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4.0 MW 增速 结构设计 CAD

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4.0MW风电增速箱的结构设计含7张CAD图,4.0,MW,增速,结构设计,CAD

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毕业设计（论文）题目：4.0MW 风电增速箱的结构设计毕业设计（论文）要求及原始数据（资料）：1、原始数据（资料）：（1）额定功率 4000KW（2）输入转速 16r/min；（3）额定发电机转速（输出）1480r/min；（4）齿轮箱增速比为 92；（5）分度圆压力角为 20。2、毕业设计（论文）要求：（1）任务要求： 了解风电的应用与发展，掌握关键部件风电增速箱的结构与用途； 了解风力发电机及其传动系统齿轮箱的工作原理和结构特点； 具备查阅机械设计手册的能力； 具备设计主要零部件（包括齿轮、轴承和主轴的设计）的能力，并能验算强度； 所设计的内容要求方案合理，方法得当； 设计说明书要求语言简练、文理通顺、字迹工整； 具备绘制工程图的能力； 绘制零件图时应标注尺寸及公差、标注形位公差、表面粗糙度、标注特征表、公差、技术要求、标题栏； 绘制装配图时应标注尺寸、公差、配合代号、零件编号、明细表、标题栏、技术要求等； 具备一定的英文翻译能力，完成 5000 字左右的相关英文资料的翻译； 能按进度完成毕业设计任务； 能独立完成毕业设计任务，有一定自己的见解，杜绝抄袭； 主要任务如下：A.毕业设计（论文）开题报告；B.文献综述&外文翻译；C.设计、计算、绘制相应设计内容的技术图纸；D.毕业设计说明书。（2）、时间进度要求序号时间周次指导教师工作及要求12021.3.22-2021.3.28第 1周按任务书，查阅相关文献、撰写文献综述、翻译外文资料22021.3.29-2021.4.4第 2周开题报告的撰写32021.4.5-2021.4.11第 3周审核开题报告，进行开题答辩42021.4.12-2021.5.9第4-7周试验研究或设计阶段，绘制相关图纸，编写设计说明书52021.5.10-2021.5.16第 8周毕业设计期中检查62021.5.17-2021.5.30第9-10周修改相关图纸，完善毕业设计说明书72021.5.31-2021.6.6第 11周论文查重、修改论文82021.6.7-2021.6.13第 12周打印装订、指导老师与评阅老师赋分、毕业答辩毕业设计（论文）主要内容：1、研究的目的及意义；2、完成 4.0MW 风电齿轮箱传动比分配等设计与计算；3、完成传动轴、齿轮、轴承等关键传动零部件的选择、设计、计算与校核；4、完成增速箱体的结构设计；5、撰写论文（4.0MW 风电增速箱的结构设计）。6、毕业设计说明书参考文献 15 篇以上，原则上所涉及的参考文献论文资料为近 5 年出版发表。4.0MW风电增速箱的结构设计摘 要增速箱是风力发电机的一个关键部件。对它的传动工作运行时长和传动可靠性能都有比一般传动机械高的多的技术要求。以兆瓦级别的风力发电机为研究对象。运用设计方案资料选取,参数测量计算等,当时从风力强度和空气动力学两个技术角度进行研究,针对我国风电新型增速箱的结构特征。整体上该车采用三级自动增速控制机构。一级行星增速一般被称为国际行星一级增速计算机构。高速度一级和非最低速度两级,一般分为采用太空行星架方式浮动和采用太阳轮方式浮动。运用这种齿轮结构驱动增速箱时的齿轮传动强度大,运行比较平稳。上世纪70年代末以来,出现了多种新型风力涡轮发电机组的拓补主体结构和风力发电配套系统。本文对风电增速箱的结构做了详细的计算。对风电增速箱选用及设计提供了一定的参考价值。此外,文章还就风电增速箱的结构进行了一定的计算,对风电增速箱的传动系统进行了比较详细的了解。关键词，风电增速箱；结构设计；齿轮传动系；风力发电机ABSTRACTGrowth box is a key component that drives the generator. It has more technical requirements for its transmission operation time and transmission reliability than the general transmission machinery. MW level wind turbines. Based on design data and calculation, the wind strength and aerodynamic were studied for the structural characteristics of the new wind box in China. On the whole, the car adopts a three-level automatic growth control mechanism. Primary planetary growth is generally known as the international planetary primary growth rate computing agency. High velocity first and non-minimum velocity two levels are generally divided into space planetary frame floating and solar wheel floating. Using this gear structure to drive the gearbox with large gear drive strength, high dryness and relatively stable operation.Since the late 1970 s, there have been a variety of new wind turbine generator units of the extension main structure and wind power supporting systems. This paper makes a detailed calculation of the branch growth box. Selection and design of wind power growth rate first. Provides a certain reference value.In addition, the article also made a certain calculation on the structure of the wind power growth rate box, and made a relatively detailed understanding