the wind turbine In this paper according to the complexity of the load of wind turbine gearbox the load condition is analyzed and studied and the mechanical structure of gear box is determined Select the two stage planetary transmission scheme through the calculation determine the gear parameters at all levels of transmission Secondly the stress analysis of the planetary gear transmission is carried out According to the standard static strength check the results accord with safety requirements Finally the CAD assembly drawing is drawn and the 3D model of Pro E is constructed Key words Wind power Growth gear box Design Verification 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) III 目 錄 中文摘要 I Abstract II 1 緒論 1 1 1 課題背景及意義 1 1 2 風(fēng)電齒輪箱國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 1 1 2 1 風(fēng)電齒輪箱國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 1 1 1 2 我國(guó)風(fēng)電齒輪箱設(shè)計(jì)制造技術(shù)現(xiàn)狀 2 2 總體方案的確定 3 2 1 設(shè)計(jì)要求及參數(shù)選擇 3 2 1 1 設(shè)計(jì)要求 3 2 1 2 參數(shù)選擇 3 2 2 方案選擇 3 2 2 1 方案論述 3 2 2 2 方案確定 5 3 齒輪設(shè)計(jì)與校核 6 3 1 第一級(jí)行星輪系傳動(dòng)設(shè)計(jì)與校核 6 3 1 1 齒輪基本參數(shù)計(jì)算 6 3 1 2 行星輪齒裝配條件驗(yàn)算 6 3 1 3 行星傳動(dòng)齒輪強(qiáng)度校核 7 3 2 第二級(jí)平行軸圓柱斜齒輪設(shè)計(jì)與校核 11 3 2 1 基本參數(shù)計(jì)算 11 3 2 2 齒輪強(qiáng)度校核 11 3 3 第三級(jí)平行軸圓柱直齒輪設(shè)計(jì)與校核 14 3 3 1 基本參數(shù)計(jì)算 14 3 3 2 齒輪強(qiáng)度校核 15 4 傳動(dòng)軸及軸上零件的設(shè)計(jì)與校核 18 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) IV 4 1 行星輪心軸的設(shè)計(jì)與校核 18 4 1 1 初步確定軸的最小直徑 18 4 1 2 行星輪心軸強(qiáng)度計(jì)算 18 4 1 3 行星輪軸承壽命計(jì)算 18 4 2 圓柱齒輪傳動(dòng)中間齒輪軸設(shè)計(jì) 19 4 2 1 初步確定軸的最小直徑 19 4 2 2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19 4 3 圓柱齒輪傳動(dòng)輸出軸的設(shè)計(jì) 21 4 3 1 初步確定軸的最小直徑 21 4 3 2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 21 4 4 輸入軸連接形式選擇及計(jì)算 23 5 齒輪箱及其他部件的設(shè)計(jì) 25 5 1 傳動(dòng)齒輪箱箱體設(shè)計(jì) 25 5 2 齒輪箱的密封 潤(rùn)滑 冷卻 25 5 2 1 齒輪箱的密封 25 5 2 2 齒輪箱的潤(rùn)滑 冷卻 26 5 3 齒輪箱的使用安裝 27 總 結(jié) 28 參考文獻(xiàn) 29 致 謝 30 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 1 1 緒論 1 1 課題背景及意義 經(jīng)濟(jì) 能源與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展是實(shí)現(xiàn)國(guó)家現(xiàn)代化目標(biāo)的必要條件 為了解決化 石能源的不斷消耗對(duì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境的影響問(wèn)題 我國(guó)和一些主要發(fā)達(dá)國(guó)家 在未來(lái)能源規(guī)劃中 都明確提出了可再生能源發(fā)展的具體目標(biāo) 在 國(guó)家中長(zhǎng)期 2006 2020 年 科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要 中 將可再生能源規(guī)?；昧袨槟?源可持續(xù)發(fā)展中的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題之一 風(fēng)力發(fā)電是清潔可再生能源 蘊(yùn)存量巨大 具有實(shí)際開(kāi)發(fā)利用價(jià)值 中國(guó)水電 資源 370 GW 風(fēng)能資源有 250 GW 風(fēng)能與水能總量旗鼓相當(dāng) 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的 齒輪箱是一個(gè)重要的機(jī)械部件 其主要功用是將風(fēng)輪在風(fēng)力作用下所產(chǎn)生的動(dòng)力傳 遞給發(fā)電機(jī)并使其得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)速 通常風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速很低 遠(yuǎn)達(dá)不到發(fā)電機(jī)發(fā)電所 要求的轉(zhuǎn)速 必須通過(guò)齒輪 箱齒輪副的增速作用來(lái)實(shí)現(xiàn) 故也將齒輪箱稱之為增速 箱 齒輪箱作為傳遞動(dòng)力的部件 在運(yùn)行期間同時(shí)承受動(dòng) 靜載荷 其動(dòng)載荷部分 取決于風(fēng)輪 發(fā)電機(jī)的特性和傳動(dòng)軸 聯(lián)軸器的質(zhì)量 剛度 阻尼值以及發(fā)電機(jī)的 外部工作條件 開(kāi)發(fā)新能源是國(guó)家能源建設(shè)實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要 是促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整 減少環(huán)境污染 推進(jìn)技術(shù)進(jìn)步的重要手段 風(fēng)力發(fā)電是新能源技術(shù)中最成熟 最具 規(guī)模開(kāi)發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電方式之一 1 2 風(fēng)電齒輪箱國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 1 2 1 風(fēng)電齒輪箱國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 風(fēng)機(jī)增速齒輪箱是風(fēng)力發(fā)電整機(jī)的配套產(chǎn)品 是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中一個(gè)重要的機(jī) 械傳動(dòng)部件 它的重要功能是將風(fēng)輪在風(fēng)力作用下所產(chǎn)生的動(dòng)力傳遞給發(fā)電機(jī) 使 其得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行發(fā)電 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通常安裝在高山 