【《1500kW风力发电机增速齿轮箱的设计计算案例》2900字】

[12]。本次设计，1500kW的风力发电机组功率和转矩都较大，且有较高的传动比要求，故本次设计采用的是一级行星两级平行轴的混合式传动齿轮箱，综合了行星传动结构紧凑和平行轴传动传动效率高的特点。1.2增速齿轮箱的设计参数及传动比的确定本次设计中的增速齿轮箱的设计要求如下表3-6，表3-6增速齿轮箱的主要设计参数输入功率1660kW输出功率1500kW输入转速18r/min增速比99.5传动形式一级行星二级平行轴传动增速器各级传动比的确定：第一级行星齿轮传动比：i1第二级平行轴传动比：i2第三级平行轴传动比：i3各轴转速n以及传递的功率P：输入轴：转速n1=18r/min低速轴：转速n2=113.4r/min中速轴：转速n3=527.31高速轴：转速n4=1792.85风力机工作20年200天每天工作12小时。图3-8传动原理图1.3增速齿轮箱各传动部件材料的选择风力发电机的工作环境条件复杂，受力情况也变化多样，齿轮箱作为其机械传动的关键部件需要有较高的强度，其零部件材料力学性能对与其工作的寿命长短十分关键。下表列出了本次设计中各个轮系传动齿轮副材料的选择表3-7齿轮副材料机构传动件材料热处理硬度强度极限σB/MPa屈服极限σS/MPa加工精度行星传动太阳轮20CrMnTi渗碳淬火300HBW11008507级行星轮20CrMnTi渗碳淬火300HBW11008507级大齿圈20Cr渗碳淬火58~62HRC6504006级中速级平行轴传动大齿轮45调质240HBW6503607级小齿轮45Cr调质280HBW7005007级高速级平行轴传动大齿轮45调质240HBW6504607级小齿轮45Cr调质280HBW7005007级1.4低速级行星轮系传动设计按设计手册选取行星轮齿数Z1=47，太阳轮齿数Z2=22，外齿圈齿Zz3=117。按齿面接触疲劳强度设计，对太阳轮分度圆直径进行计算：dt选择KHt=1.3，齿宽系数Φd=1，按材料查得Z计算转矩：T=5.99×10T=1.37×计算区域系数ZH:ZH求得重合度：εα计算重合度系数ZεZεZ查表可得太阳轮和行星轮的接触疲劳极限:σ计算应力循环次数：NL小NL大NL2=3.27×查取疲劳系数KHN1计算许用应力：[σ[σH]1选取[σ则按式（3-14）计算得到太阳轮分度圆直径：dt2计算太阳轮圆周速度v：v=v2计算齿宽bb=Φb=391.89mm查得KA=1，KV=1.108计算实际载荷系数KKHK按实际载荷系数计算太阳轮的分度圆直径d2：d=dd2确定模数mm=查取模数标准值，取m=25mm确定中心距a=确定行星轮分度圆直径d4、太阳轮分度圆直径d5和外齿圈分度圆直径d6：d1d2d3计算齿宽bb=Φ取行星轮齿宽b1=550mm，太阳轮齿宽b2=555mm。计算齿顶高：hah计算齿根高：hfh行星轮顶圆和齿根圆直径：da1=1225太阳轮齿顶圆和齿根圆直径：da2=600外齿圈齿顶圆和齿根圆直径：da3=2850表3-8低速级齿轮结构参数齿数模数/mm齿顶圆/mm齿根圆/mm分度圆/mm行星轮22251225111.51175太阳轮4725600487.5550外齿圈1162528502962.529001.5中速级平行轴圆柱齿轮传动设计初选大、小齿轮的齿数分别为Z4=112，Z5=24。选择KHt=1.3，齿宽系数Φd=1，按材料查得ZE=189.8MPa按式（3-15）计算转矩：T=2.83×由式（3-16）计算区域系数ZH:Z求得重合度：εα由式（3-17）计算重合度系数Zε查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限:σ按式（3-18）、式（3-19）计算应力循环次数：NL5=4.56×查取疲劳系数KHN4计算许用应力：[σ[σH]4选取[σH则按式（3-14）算中速轴上小齿轮分度圆直径：dt5按式（3-21）计算圆周速度v：v5按式（3-22）计算齿宽bb=390.02mm查得KA=1，KV=1.19，KHα=1.0，KHβ=2.64按式（3-23）计算实际载荷系数KK按式（2-24）算得的小齿轮分度圆直径d5：d5确定模数mm=查取模数标准值，取m=22mm确定中心距a=确定低速轴上大齿轮分度圆直径d4和中速轴上小齿轮分度圆直径d5：dd计算齿宽bb=取大齿轮齿宽b4=528mm，小齿轮齿宽按式（3-25）计算齿顶高：h按式（3-26）计算齿根高：h大齿轮齿顶圆和齿根圆直径：da4=2508小齿轮齿顶圆和齿根圆直径：da5=572表3-9中速级齿轮结构参数齿数模数/mm齿顶圆/mm齿根圆/mm分度圆/mm大齿轮11222250824092464小齿轮24225724735281.6高速级平行轴圆柱齿轮设计初选大、小齿轮的齿数分别为Z6=85，Z7=25。按齿面接触疲劳强度设计，试算小齿轮分度圆直径，选择KHt=1.3，齿宽系数Φd由式（3-15）计算转矩：T=8.03×由式（3-16）计算区域系数ZH:ZH求得重合度：εα由式（3-17）计算重合度系数Zε查得高速轴上小齿轮和中速轴上大齿轮的接触疲劳极限:σ由式（3-18）、式（3-19）计算应力循环次数：NL7=1.55×查取疲劳系数KHN7由式（3-20）计算并选取许用应力σH则按式（3-21）计算高速轴小齿轮分度圆直径：dt5由式（3-22）计算圆周速度v7由式（3-23）计算齿宽b=268.05mm查得KA=1，KV=1.29，KHα=1.0，KHβ=1.812由式（3-24）计算实际载荷系数K按实际载荷系数算得的高速轴上小齿轮分度圆直径：d7确定模数mm=查取模数标准值，取m=14mm确定中心距a=确定中速轴上大齿轮分度圆直径d6和高速轴上小齿轮分度圆直径d7：dd计算齿宽bb=取大齿轮齿宽b6=350mm，小齿轮齿宽由式（3-25）计算齿顶高：h由式（3-26）计算齿根高