of the transmission system of the branch growth rate box.Key Words： wind power growth box; structural design; gear train; wind turbine generator III目 录第一章绪论11.1 引言11.2 国内外发展现状和趋势31.2.1 国内外发展现状31.2.2 风电发展前景展望41.2.3 风电技术存在的问题51.3 课题研究意义61.4 论文的主要内容及设计要求7第二章 增速齿轮传动系统设计82.1 增速箱传动设计方案82.2 齿轮参数设计122.2.1 第一级行星齿轮参数设计122.2.2 第二级行星齿轮参数设计142.2.3 第三级圆柱斜齿轮齿数设计152.2.4行星齿轮具体传动结构设计162.3 受力分析与校核162.3.1 第一级行星齿轮强度校核182.3.2第二级行星齿轮强度校核202.3.3第三级斜齿轮传动齿轮强度校核22第三章 传动轴和箱体选择273.1 轴的参数设计273.1.1计算各级传动的转速273.1.2设计行星齿轮心轴273.1.3设计圆柱斜齿轮传动轴293.1.4轴的结构设计303.1.5设计输出轴之间的联轴器323.2 行星架的参数设计333.3 箱体的设计34第四章 齿轮箱其他部分设计364.1 密封装置选择364.2 冷却、润滑系统364.3 箱体的其他零件设计384.3.1 轴承端盖的设计384.3.2齿轮的结构设计384.3.3 轴的键槽设计404.3.3 键的选择40第五章 齿轮箱的使用及其维护435.1 操作规程435.2 常见故障435.3 维护方案45总结46致 谢47参考文献48V第一章绪论 1.1 引言风是人们很常见的一种自然现象，其产生是由于太阳光照射极地和赤道的不均匀分布，从而使得在地球上产生了不同地方表面的温度不是均匀分布的现象。海水的比热容是大于陆地系统的比热容,地表温度上升的速度大于海面温度上升的速度，在空气对流和各地气压差异就形成了海风和陆风。我国最早记载风能的使用是在宋朝刘一止著作苕溪集中。在当时，风能已经被人们通过制造风车来进行灌溉庄稼，以及谷物的研磨。 但千百年之后，风能的发展并没有很大的变化，于是慢慢被人类忽视。一直在20世纪之前风能并没有被人们很好地利用起来，直到近些年来风力发电才进入了人们的视野。进入21世纪随着人们生活品质水平的不断提高,人们对于人类生活环境质量必然有了新的更高追求,越来越多的重视对于人类生态环境的健康保护的日益重要性。这个时候，风能作为可再生新能源就得到了长足的发展，从80年代开始风力发电就得到了许多国家的重视，截止到2016年风能已经成为了全球各类第五大电力来源的能源。如表1- 1所示，在全球生产的电量中，风力发电产生的电量在2008年约2,192亿度，该年风力发电供应电力占全球使用电量的1%，在2014年时全球风能产生的电量已增长至全球发电总量的3%，2018年已经占到全球发电总量的4.8%。虽然相对于煤炭、石油、天然气等能源，风能在大多数国家还算不上是主要的能源，但是从2000年到2015年15年之间已经快速增长了约二十四倍。图1- 1 全球风电累计装机装机量发展趋势我国的风电发展主要集中在2003年以后，尤其是在风电特许权的带动下2006年我国除台湾外增加风电机组1454台增加装机容量133.7万kW.比过去20年发展累积的总量还多，仅次于美国、德国西班牙和印度2008年又新增风电装机容量630万kw新增容量位列全球第2，仅次于美国截至2008年底总装机容量达到1215.3万kw，同比增长106%，总装机容量超过了印度位列全球第412，同时跻身世界风电装机容量超千万千瓦的风电大国行列6。图1- 2反映了2000年以来我国风电装机容量的增长情况。如图1- 2我国风电发展趋势图。图1- 2我国风电发展趋势图兆瓦级风力发电机组的设计是比较的复杂的，由许多的系统所组成，主要的构成有叶片和变桨系统组成的动力输入装置，齿轮增速箱、发电机等装置，还有其余的辅助系统等组成。在该系统中风力发电增速箱可以将叶轮的旋转速度增速，传递给发电机组进行风力发电。风电齿轮增速箱作为风力发电系统的一个重要部件，它的性能好坏直接关系到风力发电系统的寿命长短，但是目前在运行过程中存在着许多的缺陷，许多学者对于现存的不足都进行了不懈的研究。本文建立在诸多前辈对于兆瓦级风电齿轮增速箱的研究的基础上，就目前及将来可能的发展趋势，开展进一步的研究。1.2 国内外发展现状和趋势1.2.1 国内外发展现状与其他能源相比，风能不仅是一种新型能源，而且较为方便，干净，更是一种可再生资源。从风车到风力发电，证明了科学技术的快速发展，截止到2015年年底，全国累计并网风电装机达到1.29亿千瓦，占全国发电总量的3.3%。在所有的电力来源产生的总电量之中，风电逐渐发展为第三大电力来源。到了2018年，全球风力发电量为564千兆瓦，发电量同比增长了10%。而2016年和2017年相比基本保持水平发展与2018年新增投资风电装机数相比，风力发电占全球发电量的4.8%。中国在风电装机容量（185千兆瓦）方面居世界领先地位，2017年中国新增风电容量（20千兆瓦）最多，其次是欧盟（10千兆瓦）和美国（7千兆瓦）。风力发电量增长13%，达到1270太瓦时，占世界总发电量的4.8%。中国去年是最大的风电生产国，增长24%，对全球风电增长的贡献率为50%。风能已经成为欧洲发电的重要贡献者。在丹麦，风力发电在2018年提供了超过46%的发电量，据目前统计，风电在爱尔兰、英国、葡萄牙、西班牙、立陶宛和德国等国家提供了15%或更多的发电量。风力发电仅占美国发电量的6%，然而在中国，风力发电占中国发电量的5%。如图1- 。图1- 3风力发电装机容量我国在2015年风电新增产能达到30.8千兆瓦，再次创下年度最高，接近于2013年的两倍。从2012年的75千兆瓦到2015年底的145千兆瓦，我国风电市场的容量几乎翻了一番。从累计装机量方面增强我国在风力发电能力领先地位。1.2.2 风电发展前景展望我国在风力发电领域发展十分迅速。据统计从2008年到2015年,我国已经向欧洲、北美洲的国家或地区,累计出口达到2035.75兆瓦，如表1- 1由此可见我国在风电领域发展十分迅速。表1- 1 我国20082015年风电出口量年份20082009201020112012201320142015出口(MW)14.528.7511.05213.06430.45692.35368.75274.52015年，我国累计装机量超过欧盟，而且将会继续推动亚洲经济增长。尽管2018年和今年，我国风电行业都会进行适当的削减，但新的五年计划再次将2020年我国风电行业的目标提高到了250千兆瓦，未来预计市场实际上会超过这一目标。发展风力发电将减少主要城市令人窒息的烟雾，减少温室气体排放，这将是加强绿色生态的主要驱动力。为了降低风力发电设备前期投入成本，减少土地资源的占用，从而实现风力发电效益最大化，将风机制造大型化，可以达到很好的效果。