荒野 海灘 海島等 野外風(fēng)口處 經(jīng)常承受無(wú)規(guī)律的變相變負(fù)荷的風(fēng)力作用以及強(qiáng)陣風(fēng)的沖擊 并且常 年經(jīng)受酷暑嚴(yán)寒和極端溫差的作用 故對(duì)其可靠性和使用壽命都提出了比一般機(jī)械 產(chǎn)品高得多的要求 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 2 國(guó)外兆瓦級(jí)風(fēng)電齒輪箱是隨風(fēng)電機(jī)組的開(kāi)發(fā)而發(fā)展起來(lái)的 Renk Flender 等風(fēng) 電齒輪箱制造公司在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中采用三維造型設(shè)計(jì) 有限元分析 動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)等 先進(jìn)技術(shù) 并通過(guò)模擬和試驗(yàn)測(cè)試對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行驗(yàn)證 此外 國(guó)外通過(guò)理論分析 及試驗(yàn)測(cè)試對(duì)風(fēng)電齒輪箱的運(yùn)行性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究 為風(fēng)電齒輪箱的設(shè)計(jì)提供 了可靠的依據(jù) 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB Tl9703 2003 和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) IS081400 4 2005 都對(duì)風(fēng)電齒輪箱設(shè)計(jì)提 出了具體的設(shè)計(jì)規(guī)范和要求 盡管?chē)?guó)際上齒輪箱設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)比較成熟 但統(tǒng)計(jì)數(shù) 據(jù)表明 齒輪箱出現(xiàn)故障仍然是 M 機(jī)故障的最主要原因 約占風(fēng)機(jī)故障總數(shù)的 20 左右 由于我國(guó)商業(yè)化大型風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)起步較晚 技術(shù)上較歐美等風(fēng)能技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó) 家存在較大差距 做為世界上的風(fēng)能大國(guó) 目前我國(guó)大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的開(kāi)發(fā)主要 是引進(jìn)國(guó)外成熟的技術(shù) 關(guān)鍵就因?yàn)槲覈?guó)的設(shè)計(jì)水平不高 目前我國(guó)主要有幾家公 司制造風(fēng)電齒輪箱 南京高精齒輪有限公司 重慶齒輪箱有限責(zé)任公司 杭州前進(jìn) 齒輪箱集團(tuán) 1 1 2 我國(guó)風(fēng)電齒輪箱設(shè)計(jì)制造技術(shù)現(xiàn)狀 目前國(guó)內(nèi)已基本掌握了兆瓦以下風(fēng)電增速箱的設(shè)計(jì)制造技術(shù)國(guó)產(chǎn)風(fēng)電機(jī)組的主 流機(jī)型為 600kW 800kW 其增速齒輪箱已在重慶齒輪箱有限責(zé)任公司 南京高精齒 輪集團(tuán)有限公司 杭州前進(jìn)齒輪箱集團(tuán)有限公司等廠家批量生產(chǎn) 盡管如此我國(guó)風(fēng) 電齒輪箱仍是風(fēng)電設(shè)備國(guó)產(chǎn)化中的薄弱環(huán)節(jié)尚不能滿足市場(chǎng)需求 目前國(guó)內(nèi)風(fēng)電機(jī)組的技術(shù)引進(jìn)基本上是以產(chǎn)品生產(chǎn)許可方式進(jìn)行的從國(guó)外引進(jìn) 的只是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的集成技術(shù)并不包括齒輪箱的設(shè)計(jì)制造技術(shù) 國(guó)內(nèi)風(fēng)力發(fā)電增 速齒輪箱的設(shè)計(jì)基本是參照引進(jìn)集成技術(shù)中的齒輪箱采購(gòu)規(guī)范進(jìn)行的齒輪箱的結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)和外聯(lián)結(jié)尺寸按進(jìn)口風(fēng)力發(fā)電機(jī)組要求進(jìn)行類(lèi)比設(shè)計(jì) 因此國(guó)內(nèi)并未真正引進(jìn) 風(fēng)電齒輪箱的設(shè)計(jì)制造技術(shù)更談不上完全掌握先進(jìn)的設(shè)計(jì)制造技術(shù) 在風(fēng)力發(fā)電傳動(dòng)裝置技術(shù)研究方面國(guó)內(nèi)起步較晚基礎(chǔ)較薄弱人才匱乏 鄭州機(jī) 械研究所近幾年來(lái)對(duì)國(guó)內(nèi)外風(fēng)電齒輪箱先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行了跟蹤研究并依靠幾十年的齒 輪傳動(dòng)和強(qiáng)度等專業(yè)的成果 經(jīng)驗(yàn)的積累開(kāi)發(fā)出了全套風(fēng)力發(fā)電傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)分析 軟件 WinGear 此外鄭州機(jī)械研究所還開(kāi)發(fā)了基于 Solid Works 的智能型 CAE 分析系統(tǒng)能方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)箱體 行星架 輸入軸等重要零部件的有限元分析和優(yōu)化 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 3 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 4 2 總體方案的確定 2 1 設(shè)計(jì)要求及參數(shù)選擇 2 1 1 設(shè)計(jì)要求 綜合所學(xué)知識(shí) 如 機(jī)械制圖 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 工程力學(xué) 機(jī)電一體 化設(shè)計(jì) 等相關(guān)知識(shí) 獨(dú)立設(shè)計(jì)風(fēng)電增速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 主要包含以下內(nèi)容 1 搜集資料 查閱相關(guān)文獻(xiàn) 擬定增速箱總體方案 不少于 3 種 2 確定增速齒輪箱的整體方案 3 依據(jù)增速箱主要各零件的基本參數(shù)和機(jī)構(gòu)形式 進(jìn)行相關(guān)的尺寸計(jì)算 和校核的計(jì)算 4 繪制總體裝配圖 拆畫(huà)主要零部件零件圖 5 進(jìn)行三維造型制作 2 1 2 參數(shù)選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)要求本次設(shè)計(jì)選定基本參數(shù)如下 增速器齒輪箱的主要設(shè)計(jì)要求如表 2 1 所示 表 2 1 原始設(shè)計(jì)要求 額定功率 500kW 增速比 52 72 輸出轉(zhuǎn)速 1400 1600r min 輸入轉(zhuǎn)速 24 35r min 分度圓壓力角 20 模數(shù) 5 15 2 2 方案選擇 2 2 1 方案論述 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱的種類(lèi)很多 按照傳統(tǒng)類(lèi)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(kāi)式 分流式和同軸式以及混合式等 常用齒輪 箱形式及其特點(diǎn)和應(yīng)用見(jiàn)表 2 1 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 