风力发电机齿轮增速箱毕业设计

风力发电机齿轮增速箱毕业设计摘要步瓦如TRACTherapiddevelopmentofwindpowerindustryleadtotheprosperityofwindpowerequipmentmanufacturingindustryAsthecorecomponentofwindturbinethegearboxisreceivedmuchconcernromrelatedindustriesandresearchinstitutionbothathomeandabroadHoweverduetothedomesticresearchofgearboxforwindturbinestartslatetechnologyisweakespeciallyinthegearboxforMWwindturbinewhichmainlyreliedontheintroductionofforeigntechnologyThereforeitisurgentneedtocarryoutindependentdevelopmentandresearchonMWwindpowergearbox，andrulymasterthedesignandmanufacturingtechnologyinordertovethegoaloflocalizationforwindturbinesaleanalyzedandnofloadingcyclenumbersunderdifferenttorquelevelsisdeducedaccordingtothecurveofmaterials’fatigue．themechanicalstructureofgearboxisdetermined．Thetwo-stagederivationplanetarytransmissionschemeisselected．ThegearnalysisresultsisobtainedcstrengthcheckoftoothsurfacecontactisdstandardTheresultshowsthatitngsanddetermineappropriatereasonableparameters.KEYWORDS：GearboxforWindTurbine；thewindpower；StructureDesign.----------------错误!未定义书签。外发展现状与趋势---------------------------------------1----------------------------------------------------------1---------错误!未定义书签。--------------------------------------------------------5-------------------------------------------错误!未定义书签。论文的主要内容----------------------------------------------8-第二章增速箱齿轮结构设计---------------------------------------9-增速箱齿轮的设计参数---------------------------------------9-增速箱齿轮设计方案----------------------------------------10-齿轮参数的确定--------------------------------------------13-低速级参数的计算---------------------------------------14-中间级参数的计算---------------------------------------17-高速级参数计算-----------------------------------------20-受力分析与强度校核---------------------------------------22-受力分析-----------------------------------------------22-齿轮强度计算与校核-------------------------------------26-第三章传动轴的设计与校核--------------------------------------30-低速级传动轴尺寸参数计算与校核-----------------------------30---------------------错误!