风机大型化可以节约机位点，减少了土地资源的占用，同时也可以在最优机位点发挥出风机最好的发电效果。风机设备的大型化，综合考验了制造工艺水平的高低和风机运行的稳定性。海上风电技术是风力发电的重要方向。相较于陆风，海上风能资源不仅丰富，而且风速大而稳定，海上建立风力发电站可以有效缓解沿海城市的空气污染现状。但是海上的开发难度要远远大于陆地，随着科技的不断发展，海上风电的发展未来前景十分可观。1.2.3 风电技术存在的问题随着科学技术的快速发展，风力发电在能源域得到了飞快地发展，但是在发展过程中人们发现了许多的问题。1.由于各个地区气候差异系，许多地方风力发电存在着间歇性，风力发电不能保持一个恒定的水平，在经济性方面存在着明显的不足。2.风力发电需要建立大量风电站才能产生可观的电力，但是建立风电站会占用大量的土地资源。风机大型化发展有利于解决此类问题，风机叶片大型化与风机叶片轻型化在技术上是需要突破的难关。3.目前风力发电机组主要建设在陆地上，占用了大量的土资源，我国海洋资源丰富，建设海上风力发电站对于减少土地占用率和改善沿海城市的空气质量有着积极作用。4.风机在运行过程中会产生噪音，噪音过大会打扰和惊动周围的鸟类，对鸟类活动产生一定的影响。5.地理因素对于风力发电的效果影响很大，在海拔高和受常年季风影响的地方发电效果最好，但是并不是所有地方的自然情况都一样，通过提高风力发电机组的转化率可以很大程度上提高经济效益。1.3 课题研究意义风能的发展伴随着人类文明的进步，人们利用风能的历史可达到几千年之久。大约3000年前，风主要用于抽水和研磨谷物。在我国早期能源结构中，火力发电是产生电能的主要来源。在之前的一段时间里，许多国家都是依靠单一的化石燃料作为能源供给，燃烧了大量的化石燃料，我们生活的环境被污染的非常严重，导致了全球变暖、海平面上升，对于沿海城市的发展造成了很大的威胁。而且排放的氮氧化物、硫化物这些有害气体，对于稳定的生态环境以及人类身体健康造成了严重的影响。为了有效地缓解这些问题，人们正在积极地寻找绿色清洁的可代替能源。风能的含量十分广阔、绿色清洁可再生、对环境造成的破坏最小，它的这些优点引起了人们对风能的兴趣和关注。19世纪，商业勘探从煤转向石油。目前能源经济结构还是以煤炭、石油和天然气为主，关键在于这些能源人们已经掌握了比较系统和先进的开发技术，可以大规模的生产和开采，导致它们可以在价格上占据很大的优势。近些年来，风力发电行业经历了蓬勃的发展，无数的学7者和科学家逐渐将风电作为未来社会发展中最有潜力的能源之一。社会和生态环境意识在许多国家蔓延，要求新的可靠和清洁能源。人们开始将目光投入到了风电行业的研发，从那时起风电行业一直蓬勃发展。风能是诸多化石燃料的可替代能源，具有可再生、清洁环保、分布广泛等特点。人们在很久以前就从风能中获益，科学技术的发展，大大的提高了人们利用风能的能力。在早期，风能只能用于家庭用途，但在现代，它已经成为许多国家商业和主流的电力生产来源。风力发电效率与风速息息相关，风速越高，发电量就越高。现代风速仪是一种带有自动传感器机制的设备，可以检测风向和风速。风电增速箱将风推动叶片低转速转换为高转速，从而传递给发电机使它在高转速下快速切割磁感线产生大量的电能。1900年，风力涡轮机的发展处于起步阶段，规模非常小，输出功率为千瓦。但现在，已经发展到可以建设高度120米的10兆瓦风力涡轮机。开发海上风力发电站与开发陆地风力发电站相比有着显著的优势，海上风电场建立在广阔的海洋领土资源上，海上风力资源比陆地丰富，可以比陆上风电场产生更多的电力。单桩是风电机组应用最常用，究其原因，可以归结为结构简单化和经济特征单一化。其他结构在横向荷载作用下具有良好的强度，通常在深水中建造。随着未来对能源的依赖，风电界已经制定了标准规范和规范，以进一步加强和推进该行业。由风电发展趋势来看，风力发电已经成为未来有潜力的电力生产的可靠来源。1.4 论文的主要内容及设计要求本研究基本要求是了解风电技术的应用与发展，以及掌握风机增速箱关键部件的工作原理和用途。其次，就是论文中心环节，掌握风电齿轮增速箱的设计，包括选择齿轮箱的传动方案设计、齿轮参数设计、传动轴的参数和结构设计、箱体的设计等。对于所设计的各个零部件需要进行受力分析和强度校核，确保它们可以安全、稳定的运行。在写论文设计时，要掌握查阅机械设计手册的能力，完成相关设计，按照国家标准来执行。将学习的专业知识综合的运用起来，把所学知识运用到生活实际中去。本次设计需要完成一份说明书，风电增速箱的零件图和装配图，以CAD绘图来进行。主要设计参数如表1- 2：表1- 2本次任务的设计主要参数发电机额定功率4000KW输入转速16r/min输出转速1480r/min总传动比92分度圆压力角20第二章 增速齿轮传动系统设计2.1 增速箱传动设计方案齿轮增速传动机构，是风电增速箱的核心机构。它的工作原理是：风力吹动风机叶片进行低速转动，通过风电齿轮增速箱内的齿轮啮合传动，大齿轮主动旋转带动小齿轮从动旋转，低转速经过风电齿轮增速箱的速度转换，最终成为高速动从而传递给发电机进行发电。风电齿轮增速箱的传动机构由齿轮传动组成，通过合理的设计齿轮的传动啮合方式、各个齿轮安装位置以及传动结构来进行变速传动。齿轮传动的特点是：定比传动，工作性能稳定，寿命长等特点。但是，齿轮传动需要精确的设计齿轮各项参数，生产制造要求很高，而且在日常工作中增速箱的寿命往往达不到预期效果，所以合理的设计增速箱的传动方案，对于提高它的工作寿命和使用性能是十分重要的。风电齿轮增速箱的工作过程是:叶片在风力的作用下产生低速转动，通过低速轴传递给增速箱从而变为高速转动，然后通过输出轴传递给发电机组，通过高速转动去切割磁感线从而产生大量的电能。增速箱的常见传动形式主要有单级NGW、两级NGW、混合式等设计传动方案时应该了解每种传动形式的特点，并根据具体要求选择合适的传动形式。图2- 1NGW型一般传动形式根据设计要求需要设计齿轮增速箱的传动比为1:92，传动比较大，选择三级平动传动机构、二级渐开线行星齿轮NGW型、混合式传动机构等可以满足传动比要求。设计传动方案一：如图2- 2所示，三级平动传动机构根据齿轮的布置位置的不同，可以将它们分为分流式和展开式这两类。图2-2 分流式和展开式传动图三级圆柱齿轮分流式传动机构具有以下特点，由于齿轮的安装结构为均匀分布，所以轴承上的所受载荷比较均匀。即使齿轮箱的工作场合是在载荷变动的情况下，那么它也可以很好地工作。但是，它的结构复杂，制造成本较高。 三级圆柱齿轮展开传动机构具有以下特点，由于齿轮相对于轴承不对称布置，那么对于传动轴的刚度要求就十分的高。它的结构简单，适用于负载较大的场合。设计传动方案二：两级NGW型行星齿轮传动机构。它由两级行星齿轮传动和一级平行齿轮传动组合而成，其中NGW各个字母的含义为：N内齿轮，W外齿轮，G内啮合外啮合共同行星齿轮。图2-3 二级NGW型行星齿轮传动机构NGW型行星齿轮具有以下传动特点，两个行星齿轮传动和一个平行传动。系杆作用在多个行星轮上，从而行星轮在大内齿轮之中啮合传动，所以它的结构紧凑、尺寸小和重量轻。