5 表 2 1 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 推薦傳動(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 因此要求軸有較大剛度 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 高速級(jí)一般做成斜齒 低 速級(jí)可做成直齒 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(kāi)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 高速級(jí)一般用斜齒 低速 級(jí)可用直齒或人字齒 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(zhǎng) 剛度 差 使沿齒寬載荷分布不均勻 高 速軸的承載能力難于充分利用 兩 級(jí) 圓 柱 齒 輪 傳 動(dòng) 同軸分 流式 60 8 21 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 故與 傳遞同樣功率的其他減速器相比 軸頸尺寸可以縮小 對(duì)于 0 5 兆瓦級(jí)風(fēng)電齒輪箱 傳動(dòng)比多在 50 100 左右 一般有兩種傳動(dòng)形式 一級(jí)行星 兩級(jí)平行軸圓柱齒輪傳動(dòng) 兩級(jí)行星 一級(jí)平行軸圓柱齒輪傳動(dòng) 相對(duì) 于平行軸圓柱齒輪傳動(dòng) 行星傳動(dòng)的以下優(yōu)點(diǎn) 傳動(dòng)效率高 體積小 重量輕 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 制造方便 傳遞功率范圍大 使功率分流 合理使用了內(nèi)嚙合 共軸 線式的傳動(dòng)裝置 使軸向尺寸大大縮小而 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn) 抗沖擊和振動(dòng)能力較強(qiáng) 在具有上述特點(diǎn)和優(yōu)越性的同時(shí) 行星齒輪傳動(dòng)也存在一些缺點(diǎn) 結(jié)構(gòu)形式比定 軸齒輪傳動(dòng)復(fù)雜 對(duì)制造質(zhì)量要求高 由于體積小 散熱面積小導(dǎo)致油溫升高 故要求嚴(yán)格的潤(rùn)滑與冷卻裝置 這兩種行星傳動(dòng)與平行軸傳動(dòng)相混合的傳動(dòng)形式 綜合了兩者的優(yōu)點(diǎn) 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 6 2 2 2 方案確定 依據(jù)提供的技術(shù)數(shù)據(jù) 經(jīng)過(guò)方案比較 采用一級(jí)行星派生型傳動(dòng) 即一級(jí)行 星傳動(dòng) 兩級(jí)平行軸定軸傳動(dòng) 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 取輸入轉(zhuǎn)速 28rpm 取增速機(jī)構(gòu)增速后的輸出速度 1550rpm 2 1 36 52810 i 根據(jù)減速裝置的用途和工作特點(diǎn) 傳動(dòng)形式定位兩級(jí)定軸傳動(dòng) 單級(jí)行星傳 動(dòng) 行星傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式確定為 單級(jí) 2K H NWG 型行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 確保其 穩(wěn)定性 行星輪數(shù)目為 4 其傳動(dòng)比范圍為 由此 初定傳動(dòng)比分5 6 12 i 配情況如下 第一級(jí)定軸傳動(dòng) 2 95451i 第二級(jí)定軸傳動(dòng) 3 63152 第三級(jí)行星傳動(dòng) 5 16673i 考慮到 500kW 風(fēng)力發(fā)電機(jī)大功率 要求結(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 2 1 圖 2 1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組增速箱傳動(dòng)簡(jiǎn)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(yáng)輪傳遞至第二級(jí)斜齒圓柱齒輪平行軸輪系傳動(dòng) 第三級(jí)采用直齒輪平 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 7 行軸輪系傳動(dòng) 直接與電機(jī)相聯(lián) 3 齒輪設(shè)計(jì)與校核 3 1 第一級(jí)行星輪系傳動(dòng)設(shè)計(jì)與校核 3 1 1 齒輪基本參數(shù)計(jì)算 根據(jù)初定條件 即 3 1 CnZiwabH CZa 4167 5 盡可能取質(zhì)數(shù) 則24a3 C 3 167 5 abbHZi 2 計(jì)算 bZ 3 10 baHawbiZnC 3 計(jì)算并初選 cZ 3 38 21 abcZ 4 初選 27 cZ 預(yù)計(jì)嚙合角 200 cbac 3 1 2 行星輪齒裝配條件驗(yàn)算 1 同心條件 為了保證中心輪和行星架軸線重合 各對(duì)嚙合齒輪間的中心距必須相等 而 對(duì)于角度變位傳動(dòng) 應(yīng)為 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 8 3 5 tbctacZZ oss 2 裝配條件 由于各行星輪必須均布于中心齒輪之間 為此 各齒輪齒數(shù)與行星輪個(gè)數(shù)必 須滿足裝配條件 否則 會(huì)出現(xiàn)行星齒輪無(wú)法裝配的情況 單排 2K H 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 即 整數(shù) CnZwca 3 6 3 鄰接條件 保證相鄰兩行星輪的齒頂不相碰 即 3 acwdna 180si2 7 根據(jù)以上條件 初選模數(shù)為 10mm 按照技術(shù)要求查閱相關(guān)手冊(cè) 確定第一 級(jí)行星輪系具體參數(shù)如表 3 1 表 3 1 第一級(jí)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 24 10 0 260 215 240 0 行星輪 38 10 0 400 355 380 0 第一級(jí) 內(nèi)齒圈 100 10 0 980 1025 1000 0 3 1 3 行星傳動(dòng)齒輪強(qiáng)度校核 在行星輪系傳動(dòng)中 太陽(yáng)輪與行星輪間接觸強(qiáng)度最大 故只需驗(yàn)證該嚙合副 齒輪接觸強(qiáng)度即可 根據(jù)中國(guó)船級(jí)社風(fēng)力發(fā)電機(jī)組規(guī)范 對(duì)各級(jí)行星輪系進(jìn)行強(qiáng) 度校核 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 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 9 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 60HRC 查閱手冊(cè) 選取 Hlim 1500MPa Flim 480MPa 輸入軸轉(zhuǎn)矩 4 mN17593 20950 2 nPTH 1 太陽(yáng)輪輸入轉(zhuǎn)矩為 4 3405617 5921 iT 2 太陽(yáng)輪輪齒上的轉(zhuǎn)矩為 4 mN971430561 pnTk 3 式中 np 行星輪個(gè)數(shù) n p 4 kp 太陽(yáng)輪浮動(dòng)時(shí)載荷分配的不均衡系數(shù) k p 1 15 查手冊(cè)選取齒寬系數(shù) 83 0 d 計(jì)算齒寬為 4 4 m2 19240 11 b 取 20 B205 各系數(shù)的確定如下 使用系數(shù) 7 1AK 動(dòng)載系數(shù)為 4 01 583 180 2403 103 1 221 uvzV 5 式中 小齒輪 的速度 4 v1z m s s06 9 4106 ndv 6 