未定义书签。------------------------------------------错误!未定义书签。中间级传动轴的设计计算与校核-------------------------------32---------------------错误!未定义书签。------------------------------------------错误!未定义书签。高速级传动轴的设计计算------------------------------------33-输出传动轴的设计计算---------------------------------------34-------------错误!未定义书签。轴系部件的结构设计-----------------------------------------34-行星架的结构设计-------------------------------------------35-传动齿轮箱箱体设计-----------------------------------------36-齿轮箱的密封，润滑，冷却-----------------------------------37-齿轮箱的密封-------------------------------------------37-齿轮箱的润滑，冷却-------------------------------------38-齿轮箱的使用安装-------------------------------------------40-第五章结论----------------------------------------------------40-参考文献------------------------------------------------------41------------------------错误!未定义书签。第一章前言风力发电国内外发展现状与趋势风能是一种清洁的永续能源，与传统能源相比，风力发电不依赖外部能源，没有燃料价格风险，发电成本稳定，也没有碳排放等环境成本；此外，可利用的风能在全球范围内分布都很广泛。正是因为有这些独特的优势，风力发为许多国家可持续发展战略的重要组成部分，发展迅速。根据全球风能理年风电成为非水电可再生能源中第一个全球装机超过l亿千瓦的电力资源。风预测的权威机构，据全球风能理书会的预洲将会超过北美市场排在第二源进行评价，得到的结果是：在不考虑青藏高原的来，中国的风电产业和风电市场发展十分发展情况来看，我国风电产业将会长期保持制造业的繁荣，风电齿轮箱作为风电内外风电相关行业和研究机构的关注。风机增速产品，是风力发电机组中一个重要的机械传动部件，它机组通常安装在高山，荒野，海滩，海岛等野外用以及强阵风的冲击，并且常年经受酷可靠性和使用寿命都提出了比一般机械产品家主要有美国，德国等欧美发达国欧美发达国家早已开发出单机容量达兆瓦级的风r过程中采用三维造型设计，有限元分析，动试验测试对设计方案进行验证。此外，国外轮箱的运行性能进行了系统的研究，为风电技术发达吸五期间在国家风力发电机组的研究和开发课题．但是最为世主要是引进国外成熟的技齿以风力发电机组，国内的几十家生产厂商绝．因而增速齿轮的设计成为风力发电机组的式风电机组仍是市场主流。我国风电齿轮箱设计制造技术的现状00kW~800kW其增速齿轮箱已在重庆齿轮箱有限责任公司，南京司，杭州前进齿轮箱集团有限公司等厂家批量生产。产品力术中的齿轮箱采购规范进行的齿内全掌握先进的设计制造技郑州风电齿轮箱先进技术进行了跟踪研究并依靠几十的成果，经验的积累开发出了全套风力发电传动装置Gear虑件的设计，计算和分析等功能，可完成风电载荷谱分析，当量载荷计算E有限元分析和优化。来取得了长足的进步基本掌握了兆瓦才，3)未完全掌握大型风电增速箱的设计制造技术产品以仿制为主可靠性不高,质量稳定性较差。掌握设计制造技术的企业数量较少无论是产品数量还是产品风电齿轮箱结构设计。依据某型风机所要求的技术匹配参数，选择适当的齿角等的确定。通过对运动副的受力分析，依照相关标准进行静强度校核。组中，齿轮箱是一个重要的机械部件，其主要功能是将风轮在风力作用下所产速作用来实现，故也将根据机组的总体布置要求，有时将与风轮轮毂直接相连的传动轴(俗称大轴)与齿轮箱合为一体，也有将大轴与齿轮箱分别布置，其间利用涨紧套装置或联轴节联接的结构，本文选用后一种方案。为了增加机组的制动能力，在齿轮箱的输具体到齿轮箱其它部位诸如轴承，轴等，因为很难用试验台来验证齿轮箱各部第二章增速箱齿轮结构设计设计参数入转速：(行星轮)，太阳轮和行星轮材料用20CNT，渗碳淬火。