工作时力矩通过行星架传递给行星轮，行星轮数量一般设计为多个采用行星齿轮传动，通过将行星轮上的功率分流，从而提高了系统的承载能力。所以说该传动方案的传动比较大，可以传递高转速。如图2- 1所示二级NGW型行星齿轮传动机构所示，其传动比的范围为i=14160，适合于兆瓦级风电齿轮增速箱的传动比要求，行星齿轮分流使得它的使用寿命长。图2-4行星齿轮圆柱齿轮混合式设计传动方案三：混合式传动机构。该传动机构通过行星轮传动作为输入端，然后传递给后两级平行圆柱齿轮。行星齿轮将力矩传递给后两级两级平行圆柱齿轮，后两级所需要承受的载荷比较大，这时就要求传动轴要有足够的承载能力。该传动方案可以实现较大的传动比，而且结构相对于方案二比较简单。但是存在行星齿轮的传动系统中都存在以下不足，它们对于制造精度要求高，而且它的体积小，导致散热效果会受影响。方案二与方案三相比较，它们在第二级传动中存在着差异。方案二较方案三有着显著优势，行星传动比定轴传动在工作性能和传动稳定性方面很优异。综合考虑，最终选择方案二：两级NGW型行星齿轮传动机构更适合工作的各方面要求。两级NGW型行星齿轮传动机构在工作运行时，输入轴首先将扭矩和速度传递给行星齿轮机构，行星齿轮机构经常采用3个行星轮和内齿轮进行内啮合传动，多个行星轮与内齿轮传动形成了虚约束，改善了齿轮的受力情况和增加了传动的稳定性。因此，设计二级行星齿轮传动大大的增强了传动系统的承载能力和工作的稳定性，所以可以适应兆瓦级风电齿轮增速箱对于高传动比的要求。在设计行星轮与内齿轮传动时，需要比较高的轮齿加工精度。因此，在运行过程中齿轮箱发出的噪音小，而且传动比稳定。但是内啮合传动导致它的体积小，散热面积小会导致油温上升，所以需要严格的设计冷却系统和润滑系统等。本次设计的具体传动方案简图如图2- 1所示。图中第一级传动的行星架作为输入端，中间传动为行星传动，输出轴为斜齿轮传动。图2-5 设计传动方案本次设计的传动方案中，所设计的兆瓦级风电齿轮增速箱的功率大，而且输出速度高，齿轮受到的载荷大，设计齿轮传动通常要满足以下四个条件，分别是：最大化的实现给定的传动比要求。内齿轮固定不动，要保证轮系实现给定传动比，那么应该满足条件。2.满足同心条件。太阳轮的转轴中心和行星架的转轴轴线中心在同一轴线之上，则在齿轮传动中实现。3.满足均布条件。在行星齿轮传动系统中，设计传动时为了是各个构件所受的径向力平衡，在各行星齿轮在圆周上均匀分布或者是对称分布。本设计方案中是多个行星齿轮与内齿轮啮合传动，那么在设计行星轮的个数时要考虑到行星轮的运动不能够发生相互碰撞的现象。那么行星轮个数与行星轮和内齿轮的齿数一起要满足（N为正整数）。4.满足邻接条件。相邻两个行星轮在转动时，为了避免它们发生碰撞的情况发生，需要保证相邻两轮中心距大于它们齿轮圆半径的相加值。 (式2.1)其中，k为行星轮个数；Z1中心太阳轮齿数；Z2表示行星轮齿数；Z3表示内齿圈齿数。2.2 齿轮参数设计根据图2.5所示的设计传动方案对于各级传动比的进行分配。为了保证行星齿轮运行的稳定性，根据设计的要求，初步选择行星齿轮数目为3。总设计传动比为92，初步确定各级传比分配如下:表2-1 各级传动比分配情况传动类型传动极数传动比i行星齿轮传动第一级5.6第二级5.4圆柱平行齿轮传动第三极3.0422.2.1 第一级行星齿轮参数设计在第一级行星齿轮传动主要的参数是内齿轮的齿数和行星轮齿数。太阳轮齿数暂定为，行星齿轮的个数确定为=3，该级设计的传动比为=5.6。由行星齿轮的配齿计算公式来确定各个齿轮齿数。内齿轮定义为b，行星齿轮定义为c，那么则有： （式2.2） （式2.3）初步计算啮合角和j=()/() =(69-27)/(15+27)=1 （式2.4）因此，选择啮合角为，。通过行星齿轮装配条件来校验：（1）同心条件需要验证： （式2.5）计算内齿轮齿数为，满足条件。（2）均布条件多个行星齿轮与内齿轮啮合传动，那么在设计行星轮的个数时要考虑到行星轮的运动不能够发生相互碰撞的现象。需要验证：()/3=N (N为正整数) （式2.6）代入数据得(69+15)/3=28，N为正整数显然满足条件。（3）邻接条件需要验证： +2 （式2.7）代入数据得(27+15)sin60=33.77 27+2=29,满足条件。初定第一行星传动齿轮各齿轮的模数为18mm，标准齿轮标准安装时=1，=0.25，=20，齿轮的计算公式为：d=mz （式2.8）=d+2m （式2.9）=d- 2m(+) （式2.10）=d （式2.11）表2-2 第一级传动齿轮参数模数齿数分度圆齿根圆齿顶圆变位系数基圆内齿轮186912421274.41203.960.351167.1行星齿轮1827486428.4509.4-0.35456.69太阳齿轮1815280237.6318.6-0.35263.112.2.2 第二级行星齿轮参数设计在第一级行星齿轮传动主要的参数是内齿轮的齿数和行星轮齿数。太阳轮齿数暂定为，行星齿轮的个数确定为=3，该级设计的传动比为=5.4。由行星齿轮的配齿计算公式来确定各个齿轮齿数。内齿轮定义为b，行星齿轮定义为c，那么则有：因此有：初步计算啮合角和j=()/() =(88-34)/(20+34)=1因此，选择啮合角为，。通过行星齿轮装配条件来校验：（1）同心条件需要验证：内齿轮齿数为，满足条件。（2）均布条件多个行星齿轮与内齿轮啮合传动，那么在设计行星轮的个数时要考虑到行星轮的运动不能够发生相互碰撞的现象。需要验证：/3=N (N为正整数)代入数据得(88+20)/3=36，N为正整数显然满足条件。（3）邻接条件需要验证：（）sin(180/ k) +2代入数据得(34+20)sin60=46.77 27+2=29,满足条件。初定第二级行星传动齿轮模数为14mm，由于在2.2.1第一级行星齿轮参数设计之中，已经对于齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径以及齿轮啮合传动的重合度的计算方法做了详细的描述，以下将不再做叙述。表2-3 第二级传动齿轮参数模数齿数分度圆齿根圆齿顶圆变位系数基圆内齿轮148812321257.21257.20.351157.7行星齿轮1434476431.2494.2-0.35447.29太阳齿轮1420280254.8317.80.35263.112.2.3 第三级圆柱斜齿轮齿数设计第三极传动比，大齿轮取，则小齿轮取，=。斜齿轮的参数计算公式为： （式2.12）d=z=z/cos （式2.13）代入计算得：表2-4 第三级平行圆柱斜齿轮参数齿数模数分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径螺旋角大齿轮Z1685.5390.497401.495376.745小齿轮Z2235.5132.079139.746122.486端面模数：分度圆直径：，标准中心距：2.2.4行星齿轮具体传动结构设计图2-6 太阳轮的传动结构为了方便行星齿轮与太阳轮的啮合传动，太阳轮做成了齿轮轴的形式，保证了太阳轮的稳定传动，可以较好的达到所受载荷的均匀分布。