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 10 接觸強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的齒向載荷分布系數(shù)為 4 275 103 18 05 2 bdbKH 7 彎曲強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的齒向載荷分布系數(shù)為 4 24 1 75 9 09 0 HF 8 齒輪間載荷分布系數(shù)為 4 1 FHK 9 則綜合系數(shù)為 4 25 17 0175 HVAH 10 4 0 4 FVAFK 11 齒面接觸應(yīng)力為 4 04MPa1 20481593 5127 0175 8 5 29 bduKZtHVAHE 12 式中 鋼制齒輪的彈性系數(shù) 4 EZ 2N m190 EZ 13 節(jié)點(diǎn)區(qū)域影響系數(shù) 4 14 H 5 2H 螺旋角系數(shù) 4 15 Z1cos Z 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 11 重合度系數(shù) 4 16 Z 8 0365 14 Z 為 與 的重合度 24138 圓周力 4 17 tF N81592240703 dTt 齒面許用接觸應(yīng)力為 4 MPa138059 16 lim HWRXVLHPSZ 18 接觸強(qiáng)度的安全系數(shù)為 4 32 1048 HPS 19 式中 潤(rùn)滑系數(shù) 4 LZ 02 1 5 91 0 21 5 9 04 LZ 20 速度系數(shù) 4 21 VZ 96 08 1457 93 04157 93 0 vZV 粗糙度系數(shù) R 4 22 94 02 583 1 0 1 53 0 8 308 duZz 工作硬化系數(shù) W1WZ 接觸強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的尺寸系數(shù) 4 23 XZ 105 1 nXmZ 太陽(yáng)輪齒根彎曲應(yīng)力為 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 12 4 MPa30120859 1075 641 0 bm FKYtVAFSF 24 式中 重合度系數(shù) 4 Y 7 01653 2 cos75 2 Y 25 螺旋角系數(shù) 4 120 26 齒形系數(shù) FSY6 4 FSY 齒根許用彎曲應(yīng)力為 4 MPa652 148095 012 lim FXRrelTlSTFPS 27 齒根彎曲強(qiáng)度的安全系數(shù)為 4 19 23065 FPS 28 2 行星輪與內(nèi)齒圈彎曲強(qiáng)度校核 內(nèi)齒輪的材料選用 42CrMo 調(diào)質(zhì) 齒面硬度 HBS 260 查手冊(cè) 選取 Hlim 720MPa Flim 320MPa 內(nèi)齒輪齒根彎曲應(yīng)力為 4 MPa130460815922 0175 641 0 bm FKYtVAFSF 29 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 13 齒根許用彎曲應(yīng)力為 4 MPa43825 109 012 lim FXRrelTlSTFPSY 30 齒根彎曲強(qiáng)度的安全系數(shù)為 4 37 1048 FPS 31 3 2 第二級(jí)平行軸圓柱斜齒輪設(shè)計(jì)與校核 3 2 1 基本參數(shù)計(jì)算 齒數(shù)分配如下 21ziz 具體參數(shù)如表 3 2 表 3 2 第二級(jí)平行軸斜齒輪參數(shù) 分度圓直徑 87 6341 d82 142 d 標(biāo)準(zhǔn)中心距 50a 3 2 2 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 Hlim 1500MPa Flim 480MPa 輸入軸轉(zhuǎn)矩 4 mN340562 Trp913 42 n 32 查手冊(cè)選取齒寬系數(shù) 1d 齒 數(shù) 模 數(shù) 變位系數(shù) 齒頂圓 齒根圓 分度圓 螺旋角 直齒輪一 69 9 0 652 87 612 86 634 87 12 第二級(jí) 直齒輪二 19 9 0 192 82 152 81 174 82 12 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 14 計(jì)算齒寬為 4 33 m8 174 11 db 取 m752 B80B 齒輪 z1 受到轉(zhuǎn)矩為 4 N94 37615 3421 iT 34 各系數(shù)的確定如下 使用系數(shù) 75 1 AK 動(dòng)載系數(shù)為 4 35 026 135 1678 41903 103 1 22 uvzV 式中 小齒輪 的速度 4 36 m s78 4 s106 58 74106 ndv 接觸強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的齒向載荷分布系數(shù)為 4 38 10 5 21 bdbKH 37 彎曲強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的齒向載荷分布系數(shù)為 4 38 1 9 09 0 HF 38 齒輪間載荷分布系數(shù)為 4 1 FHK 39 齒面接觸應(yīng)力為 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 15 1352MPa 1758 40296315 38 1026 7518 094 0 bdFuKZtHVAHE 式中 鋼制齒輪的彈性系數(shù) 4 EZ 2N m9 EZ 40 節(jié)點(diǎn)區(qū)域影響系數(shù) 4 41 H 45 2H 螺旋角系數(shù) 4 42 Z 9 01cos Z 重合度系數(shù) 為 與 的 8 3675 4 19 Z26 重合度 4 43 675 1 圓周力 4 44 tF N107298 74920 dTt 齒面許用接觸應(yīng)力為 4 45 MPa142509 05 192 lim HWRXVLHPSZ 接觸強(qiáng)度的安全系數(shù)為 4 05 1324 HPS 46 式中 潤(rùn)滑系數(shù) 4 LZ 02 1 5 91 0 21 5 9 04 LZ 47 速度系數(shù) 4 48 VZ 98 073 415 93 04157 93 0 vZV 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 16 粗糙度系數(shù) RZ 945 08 17 635 105 1 53 0 308 duz 工作硬化系數(shù) WZWZ 接觸強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的尺寸系數(shù) X 05 1 5 nXmZ 結(jié)果計(jì)算發(fā)現(xiàn)第二級(jí)斜齒圓柱齒輪接觸強(qiáng)度不夠高 應(yīng)采取變位 為盡可能 提高齒輪的接觸強(qiáng)度 應(yīng)按最大嚙合角選取總變位系數(shù) 由 x 查變位系數(shù)線圖得其總變位系數(shù) 869121 z 1 2 分配變位系數(shù) 根據(jù)傳動(dòng)比由變位系數(shù)線圖得 x2 70 x 4 49 4 170 12 x 再次驗(yàn)算齒輪接觸強(qiáng)度為 186MPa 1758 40296315 38 1026 7518 095 20 bdFuKZtHVAHE 式中 節(jié)點(diǎn)區(qū)域影響系數(shù) HZ HZ 接觸強(qiáng)度的安全系數(shù)為 4 20 1864HPS 50 經(jīng)變位后齒輪接觸強(qiáng)度得到明顯提高 第二級(jí)齒輪 齒根彎曲應(yīng)力為 4 MPa41291750238 026 175 48069 bm FKYtVAFSF 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 17 51 式中 重合度系數(shù) Y 69 0 675 102 cos75 02 2 Y 螺旋角系數(shù) 4 52 8 10 齒形系數(shù) FSY2 4 FSY 齒根許用彎曲應(yīng)力為 4 MPa652 148095 012 lim FXRrelTlSTFPS 53 輸入齒齒根彎曲強(qiáng)度的安全系數(shù)為 