rni计方案+两级平行轴圆柱齿轮传动，两级行星+一级平行轴圆柱齿轮传动。相对1)传动效率高，体积小，重量轻，结构简单，制造方便，传递功率范围2)合理使用了内啮合；共轴线式的传动装置，使轴向尺寸大大缩小而；运在具有上述特点和优越性的同时，行星齿轮传动也存在一些缺点：结构形作为均载浮动件时浮动灵敏，结构简单，被载，尤其是具有三个行星轮时，效果最为显受载荷，要实现这一目标行(1)保证两太阳轮和系杆转轴的轴线重合，即满足同心条件:Z1+2Z2=Z3()(2)保证3个均布的行星轮相互间不发生干涉，即满足邻接条件:(3)设计行星轮时，为使各基本构件所受径向力平衡，各行星轮在圆周上应均匀分布或对称分布。为使相邻两个行星轮不相互碰撞，必须保证它们齿顶()()用多个行星轮时，各行星轮能够均匀地(Z1+Z3)K=C保证轮系能够实现给定的传动比i，即满足传动比条件。当内齿圈不动Z时Z3=i1H11()1223满足的同心条件：行星架的i*i=28.21回转轴线应该和两中心轮的几()()Z+Z=Z一Z(同时选用奇数或同时为偶数)1323limlim取Z=Z，n=n，B=dd=1.2，K=K，OIOnOIOnbIbncIcndndIKKZ2vnHbnNIKKZ2=1.9vIHbINn所以，A=nQKKKZ2Z2nQKKKZ2Z2=OIdIcnvIHbnNIOIOndncIvnHbINnOn21——齿轮的接触疲劳极限；HlimcdvNZO参数的计算ntn(1)计算低速级齿轮齿数O1aO1abOacbac查机械设计手册表14-5-2(变位传动的端面啮合角)。tactcb(2)计算a-c传动的中心距与模数PTIni。PTIni。在a-c传动中，小轮(太阳轮)传递的扭矩：太阳轮和行星轮材料用20CNT，渗碳淬火，齿面硬度HRC60~62(太阳rni轮)和HRC56~58(行星轮)，选取6=1550MP，齿数比u=c=1.522，齿HlimazaaaaaaaHlimacMnnaccosa,naccosa,nn(3)计算a-c传动的实际中心距变动系数y和啮合角a,ttacat682t(4)计算a-c传动的变位系数a1-13(渐开线函数得到相应的渐开线函数值))《查机械设计手册》第三版第三卷表14-1-5a进行校核：x在P与P线之间，为综合性能较好区，可用。ac56acaca(5)计算c-b传动的中心距变动系数及啮合角aa=1*m(z一z)cos=1*23*(94一35)=684.3547mmcb2nbc2cos7.5。(6)计算c-b传动变位系数(7)计算重合度bddaaaccda所以，总重合度c=c+c=1.4336+1.0508=2.4844a2115.08696211ntn(1)计算中间级齿轮齿数，i*Zn=C，2a2abacbanctactcb(2)计算a-c传动的中心距与模数选取太阳轮和行星轮材料用20CNT，渗碳淬火，齿面硬度HRC60~62(太rniz阳轮)和HRC56~58(行星轮)，选取6=1550MP，齿数比u=c=1.7727，Hlimazab齿宽系数Q==0.85(查机械设计手册)。aaaaHlimacn2accosa,2cos24.5。n2accosa,2cos24.5。np(3)计算a-c传动的实际中心距变动系数t(4)计算a-c传动的变位系数ta1-13(渐开线函数得到相应的渐开线函数值))《查机械设计手册》第三版第三卷表14-1-5a进行校核：x在P与P线之间，为综合性能较好区，可用。xac56acxaca(5)计算c-b传动的中心距变动系数及啮合角a,a=1*m(z一z)cosb=1*13*(101一39)=407.476mmcb2nbc2cos8.5。(6)计算c-b传动变位系数(7)计算重合度abT=T*nT=T*ni==22ntn(1)计算1-2传动中心距m1aHp ((---许用接触应力，可查机械设计手册14-1-21得到(对应值)HpHppnn31z312(2)计算1-2传动的实际中心距变动系数y和啮合角a,ttaca,tt(3)计算1-2分配度的变位系数12(4)计算重合度：总ab()()()()度校核为进行齿轮的强度计算，需要对行星轮以及太阳轮进行受力分析。当行星轮数目为n。，假定各套行星轮载荷均匀，只需分析其中任一套行星轮与中心轮的组合即可。