在行星齿轮的齿轮孔内装上一对调心滚子轴承，可以很好的起到减小载荷分布不均匀的作用。同时，这种传动方式可以适用于传动比较大的风电增速器中，不仅减小了轴向尺寸而且还简化了传动系统的结构。该结构如图2- 1所示。行星架是行星传动结构中的重要组成部分。常用的行星齿轮有双臂和手臂的整体分离和单臂三型。在行星齿轮的传动结构中，行星架作为输入构件，直接承载着外界系统所传递的载荷，行星架的可靠性，关系到整个传动系统的可靠性。单臂式、双臂整体式和分离式最为常用。双臂整体式更适合本次设计。图2-7 行星齿轮的传动结构2.3 受力分析与校核对于选用的齿轮参数、齿轮的加工材料进行检验，对于确保齿轮的工作性能和使用寿命有着重要的意义。由于叶片所受的风力不均，导致风电齿轮增速器所受力不均匀。风电机组的工作环境一般是自然环境较差的地方，需要传动机构具有良好的性能。因此，传动齿轮机构不仅要满足各个零件的机械性能要求，还要满足温差大的环境下的机械特性，在温度大的环境下，尽可能小的膨胀收缩率。根据风电齿轮传动的工作性质，本次设计风增速电齿轮的材料和力学性能见表2-5表2-5 传动齿轮性能和材料参数工作齿轮材料牌号热处理方法接触强度弯曲强度硬度(HBS)精度行星轮20CrMnTi渗碳后淬火15004805060HRC5级精度太阳轮斜齿轮内齿轮42CrMo调质后表面进行淬火720320HBS260HRC6级精度对齿轮工作时的受力情况进行分析，合理的进行安装位置的设计，可以很好的保证齿轮工作的稳定性。行星齿轮的受力分析图图2- 1所示：图2-8 行星齿轮受力分析图2.3.1 第一级行星齿轮强度校核行星轮和太阳轮选用材料是20CrMnTi，热处理工艺采用渗碳后淬火，HBS=5660HRC，、。齿轮的轮齿没有进行变位处理，查机械设计手册可知：ZH=2.5 、ZE=189.8MPa输入轴的转矩为： T=9.55 （式2.14） T2=95503330/16 =1987594Nm 转速为： n=16r/min齿轮的传动比,则太阳轮扭矩为：T1=T/i1=354927.5Nm在行星轮上的传递扭矩为：T=T1/3=118309Nm选择齿宽系数为：齿轮齿宽： b=0.83280=232.4mm （式2.15）实际安装齿轮时产生的误差是不可避免的。设计齿轮的齿宽时，既要满足使用要求而且还要节约使用材料，在设计小齿轮齿宽b时，需要增加5到10 mm的宽度。因此b1=b+(510) mm = 232.4+(510) mm = 237.4242.4mm选择太阳轮小齿轮，行星轮大齿轮。小齿轮的圆周速度:v = = 28016/(601000)=0.23m/s （式2.16）取动载荷系数 ，使用系数。齿轮齿向载荷系数可分为两类，齿面接触和弯曲疲劳强度系数，用来表示。齿面接触疲劳强度系数为：KH =1.15+=1.25齿面弯曲疲劳强度系数为：KF = (KH= (1.25=1.22查的齿间载荷分布系数： 1）载荷系数的计算公式为：KF = （式2.17） KH= （式2.18）KF =1.651.0211.22=2.05KH=1.651.0211.25=2.102）计算齿轮的接触疲劳强度：Ft1 =2T1/d1 = 21.33 /180=1.48 Z=0.97Z=0.91u=27/15=1.8 （式2.19）=1374 MPa,满足要求。4）太阳轮齿根弯屈应力的计算过程： （式2.20）5）行星轮齿根弯屈应力的计算过程：=223.63MPa （式2.21）6）内齿轮与行星轮弯曲强度校核：内齿轮的材料牌号为42CrMo，材料热处理的方法为调质，强度极限为720MPa、屈服极限320MPa，布氏硬度为HBS260HRC，查机械设计手册取齿宽系数d为0.83。内齿轮的宽度b=0.83486 = 403.38mm，取齿宽为410mm。内齿轮的齿根弯曲应力为：=261.65MPa，满足校核条件。2.3.2第二级行星齿轮强度校核行星轮和太阳轮选用材料是20CrMnTi，热处理工艺采用渗碳后淬火，HBS=5660HRC，、。齿轮的轮齿没有进行变位处理，查机械设计手册可知： ZH=2.5 、ZE=189.8MPa齿轮齿宽：b=0.83280=232.4mm实际安装齿轮时产生的误差是不可避免的。设计齿轮的齿宽时，既要满足使用要求而且还要节约使用材料，在设计小齿轮齿宽b时，需要增加5到10 mm的宽度。因此b1=b+(510) mm = 232.4+(510) mm = 237.4242.4mm选择太阳轮小齿轮，行星轮大齿轮。 小齿轮的圆周速度:v = = 28089.37/(601000)=1.32m/s （式2.22）取动载荷系数 ，使用系数。齿轮齿向载荷系数可分为两类，齿面接触和弯曲疲劳强度系数，用来表示。齿面接触疲劳强度系数为：KH =1.15+=1.25齿面弯曲疲劳强度系数为：KF = (KH= (1.25=1.22查的齿间载荷分布系数： 1）载荷系数的计算公式为：KF = （式2.23） KH= （式2.24）KF =1.651.0211.22=2.05KH=1.651.0211.25=2.102）计算齿轮的接触疲劳强度：Ft1 =2T1/d1 = 21.33 /180=1.48 Z=0.97Z=0.91u=34/20=1.7 （式2.25）=1113.44 MPa,满足要求。4）太阳轮齿根弯屈应力的计算过程： （式2.26）5）行星轮齿根弯屈应力的计算过程：=197.7MPa （式2.27）6）内齿轮与行星轮弯曲强度校核：内齿轮的材料牌号为42CrMo，材料热处理的方法为调质，强度极限为720MPa、屈服极限320MPa，布氏硬度为HBS260HRC，查机械设计手册取齿宽系数d为1.2。内齿轮的宽度b=0.83476 = 395.08mm，取齿宽为400mm。内齿轮的齿根弯曲应力为：=216MPa，满足校核条件。2.3.3第三级斜齿轮传动齿轮强度校核（1）初始参数1）传动齿轮为斜齿轮，大齿轮68、小齿轮23；2）材料选择20CrMnTi，6级精度；3）=5.5mm，齿轮压力角20，。4）输入轴转矩，5）齿轮受到转矩：（2）齿面接触疲劳强度计算小齿轮分度圆直径应满足： （式2.28） 计算上式中的各个参数：1）确定载荷系数 = 1.3；2）计算齿轮的变位系数和为零，那么,因此选择ZH=2.5；3）Z的计算：重合度是指，两齿轮在啮合传动时同时参与啮合的齿数。可见，研究齿轮传动的重合度并尽可能的提高重合度，对于提高齿轮传动的承载力和稳定性有着很重要的意义。根据重合度的定义可得到，当它们的实际啮合线大于法向基圆尺寸，此时重合度是必大于1的，因此重合度可以表示为： （式2.29） 图2-9 齿轮啮合传动图计算重合度：=/(2) （式2.30）=20.8arccos=arccos=30.35arccos=arccos=24.61=/(2) =23(tan30.35-tan24.61)+68(tan24.61-tan20.8)/2=1.31=123/=2.18Z=0.784）螺旋角系数的计算：Z = 验算小齿轮的分度圆直径：=8501.1 = 935MPau=Z1/Z2=68/23=2.96取KN1=1.1=63.149mm所以满足检验条件。