4 54 60 1425 FPS 3 3 第三級(jí)平行軸圓柱直齒輪設(shè)計(jì)與校核 3 3 1 基本參數(shù)計(jì)算 齒數(shù)分配如下 231ziz 具體參數(shù)如表 3 3 表 3 3 第三級(jí)平行軸直齒輪參數(shù) 齒 數(shù) 模 數(shù) 變位系數(shù) 齒頂圓 齒根圓 分度圓 螺旋角 直齒輪一 65 6 0 402 375 390 0 第三級(jí) 直齒輪二 22 6 0 144 117 132 0 分度圓直徑 391 d132 d 標(biāo)準(zhǔn)中心距 2a 3 3 2 齒輪強(qiáng)度校核 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 18 材料選用 20CrMnTi 滲碳淬火 齒面硬度 56 60HRC 查閱手冊(cè) 選取 Hlim 1500MPa Flim 480MPa 輸入軸轉(zhuǎn)矩 4 mN94 372 Trp62 52 n 55 查手冊(cè)選取齒寬系數(shù) 1d 計(jì)算齒寬為 4 56 m13211 b 取 m352 B40B 小齒輪受到轉(zhuǎn)矩 4 N3174954 2371 iT 57 各系數(shù)的確定如下 使用系數(shù) 75 1 AK 動(dòng)載系數(shù)為 4 067 1954 2167 023 0103 121 uvzV 58 式中 小齒輪 的速度v1z 4 59 m s67 10 s06 5432061 nd 接觸強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的齒向載荷分布系數(shù)為 4 378 1 8 5 21 bdbKH 60 彎曲強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的齒向載荷分布系數(shù)為 4 34 1 78 9 09 0 HF 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 19 61 齒輪間載荷分布系數(shù)為 4 1 FHK 62 齒面接觸應(yīng)力為 4 129MPa 1352480995 21378 06 1758 05 bduKZtHVAHE 63 式中 鋼制齒輪的彈性系數(shù) 4 EZ 2N m190 EZ 64 節(jié)點(diǎn)區(qū)域影響系數(shù) H 5 2H 螺旋角系數(shù) 4 65 Z1cos Z 重合度系數(shù) 為 與 的重合 78 064 21 Z65 度 4 66 8 2 圓周力 4 67 tF N4809132702 dTt 齒面許用接觸應(yīng)力為 MPa1425094 05 98 lim HWRXVLHPSZ 齒面接觸強(qiáng)度安全系數(shù)為 4 26 194 HP 68 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 20 齒根彎曲應(yīng)力為 4 MPa20891357 024 067 158 417 0 bm FKYtVAFSF 69 式中 重合度系數(shù) Y 4 70 7 0 cos647 1502cos75 02 2 螺旋角系數(shù) 4 80 Y0 Y 齒形系數(shù) FS 8 4 FS 齒根許用彎曲應(yīng)力為 4 MPa652 148095 012 lim FXRrelTlSTFPSY 81 齒根彎曲強(qiáng)度安全系數(shù)為 4 15 32086 FPS 82 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 該方案選 取大齒寬和高等級(jí)制造精度保證機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn) 避免了點(diǎn)蝕和膠合等失效情況的 出現(xiàn) 選取合適的傳動(dòng)比來(lái)滿足傳動(dòng)要求 對(duì)于第二級(jí)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的初設(shè) 計(jì)經(jīng)校核和變位后接觸強(qiáng)度得到明顯改善 結(jié)構(gòu)較安全可靠 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 21 4 傳動(dòng)軸及軸上零件的設(shè)計(jì)與校核 4 1 行星輪心軸的設(shè)計(jì)與校核 4 1 1 初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料為 42CrMo 調(diào)制處理 260 290HBS b 900 1100MPa 0 2 650MPa 于是得 5 1 m3 1284 9051330min pAd 為了與軸承相適應(yīng) 故需同時(shí)選取軸承型號(hào) 因軸承主要承受徑向載荷 且行星輪軸線在傳動(dòng)中要保持與太陽(yáng)輪良好的平 行 以避免附加載荷 所以選用調(diào)心滾子軸承 性能 特點(diǎn)與調(diào)心球軸承相同 且具有較大的徑向承載能力 并根據(jù)最小軸徑 122 33mm 查機(jī)械手冊(cè)初步選取 標(biāo)準(zhǔn)調(diào)心滾子軸承型號(hào)為 22326 C W33 其尺寸為m9328013 BDd 故行星輪心軸最小直徑為 130mm 4 1 2 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 5 2 mN560948 271598 2 2max lFqlMt 行星輪心軸的彎曲應(yīng)力為 5 3 MPa160Pa5 2a130 5694 03ax d 4 1 3 行星輪軸承壽命計(jì)算 采用軸承為 22326 C W33 m93283 BDd kg5 28N 94 WCr 行星架轉(zhuǎn)速為 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 22 r min854 27 Hn 行星輪絕對(duì)轉(zhuǎn)速為 5 4 r min59 17r in3824167 591 gagzi 行星輪相對(duì)行星架的相對(duì)轉(zhuǎn)速為 5 5 r in264 105 9 Hgn 軸承壽命為 5 6 h56473092 8164 06013 0310 trHghFCnL 4 2 圓柱齒輪傳動(dòng)中間齒輪軸設(shè)計(jì) 4 2 1 初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料為 42CrMo 調(diào)制處理 260 290HBS b 900 1100MPa 0 2 650MPa 于是得 5 m39 108625 10330min pAd 7 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) 因軸承既受軸向力 又受徑向力 所以選用圓錐滾子軸承 可以同時(shí)承受徑 向載荷及軸向載荷外圈可以分離 安裝時(shí)可調(diào)整軸承的游隙 一般成對(duì)使用 根 據(jù)最小軸徑 108 39mm 查機(jī)械手冊(cè)選用初步選取標(biāo)準(zhǔn)圓錐滾子軸承型號(hào)為 30322 其尺寸為 m4250 4m201 CBTDd 故最小軸徑為 110mm 4 2 2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 擬定軸上零件的裝配方案 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 23 本設(shè)計(jì)的裝配方案在前面已經(jīng)分析 現(xiàn)選用如圖 4 1 所示的裝配方案 圖 4 1 中間軸的結(jié)構(gòu)與裝配 2 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用 故選用單列圓錐滾子軸承 參照 工作要求 查機(jī)械手冊(cè)選擇 0 基本游隙組 標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承 30322 根據(jù)其基本尺寸確定 而 m10 VIIdm5 4 VIl 右端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行定位 由手冊(cè)上查得 30322 型軸承的定位軸肩 安裝尺寸 因此取 軸環(huán)寬度42 ax m 124 in baDd 136 VId 取 hb4 1 5 VIl 