通常略去摩擦力和重力的影响，各构件在输入转矩的作用下传力时行星架输入功率为T，太阳轮输出功率为T，增速传动比为i，太阳轮节a圆直径为d，根据斜齿圆柱齿轮传动受力分析公式，齿轮所受切向力，径向1T122t11RF=F*tanacosrtnF=F*tanat nnd——主动轮齿宽中点处直径md——主动轮分度圆直径1T——表示额定转矩1(1)低速级输入级行星轮C：n1n1rtnat(2)低速级输入级太阳轮b：n1n1T11rtnat(3)中间级太阳轮b：n1n力矩T=a=N.m1n3T11rtnat(4)中间级行星轮C：n1nT11T力矩T=a=272586.5N.mnT11rtnat(5)高速级大齿轮z：1n1nT力矩T=a=312180N.m1nT11rtn轴向力F=F*tan=77835Nat(6)高速级大齿轮z：2n1n1FFtanacos=130745Nrtn轴向力F=F*tan=77835Nat校核(1)低速级接触强度计算：式中:F=maxcaldF——计算切向载荷，N；Fcal——最大转矩，修正载荷系数：因已经按最大载荷计算，取使用系=1。AHH式中：——静强度最大齿面应力，Nmm2Hst=zzzzFcalu+1kkk(接触应力)HstHEdbuvHHad直径；1ukAkzz——节点区域系数；HEHHk——接触强度计算的齿间载荷分布系数；HaZ——接触强度计算的重合系数；c(式中各数据通过查《机械设计手册》第三版第三卷表14-2-9(强度计算公式中个参数的确定方法)得到。)用系数查表k=A动载荷系数kv2④齿间载荷分布系数kHa查机械设计手册得k=1Ha⑤节点区域系数zHattxx3bebba⑧螺旋角系数z=cosb=0.9957b其中按接触应力(=zzzzcalkkk=(NHstHEebdbuvHbHa1⑨寿命系数z=0.95TOzzHHlimS=HHHlimH(2)中间级接触强度计算11calkkcalkkk=(Nmm2)dbuvHHadbuvHHa1HH(3)高速级接触强度计算值值力=zzzzHstHEcFu+1calkkk=(Nmm2)dbuvHHa1zzHS=HlimNTw=>H第三章传动轴的设计与校核在传动轴的初步设计过程中，由于传动轴支撑和其他零件的位置，作用载荷等需要设计确定。首先可根据主轴传递扭矩初定出最小轴径，再以此为基础低速级传动轴尺寸参数计算与校核低速级传动轴经上述计算，传动的功率p=，转速n=1173.7rpm，齿轮宽1w1pminnpminn2计算轴的最小直径并加大3%用来考虑键槽的影响.轴上零矩，其工作能力按扭转强度条件计PdA3mmPn45钢[]＝30~40TTTTTT中间级传动轴经上述计算，传动的功率p=p*n=，转速211w112pminnpminn2计算轴的最小直径并加大3%用来考虑键槽的影响轴的结构如下图所示轴上零矩，其工作能力按扭转强度条件计d>A3n45钢[T]＝30~40T计计算高速级传动轴经上述计算，传动的功率p=p*n=，转速322w222册。选用的材料20CMT，调质处理。rnipp2计算轴的最小直径并加大3%用来考虑键槽的影响输出传动轴的设计计算高速级传动轴经上述计算，传动的功率p=p*n=5000kw，转速433w333册。选用的材料20CMT，调质处理。rnipp2计算轴的最小直径并加大3%用来考虑键槽的影响轴的结构如下图所示图3-5输出轴零件图第四章齿轮箱其他部件的设计部件的结构设计轴承盖用以固定轴承，调整轴承间隙及承受轴向载荷，轴承盖有嵌入式和放置调整垫片，比较麻烦，故多用于不调与轴配合处有较大厚度，设计时应使其厚度开槽，并将轴承盖的端部直径做小些，以保行星架是行星齿轮传动中的一个重要构件，在行星轮系中起着承上启下的作用，直接影响齿轮箱的寿命和齿轮箱的噪声，一个结构合理的行星架应当是荷较的振动和噪声，为此对行星架的制作1)行星架的材料应选用QT700，42CMA,其力学性能应分别符合rn齿轮箱箱体设计箱体是传动齿轮箱的重要零件，它承受来自风轮的作用力和齿轮传动时产生的反力。箱体必须有足够的刚性去承受力和力矩的作用，防止变形，保证质量。箱体的设计应该按照风力发电机组动力传动的布局，加工和装配，检查以及维护等要求来进行。应该注意轴承支撑和机座支承的不同方向的反力及其相对值，选取合适的支承结构和壁厚，增加必要的加强筋。同时加强筋的位置必须与引起箱体变形的作用力方向一致。对于传动齿轮箱箱体材料选择，采用铸他高强度铸铁。设计铸造箱体时应该避免免产生缩孔和缩松等缺陷。在大型风力发电机的单是焊接或焊接与铸造相结合的箱体。为减少机械加为防止出现裂纹，无论是铸造或是焊接箱体均应该除内应力。为了方便装配和定期检查齿轮的啮合情轮箱的密封、润滑、冷却齿轮箱轴伸部位的密封一方面应能防止润滑油外泄，同时也能防止杂质进和端盖孔相对于轴承孔的不同轴度。在端盖孔或轴颈上加工出一些沟槽，一般造和装拆，应能随压力的升高而提高密封能力和有利于自动补偿磨损。