（3）由齿根弯曲强度设计检验模数mnt （式2.31）1）弯曲疲劳强度重合度的计算过程：b=1.62/=1.71Y=0.25+0.75/1.71=0.69Y= 1-=1-1.31/120=0.822）当量齿数计算：Zv1=23/=26.13 Zv2=68/=77.26查机械设计手册得齿形系数：YFa1=2.78 YFa2=2.2Ysa1=1.56 Ysa2=1.753）与查机械设计手册得齿形系数：YFa1=2.78 YFa2=2.2Ysa1=1.56 Ysa2=1.75KFN1=0.86 KFN1=0.9取疲劳弯曲强度为1.4，由可得：=,522.14 =546.43=0.0083 =0.0070取=0.0083mnt=0.8满足要求。（4）校核齿面接触强度： （式2.32）由式2.25可得KH=2.1=549.73 = 935MPa（5）校核齿根弯曲疲劳强度：由式2.24得KF=2.05=22.0574212.781.560.680.81cos/5.523=293MPa=22.0574212.781.560.680.81cos/5.568=214MPa满足要求。第三章 传动轴和箱体选择 3.1 轴的参数设计行星齿轮传动分别应用于前两级传动系统中，设计为三个行星齿轮绕着太阳轮进行转动。在第三级传动系统中采用的是斜齿轮传动，在传动过程中会存在轴向力，设计时应该是轴所受的轴向力最小化。在齿轮传动中高速轴所传递的扭矩低，而低速轴在传动过程中传动的扭矩大，所以设计高速轴的会相对于低速轴的直径跟小一些，也就是越细。3.1.1计算各级传动的转速图3-1 齿轮传动方案图设计要求有输入端的速度为16rad/min，输出端为1480rad/min。那么由此可计算：= -(Z3/Z1) = -15/69=-0.217因为=0,所以=89.73rad/min同理可得=485.02rad/min= -(Z8/Z7) = -23/68-1433.96rad/min3.1.2设计行星齿轮心轴（1）确定行星齿轮心轴的最小直径 （式3.1）通过查询机械设计手册初步选定轴的材料牌号为40CrMo，热处理的工艺方法为调质，材料的布氏硬度范围为。抗拉强度为，屈服强度为。取A0=110。dmin = 110=122.33mm，取dmin=130计算轴的强度，按作用在轴上的均布载荷来求其最大弯距：Mmax = =(281592275)/8=5609450Nmm （式3.2）传动轴的弯曲应力为：=5609450/(0.1130)=25.5MPa2024365=175200 满足设计要求的20年寿命。3.1.3设计圆柱斜齿轮传动轴 圆柱斜齿轮传动轴的设计材料，通过查询机械设计手册初步选定轴的材料牌号为40CrMo，热处理的工艺方法为调质，材料的布氏硬度范围为260290HBS。，。取A0=110。圆柱斜齿轮传动轴的最小直径的设计为：=75.5mm计算得到dmin=75.5mm，为了方便选择轴承型号，所以圆整后取dmin=80mm。斜齿轮在啮合传动时不可避免的会产生轴向力。轴向力的存在对齿轮传动有害，增加了装置之间的摩擦，使装置容易磨损或损坏。由于螺旋角的存在，在运行过程中会产生轴向分力，当值过大时，过大的轴向力最终导致对于轴和轴承的破坏。为了减小轴向力可以设计为人字形传动，或者是设计两轮啮合的轴向方向相反可以相互抵消一部分轴向力。由受力分析可得第三极圆柱斜齿轮传动轴的受力简图如下：图3-2 斜齿轮传动轴的受力图由扭转强度的计算公式可得： （式3.5）=(95500003330)/(0.21501480)=31.8MPa其中为3555MPa。轴的扭转强度是符合条件。在选择斜齿轮传动轴的轴承时，需要考虑到轴承的性能是否可以在轴向力大的工作情况下满足使用的要求。根据斜齿轮的传动特点，在轴承的所有类型之中，选择圆锥滚子轴承最为合适，因为它的特点是可以同时承受径向和轴向的载荷。斜齿轮的最小轴的直径为150mm，那么选取圆锥滚子轴承32930。它的参数为、脂润滑转速1400rad/min、油润滑转速1800rad/min、重量为3.87千克。计算轴承的动载荷值：C=P=81695N （式3.6）轴承使用寿命的计算： （式3.7）= 1000000(81695/14800)/(601480)=309628.77h2024365=175200满足设计要求的20年寿命。3.1.4轴的结构设计（1）行星齿轮传动轴的结构设计图3-3 太阳轮的传动结构为了方便行星齿轮与太阳轮的啮合传动，太阳轮做成了齿轮轴的形式，保证了太阳轮的稳定传动，省去了太阳轮通过键与传动轴的连接。采用渐开线花键连接上一级的行星架，可以较好的达到所受载荷的均匀分布。在行星齿轮的齿轮孔内装上一对调心滚子轴承，可以很好的起到减小载荷分布不均匀的作用。同时，这种传动方式可以适用于传动比较大的风电增速器中，不仅减小了轴向尺寸而且还简化了传动系统的结构。该结构如图3-4所示。图3-4 行星齿轮的传动结构（2）斜齿轮传动轴的结构设计第三极传动系统为斜齿轮传动，根据轴向定位的要求来设计斜齿轮传动轴的各段轴的长度和轴的直径大小。图3-5 斜齿轮的传动结构1）因此在轴的到段直径为。左端是采用轴端挡圈定位方式进行定位，由轴端直径的确定值，取挡圈直径。轴端挡圈安装时只可以压在半联轴器上，为了避免轴端挡圈压在轴端面这种情况，需要取轴到段的长度比稍短点，到段的长度确定为170mm。2）根据上面的计算已经确定mm，从而确定了选用的轴承是调心滚子轴承22219 C/W33，它的参数为内d=95mm、外径D=170mm、宽度 B=43mm。因此确定基本参数：mm l-=43mm轴承轴肩定位高度是6mm，取轴3）轴到段为齿轮轴段，小齿轮mm，所以4）因为轴的直径=，所以在轴I到II段的直径也为95mm，选择I-II段的轴承为圆柱滚子轴承，=43mm。轴承安装尺寸为106111mm，选。5）选择轴承端盖的厚度时，应该考虑到方便轴承端盖的装拆，本设计选择轴承端盖的厚度为20mm，半联轴器左端和端盖外端面间的距离为30mm，故取。6）选择齿轮距离齿轮箱内壁最近距离为20mm，综合铸造箱体的铸造误差，最终选择mm，mm。此时，已经初步确定了轴的各段尺寸。3.1.5设计输出轴之间的联轴器第三极传动系统作为输出端，输出轴需要通过联轴器才能将扭矩的转速传递给下一个工作装置。在联轴器时需要考虑很多因素。比如需要考虑到传递力矩的要求，缓冲减震的要求，是否可以补偿位移等。通常将联轴器分为三类：第一类为挠性联轴器，顾名思义此类联轴器具有挠性，可以补偿两轴之间的位移。挠性联轴器又可以分为有弹性元件的挠性联轴器和无弹性元件的挠性联轴器，其中有弹性元件的挠性联轴器当弹性缓冲元件所储存的能量越多，联轴器的缓冲能力越好，此类联轴器适用的范围很广。而无弹性元件的挠性联轴器只可以补偿两轴的相对位移，不可以起到缓冲减振的作用。第二类刚性联轴器，这类联轴器不具有挠性联轴器的缓冲特性和位移补偿，对于两轴对中性的要求较高，但是这类联轴器的结构简单、制造成本低、适用于传递大扭矩、转动速度低、轴的刚度特性较大等的工作场合。