取安裝齒輪處的軸段 II III 的直徑 齒輪左端與左軸承之m12 Id 間采用套筒定位 已知齒輪輪轂的寬度為 135mm 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 30 Il 因?yàn)檩S段 III IV 處是齒輪軸段 故 IV18 取齒輪距箱體內(nèi)壁距離 考慮到箱體的鑄造誤差 在確定滾動(dòng)軸m20 a 承位置時(shí) 應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離 s 取 s 10mm 已知滾動(dòng)軸承寬度 T 54 5mm 則 取89 5m 2015 4 15 sTlI 整 90mm 至此 已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度 3 軸上零件的周向定位 齒輪與軸的周向定位采用平鍵連接 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 同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 24 性 故選擇齒輪轂與軸的配合為 滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)67nH 保證的 此處選軸的直徑尺寸公差為 m6 4 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 452 4 3 圓柱齒輪傳動(dòng)輸出軸的設(shè)計(jì) 4 3 1 初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料為 42CrMo 調(diào)制處理 260 290HBS b 900 1100MPa 0 2 650MPa 于是得 5 m54 71 0330min pAd 8 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑 為了與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng) 故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào) 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 5 mN730314 2 TKAca 9 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 2 3 A AK 按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩 應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件 查手冊(cè) 選用 LZ6 caT YB80 172 型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器 公稱轉(zhuǎn)矩為 8000N m 半聯(lián)軸器與軸配合榖孔長(zhǎng) 度 m172 L 4 3 2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 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 4 2 所示的裝配方案 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 25 圖 4 2 輸出軸的結(jié)構(gòu)與裝配 2 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求 VII VIII 軸段左端需制出一軸肩 故 取 VI VII 段的直徑 左端用軸端擋圈定位 按軸端直徑取擋圈直m90 VId 徑 D 92mm 為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上 故 VII VIII 段的長(zhǎng)度應(yīng)比 略短一些 現(xiàn)取 1Lm170 VIl 初步選擇滾動(dòng)軸承 因軸承主要受徑向力作用 而且要求輸平穩(wěn) 所以選 用圓柱滾子軸承和調(diào)心滾子軸承配合 可以承受較大徑向載荷同時(shí)能夠自動(dòng)調(diào)心 允許內(nèi)圈對(duì)外圈軸線偏斜量 1 5 2 5 參照工作要求并根據(jù) 查90 VId 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)的單列調(diào)心滾子軸承 22219 CCK W33 其基本尺寸為 m431795 BDd 故 而 VI VIl 右端滾動(dòng)軸承采用軸肩定位 由手冊(cè)上查得 22219 C W33 型軸承定位軸肩高 度 h 6mm 因此 取 107 VId 因?yàn)檩S段 III IV 為齒輪軸段 故取 m140 IVl 取軸段 I II 處與軸段 VI VII 處相同的軸承直徑 因此 參m95 Id 照工作要求 由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游隙組 標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓柱 滾子軸承 NU219E 其基本尺寸為 m5 12317m95 WFBDd 因此 又根據(jù)軸承安裝尺寸 選32 Il ax dm106in ad 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 26 擇 II III 段直徑為 m108 Id 軸承端蓋的總寬度為 20mm 根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于軸承加潤(rùn)滑脂的 要求 取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器左端間面間的距離 故取m30 l m50 VIl 取齒輪距箱體內(nèi)壁之距離 a 20mm 考慮到箱體的鑄造誤差 在確定滾動(dòng) 軸承位置時(shí) 應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離 s 取 s 8mm 已知滾動(dòng)軸承寬度 參考中間軸總長(zhǎng)度 則24 Bm06 283 aslI m042 3140632 479 VIIIIVI lllL 至此 已初步確定了輸出軸的各段直徑和長(zhǎng)度 3 軸上零件的周向定位 半聯(lián)軸器與軸的周向定位采用平鍵連接 按 查手冊(cè)得平鍵80 VId 截面 鍵槽用鍵銑刀加工 長(zhǎng)為 140mm 半聯(lián)軸器與軸的配m142 hb 合為 滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的 此處選軸的直徑尺67kH 寸公差為 m6 4 確定軸上圓角和倒角尺寸 參照手冊(cè) 取軸端倒角為 2 45 軸肩處的圓角半徑為 R 2mm 或 R 1 6mm 4 4 輸入軸連接形式選擇及計(jì)算 考慮到風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸入軸的安裝和拆卸麻煩 并且受重在載沖擊 所以輸 入軸采用脹緊連接 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(lèi) 脹緊套在使用時(shí)通過(guò)高強(qiáng)度螺 栓的作用 使內(nèi)環(huán)與軸之間 外環(huán)與輪轂之間產(chǎn)生巨大的抱緊力 使內(nèi)環(huán)與軸之 間產(chǎn)生抱緊 常稱作鎖緊盤(pán)或鎖緊環(huán) 如 型 當(dāng)承受負(fù)荷時(shí) 靠脹緊套7Z10 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 27 與機(jī)件的結(jié)合力及相伴產(chǎn)生的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩 軸向力或兩者的復(fù)合載荷 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 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 脹套安裝時(shí)無(wú)需加熱 冷卻或加壓設(shè)備 只 需將螺栓按要求的轉(zhuǎn)矩?cái)Q緊即可 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 脹套也可用來(lái)連接焊接性差的零件 2 脹套的使用壽命長(zhǎng) 強(qiáng)度高 脹套依靠摩擦傳動(dòng) 對(duì)被連接件沒(méi)有鍵槽 削弱 也無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng) 工作中不會(huì)產(chǎn)生磨損 3 脹套連接在超載時(shí) 將失去連接作用 可以保護(hù)設(shè)備不受破壞 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 根據(jù)安裝負(fù)荷 大小 還可以多個(gè)脹套串聯(lián)使用 5 脹套拆卸方便 且具有良好的互換性 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) 脹緊時(shí) 接觸面緊 密貼合不易銹蝕 也便于拆開(kāi) 輸入軸最小直徑計(jì)算 選取軸的材料為 42CrMo 調(diào)制處理 260 290HBS b 900 1100MPa 0 2 650MPa 于是得 5 10 m018 2854 710330min pAd 輸入軸轉(zhuǎn)矩為 5 11 N6 749 295 nT 根據(jù)輸入軸最小直徑和輸入轉(zhuǎn)矩查機(jī)械手冊(cè)選擇 85301 Z 型脹套 其基本尺寸為19JB 734 m4230m48530 HLdDW 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 28 5 齒輪箱及其他部件的設(shè)計(jì) 5 1 傳動(dòng)齒輪箱箱體設(shè)計(jì) 箱體是傳動(dòng)齒輪箱的重要零件 它承受來(lái)自風(fēng)輪的作用力和齒輪傳動(dòng)時(shí)產(chǎn)生 的反力 箱體必須有足夠的剛性去承受力和力矩的作用 防止變形 保證質(zhì)量 箱體的設(shè)計(jì)應(yīng)該按照風(fēng)力發(fā)電機(jī)組動(dòng)力傳動(dòng)的布局 加工和裝配 檢查以及維護(hù) 等要求來(lái)進(jìn)行 應(yīng)該注意軸承支撐和機(jī)座支承的不同方向的反力及其相對(duì)值 選 取合適的支承結(jié)構(gòu)和壁厚 增加必要的加強(qiáng)筋 同時(shí)加強(qiáng)筋的位置必須與引起箱 體變形的作用力方向一致 對(duì)于傳動(dòng)齒輪箱箱體材料選擇 采用鑄鐵箱體可以發(fā) 揮其減震性 易于切削加工等特點(diǎn) 適于批量生產(chǎn) 常用的材料有球墨鑄鐵和其 他的高強(qiáng)度鑄鐵和其他高強(qiáng)度鑄鐵 設(shè)計(jì)鑄造箱體時(shí)應(yīng)該避免壁厚突變 減小厚 壁差 以免產(chǎn)生縮孔和縮松等缺陷 在大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的單件小批量生產(chǎn)時(shí) 多 采用的是焊接或焊接與鑄造相結(jié)合的箱體 為減少機(jī)械加工過(guò)程中和使用中的變 形 為防止出現(xiàn)裂紋 無(wú)論是鑄造或是焊接箱體均應(yīng)該進(jìn)行退火 時(shí)效處理 以 消除內(nèi)應(yīng)力 為了方便裝配和定期檢查齒輪的嚙合情況 在箱體上應(yīng)該設(shè)有觀察 窗 機(jī)座一旁設(shè)有連體吊鉤 供起吊整臺(tái)齒輪箱 5 2 齒輪箱的密封 潤(rùn)滑 冷卻 5 2 1 齒輪箱的密封 齒輪箱軸伸部位的密封一方面應(yīng)能防止?jié)櫥屯庑?同時(shí)也能防止雜質(zhì)進(jìn)入 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 29 箱體內(nèi) 常用的密封分為非接觸式密封和接觸式密封兩種 1 非接觸式密封 非接觸式密封不會(huì)產(chǎn)生磨損 使用時(shí)間長(zhǎng) 軸與端蓋 孔間的間隙行程的密封 是一種簡(jiǎn)單的密封 間隙大小取決于軸的徑向跳動(dòng)大小 和端蓋孔相對(duì)于軸承孔的不同軸度 在端蓋孔或軸頸上加工出一些溝槽 一般是 2 4 個(gè) 形成所謂的迷宮 溝槽底部開(kāi)有回油槽 使外泄的油液遇到溝槽改變方 向輸回箱體中 也可以在密封的內(nèi)側(cè)設(shè)置甩油盤(pán) 阻擋飛濺的油液 增強(qiáng)密封效 果 2 接觸式密封 接觸式密封使用的密封可靠 耐久 摩擦阻力小 容易 制造和裝拆 應(yīng)能隨壓力的升高而提高密封能力和有利于自動(dòng)補(bǔ)償磨損 常用的 旋轉(zhuǎn)用唇形密封有多種方式 可按標(biāo)準(zhǔn)選取 密封部位軸的表面粗糙度 R 0 2 0 63 與密封圈接觸的軸表面不允許有螺旋形機(jī)加工痕跡 軸端應(yīng)有小于 30 的導(dǎo) 入角 倒角上不應(yīng)有銳邊 毛刺和粗糙的機(jī)加工殘留 本次設(shè)計(jì)采用了以上的第二種密封方式 5 2 2 齒輪箱的潤(rùn)滑 冷卻 齒輪箱的潤(rùn)滑十分重要 良好的潤(rùn)滑能夠?qū)X輪和軸承起到足夠的保護(hù)作用 為此 必須高度重視齒輪的潤(rùn)滑問(wèn)題 嚴(yán)格按照規(guī)范保持潤(rùn)滑系統(tǒng)長(zhǎng)期處于最佳 狀態(tài) 齒輪箱常用飛濺潤(rùn)滑或強(qiáng)制潤(rùn)滑 一般以強(qiáng)制潤(rùn)滑為多見(jiàn) 因此 配備可 靠的潤(rùn)滑系統(tǒng)尤為重要 在機(jī)組潤(rùn)滑系統(tǒng)中 齒輪泵從油箱將油液經(jīng)過(guò)濾油器輸 送到齒輪箱的潤(rùn)滑系統(tǒng) 對(duì)齒輪箱的齒輪和傳動(dòng)件進(jìn)行潤(rùn)滑 管道上裝有各種監(jiān) 控裝置 確保齒輪箱在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)漏油 保持油液的清潔作業(yè)十分重要 即使是第一次使用新油 也要經(jīng)過(guò)過(guò)濾 系統(tǒng)中除了主濾油器之外 最好加裝旁 路濾油器輔助濾油器 以確保油液的潔凈 對(duì)潤(rùn)滑油的要求應(yīng)考慮能夠起齒輪和 軸承的保護(hù)作用 此外好應(yīng)具備以下性能 1 減少摩擦和磨損 具有高強(qiáng)的承載能力 防止膠合 2 吸收沖擊和振動(dòng) 3 防止疲勞點(diǎn)蝕 4 冷卻 防銹 抗腐性 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 30 風(fēng)力發(fā)電齒輪箱屬于閉式齒輪動(dòng)類(lèi)型 其主要的失效形式是膠合與點(diǎn)蝕 故 在選擇潤(rùn)滑油時(shí) 重點(diǎn)是保證有足夠的油膜厚度和邊界膜強(qiáng)度 潤(rùn)滑油系統(tǒng)中的 散熱器常用風(fēng)冷式的 有系統(tǒng)中的溫度傳感器控制 在必要時(shí)通過(guò)電控旁閥自動(dòng) 打開(kāi)冷卻回路 使油液先流經(jīng)散熱器散熱 再進(jìn)入齒輪箱 齒輪和軸承軸承在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中他們實(shí)際都是非直接接觸的 這中間是靠潤(rùn)滑 油建成油膜 使其形成非接觸性的滾動(dòng)和滑動(dòng) 這是油起到了潤(rùn)滑的作用 雖然 他們是非接觸的滾動(dòng)和滑動(dòng) 但由于加工精度等原因使其轉(zhuǎn)動(dòng)中有相對(duì)的滾動(dòng)摩 擦和滑動(dòng)摩擦 這都會(huì)產(chǎn)生一定的熱 如果這些熱量在轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中沒(méi)有消除 勢(shì)必會(huì)越積越多 最后導(dǎo)致高溫?zé)龤X輪和軸承 因此齒輪和軸承在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中 必須用潤(rùn)滑油來(lái)進(jìn)行冷卻 所以潤(rùn)滑油一方面其潤(rùn)滑作用 另一方面起冷卻的作 用 對(duì)于齒輪箱 對(duì)于所有齒輪和軸承 我們都要采用強(qiáng)制潤(rùn)滑 原因有 1 強(qiáng)制潤(rùn)滑可以進(jìn)行監(jiān)控 而飛濺潤(rùn)滑是監(jiān)控不了的 從安全性考慮 采用 強(qiáng)制潤(rùn)滑 2 現(xiàn)在風(fēng)機(jī)齒輪箱功率越來(lái)越大 