第三类安全联轴器，安全联轴器可以在传动系统中起过载保护的作用，当系统中传递的扭矩大于预定值时，安全联轴器会以打滑形式限制传递扭矩，当其传递扭矩小于预定值之后恢复正常。安全联轴器适用于传递扭矩精度高、传递扭矩的范围宽且扭矩会发生变动的场合。计算公称转矩： =2.33174Nm=7300Nm其中式子里面的工况使用系数KA，考虑到轴在运行过程中所受到的载荷和冲击力的大小，综合考虑选择KA=2.3，以保证设备的安全运行。同时取在半联轴器到轴配合穀孔之间的长度为L1=172通过上面的计算过程得到了公称转矩，联轴器的公称转矩数值通常稍微大于计算转矩。通过查询联轴器的型号，选择LZ6 YB80172型弹性柱销联轴器最为合适。它的具体参数是公称转矩为8000Nm，许用转速为，孔径直径为107172mm。LZ6 YB80172型弹性柱销联轴器具有承载能力大并且运行时无噪音可以很有效的减低系统发出来的噪音。3.2 行星架的参数设计行星架作为第一级和第二级传动系统的桥梁，在传动系统之中十分的重要。为了保证行星架工作的稳定性和使用寿命，需要对于系杆的制造材料和结构进行认真地设计。所以行星架需要满足下列条件： 1) 行星架的材料应选用QT700，它的力学性能应该满足国标或者相应的其他标准。 2) 行星轮转动中心与行星架转动中心要在同一条轴线上，即要满足同心度要求，五级精度。 3) 行星架精加工后应进行静平衡。 4) 行星架采用焊接连接时，需要对于焊接处进行探伤检测，保证焊接处的强度和刚度满足使用要求。本次传动系统中选定的是双臂整体式行星架。双臂整体式行星架在整个行星轮系中起着非常重要的作用，它承受这系统中最大的扭矩，所以合理的设计行星齿轮的结构和选用材料，是保证行星架工作寿命的关键所在。3.3 箱体的设计风电齿轮箱在风电机组中起着十分重要的作用，通过箱体将齿轮传动与外界的复杂环境隔离开，对于齿轮传动系统起到了很好的保护作用。内部所设置的润滑、过滤、冷却等装置，它们共同维持着箱体的稳定工作。风电齿轮箱体在运行中承受着来许多的作用力，箱体的设计需要承受工作中产生的各种作用力，并且可以稳定的工作和使用寿命长。合理的设计肋，在箱体底座通过添加肋，从而增加箱体的强度箱体的刚度。箱体的安装空间狭窄，维修很不方便，而且风电机组工作环境常为空气对流强度大的地方，气温比较低，为了保证正常稳定的工作，那么箱体也需要具有抗冷脆性。箱体的加工方法通常采用铸造加工工艺方法。铸铁用于复杂的箱体结构和对于刚度要求高的场合，具有很好的耐磨和减震性；铸钢用于综合力学要求高、制作箱体结构简单和刚强度需求的基座；铝合金用于对于箱体结构要求体积小的场合。本次使用铸铁来进行箱体的铸造。铸铁铸造的箱体具有刚度大、减缓振动、容易切割等特点，适合批量生产。设计箱体时，应该满足以下设计要求：首先，箱体的精度要求。其次，满足使用要求。箱体应该满足强度、稳定性、最后，通过设计箱体的制造工艺，从而来提高箱体的刚度。要求，五级精度。 3) 行星架精加工后应进行静平衡。 4) 行星架采用焊接连接时，需要对于焊接处进行探伤检测，保证焊接处的强度和刚度满足使用要求。本次传动系统中选定的是双臂整体式行星架。双臂整体式行星架在整个行星轮系中起着非常重要的作用，它承受这系统中最大的扭矩，所以合理的设计行星齿轮的结构和选用材料，是保证行星架工作寿命的关键所在。第四章 齿轮箱其他部分设计4.1 密封装置选择齿轮箱漏油是一种很普遍现象，但如果漏油严重影响连续的生产，对于齿轮传动系统保证密封的基本方法有：（1）安装合适的发动机罩。变速箱高速连续运行5分钟后，用手触摸发动机罩时，压差较大。这意味着引擎盖应该放大或升高。（2）通过放置回油槽，将轴头密封中油排出去，防止油液缓慢的泄漏。（3）使用优质密封圈和密封剂进行密封。密封装置不仅可以防止油液内部油液泄露而引起的传动系统烧伤损坏，而且还可以防止外界杂质进入箱体内部损坏齿轮和轴承等关键传动部件。密封方式分为非接触密封和接触密封。非接触式密封。非接触式的密封由于在工作过程中不会与轴或其他部件直接的接触，从而就不会发生磨损现象，因此它的使用寿命比较长。经常采用迷宫密封的方法，一般加工密封处3个左右的沟槽，在沟槽底部形成油槽，使漏油时遇到的沟槽转向回箱体。为了防止溅油，增强密封效果，可将其安装在密封内侧摆动油盘。接触式密封。接触式密封安装时直接与轴或者其他部分接触，由于与其他的部件相互摩擦而产生热量，而且还会发生磨损。那么它的密封件在设计时应该耐磨损、摩擦阻力小等。常用的旋转轴带多种唇形密封，选用标准件。轴端为了安装方便应该设置倒角，倒角上不得有锐边、毛刺或粗加工残留物。综合分析风电齿轮增速箱的工作情况，选择第二种接触式密封法比较合理。 4.2 冷却、润滑系统润滑系统的好坏，直接关系到整个增速箱的工作寿命齿轮箱内的工作部件获得最佳的润滑效果，必须严格的按照使用要求来进行因此，配备可靠的润滑系统是非常重要的。为了检测齿轮箱内油液的工作状况，需要管道上设值置监测装置来进行实时监控，保持机油清洁非常重要。即使新机油是第一次使用，也必须进行过滤。在齿轮啮合转动时，添加润滑剂是十分重要的。在齿轮传动中通常采用油润滑，齿轮的转动速度和工作环境决定了它的润滑方式。1）转动速度为0.82m/s。一般多为开式传动齿轮传动，由于它的传动速度低，因此可以选择定期添加润滑油或者是添加润滑脂来进行润滑。2)转动速度为212m/s。该类齿轮采用浸油式润滑方式。浸入油液的齿轮通过与其他齿轮啮合从而传递到啮合面。油池中的油量与输送功率有关。单级变速器为0.35到0.7L/kW，多级变速器则为单级传动的倍速。一般情况下，油池深度不应小于30mm，以防止在齿轮将油池底部沉淀的杂质搅起，造成润滑油变浑浊，使得齿面磨损加剧。3）转动速度为212m/s。此类传动为封闭齿轮传动。此类传动系统的转动速度相对高，因此适合采用喷油润滑，通过喷油的方式将油液传递到齿轮啮合处。4）转动速度在25m/s以下时，喷油嘴应该设置于齿轮的啮入或啮合出口处。转动速度为。齿轮的转动速度的大小决定了齿轮传动的润滑方式。风力发电齿轮增速箱属于闭式的齿轮传动，而且安装位置空间狭小，维修起来相对于麻烦。在润滑油系统中，通过温度传感器对于系统温度的控制，而它的散热器一般采用风冷式。当风冷式温度控制效果不佳时，此时就需要通过电控旁通阀来自动打开冷却回路，使得润滑油通过扇热器来对其进行散热处理。理论上齿轮和轴承之间的转动和滑动时非接触式，但是由于存在加工误差的存在，它们的旋转过程中难免的会存在相对的滚动摩擦和滑动摩擦，因此两者会摩擦产生一定的热量。在齿轮传动工作中如果他们之间产生的热量没有消除，那么随着不断转动会逐渐积累越来越多的热量，导致齿轮和轴承产生高温燃烧发生失效，所以润滑油的冷却在齿轮和轴承的转动过程中显着尤为重要。润滑油在整个传动系统中，起着润滑和冷却的作用，通过在齿轮啮合处产生油膜来防止齿廓 的直接啮合传动，从而起到保护作用。飞溅润滑的方式不容易实现监控润滑的效果，而强制润滑比较容易实现监控润滑的效果。兆瓦级风电齿轮增速器工作时的功率较大，如果润滑系统没有实现良好的润滑效果，那么将会对于系统产生严重的损坏。