其功率損耗也越來(lái)越大因此飛濺潤(rùn)滑已經(jīng) 滿足不了冷卻的作用這是需要進(jìn)行強(qiáng)制潤(rùn)滑的 5 3 齒輪箱的使用安裝 齒輪箱的主動(dòng)軸與葉片輪的連接必須可靠緊固 輸出軸若直接與電機(jī)聯(lián)結(jié)時(shí) 應(yīng)采用合適的聯(lián)軸器 最好的彈性聯(lián)軸器 并串接起來(lái)保護(hù)作用的安全裝置 齒 輪箱軸線上和與之相連的部件的軸線應(yīng)保證同心 其誤差不得大于所選用的聯(lián)軸 器的齒輪箱的允許值 齒輪箱體上也不允許承受附加的扭轉(zhuǎn)力 齒輪箱安裝后用 人工搬動(dòng)應(yīng)靈活 無(wú)卡滯現(xiàn)象 打開(kāi)觀察窗蓋檢查箱體內(nèi)部機(jī)件應(yīng)無(wú)銹蝕現(xiàn)象 用涂色法檢驗(yàn) 齒面接觸斑點(diǎn)應(yīng)達(dá)到技術(shù)條件的要求 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 31 總 結(jié) 本文的主要研究成果主要包括以下兩個(gè)方面 1 500kW 風(fēng)力發(fā)電組增速器的設(shè)計(jì) 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基本工作原理是風(fēng)力推動(dòng)葉輪產(chǎn)生動(dòng)力和相應(yīng)轉(zhuǎn)速 再由增 速器傳遞給發(fā)電機(jī)并使其產(chǎn)生電能 本文結(jié)合 CAD 設(shè)計(jì)方法 對(duì)增速器箱體進(jìn) 行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) 然后對(duì)齒輪傳動(dòng)裝置優(yōu)化設(shè)計(jì) 2 危險(xiǎn)零部件應(yīng)力分析 針對(duì)增速器中齒輪 齒輪軸等危險(xiǎn)部件進(jìn)行受力分析和計(jì)算 校核其強(qiáng)度 從而驗(yàn)證設(shè)計(jì)了方案的可靠 通過(guò)這次理論知識(shí)和實(shí)際設(shè)計(jì)的相結(jié)合 鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí) 解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力 同時(shí)也提高了我查閱文獻(xiàn)資料 設(shè)計(jì)手冊(cè) 設(shè)計(jì)規(guī)范 能力以及其他專業(yè)知識(shí)水平 而且通過(guò)對(duì)整體的掌控 對(duì)局部的取舍 以及對(duì)細(xì) 節(jié)的斟酌處理 都使我的能力得到了鍛煉 經(jīng)驗(yàn)得到了豐富 并且意志品質(zhì)力 抗壓能力以及耐力也都得到了不同程度的提升 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 32 參考文獻(xiàn) 1 王素霞 國(guó)內(nèi)外風(fēng)力發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 大眾用電 2007 2 研刀 楊建明等 行星齒輪傳動(dòng)動(dòng)力學(xué)特性研究進(jìn)展 航空動(dòng)力學(xué)報(bào) 2003 3 徐灝 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 第一卷 北京 高等教育出版社 1989 4 張展 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的傳動(dòng)裝置 J 傳動(dòng)技術(shù) 2003 5 跚明 中國(guó)船級(jí)社 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組規(guī)范 北京 人民交通出版社 2008 6 諾邁士 風(fēng)電傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析 上海 上海科學(xué)技術(shù)出版社 2013 7 劉忠明 風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱設(shè)計(jì)制造技術(shù)的發(fā)展與展望 J 機(jī)械傳動(dòng) 2006 8 成大先 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第三卷 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 1993 9 郝桐生 理論力學(xué) 北京 高等教育出版社 2005 10 劉鴻文 材料力學(xué) 北京 高等教育出版社 2005 11 李樹(shù)吉 風(fēng)電齒輪箱的優(yōu)化設(shè)計(jì) 新能源出版社 2000 12 秦大同 兆瓦級(jí)風(fēng)力機(jī)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析與優(yōu)化 重慶大學(xué)學(xué)報(bào) 2009 13 Kousaku OHNO Naoyuki TNAK A Contact Stress Analysis for Helical Gear with3 Dimensional Finite Element Method 200l 14 Yi Cheng Chen Chung Biau Tsay Stress Analysis of a Helical Gear Set with Localized Bearing Contact Finite Elements in Analysis and Design 2002 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 33 致 謝 大學(xué)生活即將結(jié)束 在這短短的幾年里 讓我結(jié)識(shí)了許許多多熱心的朋友 工作嚴(yán)謹(jǐn)教學(xué)相幫的教師 畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成也脫離不了他們的熱心幫助及指 導(dǎo)老師的精心指導(dǎo) 在此向所有給予我此次畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)和幫助的老師和同學(xué)表 示最誠(chéng)摯的感謝 首先 向本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師表示最誠(chéng)摯的謝意 在自己緊張的工作中 仍然 盡量抽出時(shí)間對(duì)我們進(jìn)行指導(dǎo) 時(shí)刻關(guān)心我們的進(jìn)展?fàn)顩r 督促我們抓緊學(xué)習(xí) 老師給予的幫助貫穿于設(shè)計(jì)的全過(guò)程 從借閱參考資料到現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際操作 他都 給予了指導(dǎo) 不僅使我學(xué)會(huì)書(shū)本中的知識(shí) 更學(xué)會(huì)了學(xué)習(xí)操作方法 也懂得了如 何把握設(shè)計(jì)重點(diǎn) 如何合理安排時(shí)間和論文的編寫(xiě) 同時(shí)在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中 她 和我們?cè)谝黄鸸餐鉀Q了設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題 其次 要向給予此次畢業(yè)設(shè)計(jì)幫助的老師們 以及同學(xué)們以誠(chéng)摯的謝意 在 整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中 他們也給我很多幫助和無(wú)私的關(guān)懷 更重要的是為我們提供不 少技術(shù)方面的資料 在此感謝他們 沒(méi)有這些資料就不是一個(gè)完整的論文 另外 也向給予我?guī)椭乃型瑢W(xué)表示感謝 總之 本次的設(shè)計(jì)是老師和同學(xué)共同完成的結(jié)果 在設(shè)計(jì)的一個(gè)月里 我們 合作的非常愉快 教會(huì)了大我許多道理 是我人生的一筆財(cái)富 我再次向給予我 幫助的老師和同學(xué)表示感謝