采用飞溅润滑很难保证齿轮得到完全润滑，会很大程度的降低工作时的稳定性，相比较强制润滑则是十分适合于兆瓦级风电机组的润滑方式。综合考虑安全因素、经济因素，因此在整个系统中所有需要润滑油的部位，包括轴承、齿轮等均采用强制润滑的方式。 4.3 箱体的其他零件设计4.3.1 轴承端盖的设计轴承端盖作用是对于轴承起到定位的功能，对于轴承端盖的选型设计需要与轴承参数进行配套。常见的轴承端盖有嵌入式和凸缘式，选用嵌入式或凸缘式则需要根据实际要求来进行选择。嵌入式轴承端盖它的密封效果不太好，和O型密封圈配合使用可以达到密封的最佳效果。将改轴承盖用在不要经常调整间隙的场合最为合适。因为，在调整轴承和轴的间隙时，需要打开箱体的箱盖，放置垫片来进行调整，操作不方便。相对于嵌入式的轴承端盖，凸缘式轴承盖的优点就显得十分的明显。它的密封性能较好，所以它的实际应用比较多。但是凸缘式轴承盖的结构相对复杂，在设计端盖与轴承的配合处应该使其厚度均匀，对于铸造性能要求较高。4.3.2齿轮的结构设计齿轮的结构选择按照齿数从大到小依次选择，齿轮轴、实体齿轮、开腹板式齿轮、腹板冲孔式齿轮以及辐条式齿轮这几种（它的的制造孔的数目依次从四到八）。一般设计齿轮的结构时，首先通过计算齿轮的直径，然后根据所计算齿轮的直径来进行结构的选择。（1）齿轮轴。本次设计中，在设计斜齿轮传动中用到了齿轮轴式的结构。齿轮轴的优点是齿轮与轴是一个整体，省去了齿轮与轴通过键的装配，在一定程度上提高了传动的效率，而且提高了齿轮在运行中的稳定性。但是它的缺点也是显而易见的，在加工齿轮时，由于它的整体长度变长了，在加工的时候十分的不方便。而且，一旦齿轮部分发生了损坏，那么整个轴也就无法使用，这样容易造成材料的浪费，经济性不高。（2）当齿轮的尺寸较小时一般采用实心式的齿轮。一般是齿轮的齿顶圆直径小于，而且对于高速转动时产生的噪音要求小，此类齿轮结构非常的适合。图4-1 实心式圆柱齿轮（3）当齿轮尺寸较大时采用腹板式。一般为齿轮的齿顶圆直径在之间，腹板式齿轮通常采用锻造的方式来得到它的毛坯，生产数量大时采用自由锻，生产数量大时采用模锻。它的优点是制作时可以节省材料，可以减轻齿轮的重量。图4-2 自由锻圆柱齿轮（4）当齿轮尺寸很大时采用轮辐式齿轮。一般齿轮的齿顶圆直径为mm，采用铸造的方法加工轮辐式齿轮，可以很好的减低它的重量。图4-3 轮幅式铸造齿轮综上所述，第一、二级传动系统中的中心轮可以采用腹板式齿轮。在斜齿轮传动中小斜齿轮可以采用实心式齿轮，而大斜齿轮可以采用腹板式齿轮。4.3.3 轴的键槽设计4.3.3 键的选择键是用来将轴和齿轮进行连接起来进行传递扭矩的零件，其中普通平键最为常用。普通平键通常有如图4-5所示的几种形式。图4-5 普通平键连接如上图所示，普通平键有A型圆头键、B型平头键、C型半圆头键这样的三种。键的选择需要根据所需键的连接特点，以及工作条件来进行选型。（1）确定输入轴的键考虑于我们遇到需要使用手动风力发电机的时候风力发电输入机与发电轴的手动连接不易安装和对发电机轴的拆卸麻烦,并且还需要同时承受重力对在传动轴的巨大冲击,所以使用风力发电输入机与传动轴一般都要采用手动液压胀紧机的方式进行连接。胀紧机件连接的两种主要用途之一是为了代替具有单键和多个花键的紧密连接传动作用,以便于实现胀紧机件与传动轴的紧密连接,用以减轻负荷,其主要功能在实际使用中可以分胀紧与锁紧两者三大类。胀紧套在实际使用时通过一个高强度胀紧螺栓的带动作用,使轮圈内环与轮毂轴之间、外环与内圈轮毂之间直接产生巨大的抱紧的应力,使轮圈内环与轮毂轴之间直接产生抱紧,常见的称作内环锁紧盘或锁紧套内环,如、型。当机件承受轴向负荷时,靠着膨胀紧套与传动机件的轴向结合压应力及液压相伴作用产生的轴向摩擦力可以传递转矩、轴向驱动力或两者的轴向复合受力载荷。上面已经计算出输入轴的最小直径为288.081mm。所设计输入轴的参数如图4-6所示。圆头键槽的长度为390mm，宽度为70mm。那么根据国标GB109B-79，选择A型键，。半圆头键槽的长度为319mm，宽度为70mm。根据JB2600-79，选择C型键。（2）选定大斜齿轮的键大斜齿轮传动轴与大斜齿轮的连接是通过普通平键来进行连接的，通过图4-7 大斜齿轮传动轴，可知选定设计的键槽类型为A型键，因为它的轴型固定定位良好。它的键槽长度为422.4mm，键槽的宽度为88mm，根据GB1096-79，选择键的参数为。第五章 齿轮箱的使用及其维护5.1 操作规程必须注意保证传动齿轮箱的传动输入叶片轴与传动叶片轴和轮毂之间的紧密联接。风电电机齿轮传动增速箱的传动输出减速轴与动力电机直接传动连接时候就需要采用性能最佳的传动联轴器。齿轮的其他传动部件必须与传动齿轮箱的同心轴线一致保持符合同心轴的要求。为了保证齿轮箱的平稳工作,它们之间的同心度不超过许用的同心度值。箱体制造材料优质制造工艺常规中国所采用的优质箱体制造材料主要品种有优质金属铸铁、铸钢、铝合金等。因此,齿轮箱体不能承受附加的扭矩,齿轮箱的设计应该便于安装和维护,可以通过观察窗盖来检查箱体内部的锈蚀情况。齿轮箱需要定期检测齿轮箱体内的油液质量的情况，如果发现油液发生浑浊、杂质变多等情况并且超过了规定值，说明在运行过程中产生的氧化物超标。那么，此时就需要及时的更换油液，而且对于齿轮箱的使用程度和内部零件的磨损程度进行半年一检。齿轮箱的各个零部件要互换性的要求，根据图纸来进行生产备用。5.2 常见故障齿轮箱在日常运行管理过程经常可能发生的齿轮故障主要表现有:一是齿轮的传动失效,常见的齿轮失效表现形式为传动齿轮边缘发生松动断齿、齿面发生磨损、齿轮表面点蚀等异常现象;轴承的磨损失效,轴承的滚子发生磨损失效;当密封圈老化时容易发生发生漏油现象等。1）齿轮损伤在轮齿齿根的过渡处当加工不够圆整是，很容易产生应力集中的现象。齿根的循环弯曲应力在工作过程中不断地累积，当超过它的疲劳强度的极限值时，则会在在齿根处发生裂痕，裂痕的范围不断地扩大最终导致了断齿现象的发生。将齿轮采用正变位使得齿廓的变宽，齿轮齿根过渡线尽可能加工平滑，或者是选用强度大齿轮加工材料，这些措施可以有效地降低轮齿折断现象的发生。齿轮磨损发生在齿轮啮合齿间落入杂质，导致齿面在运转过程中逐渐的发生磨损，最终齿面彻底的损坏。为了确保油液的纯度，需要进行定期的油液纯度检测，发现油液异常时要做好油液的及时更换工作等可以减少齿面磨损现象的发生。齿面点蚀是在循环接触应力的作用下,在齿轮内部产生了微小的裂缝并不断地扩散,最终导致齿轮表面发生了点蚀现象。齿轮的的相对旋转速度相对转动速度越大,而且齿轮油的相对粘度越大,那么越容易腐蚀形成齿轮油膜,油膜涂层可以很好的有效保护传动齿轮的各个齿面,因此在适当的温度范围内在提高齿轮油的相对粘度后就可以大大减少点油腐蚀齿轮现象的可能发生。齿面胶合现象是发生在齿轮啮合传动过程中。由于在两齿之间没有形成有效地油膜,导致两轮轮齿发生了直接接触,导致了齿轮局部温度升高沿着相对滑动的方向形成了一道道划痕。在实际运行中的过程中还会引起机械振动和其他噪音,严重的还会影响了传动齿轮机的使用寿命。可以通过采用以下几种方式:将整个齿