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I 摘 要 工業(yè)的快速發(fā)展 有助于繁榮的風力發(fā)電設備制造風能 風力發(fā)電 變速箱是 產(chǎn)生相應的風力渦輪機 風力發(fā)電 一個重要的機械傳動元件 其主要功能是風輪 在風力作用下產(chǎn)生的通過動力傳遞給發(fā)電機 使相應的旋轉(zhuǎn)發(fā)電 首先 風能 根據(jù)復雜的變速箱支撐的荷載 荷載進行了分析研究 確定變速 箱的機械結(jié)構(gòu) 并選擇傳輸方案的衍生型兩級行星通過計算 確定傳輸參數(shù)各級齒 輪 其次 行星齒輪傳動的受力分析 各級齒輪強度的效果 和標準的基礎上 靜 強度校核 結(jié)果是符合安全要求 最后 CAD 繪圖的在一起 在 Pro E 三維模型 的建立 通過這次設計 建設大學的專業(yè)知識 例如 機械設計 材料力學 寬容和 互換性和機械制圖 掌握產(chǎn)品設計方法和經(jīng)驗的起重機使用 AutoCAD 軟件 對今后 的工作生活是非常重要的 關(guān)鍵詞 風電 增速齒輪箱 設計 校核 II Abstract The rapid development of wind power industry has contributed to the prosperity of wind power equipment manufacturing industry wind turbine gearbox is turbine matching products is in wind turbine is an important mechanical transmission parts its important function is the wind wheel under the action of the wind force generated by the dynamic force transmitted to the generator and the corresponding speed to generate electricity Firstly according to the complexity of wind power gear box bearing load the load were analysis to determine the mechanical structure of the gear box and select two stage planetary derived type transmission scheme by calculating and determining levels of transmission gear parameters secondly the planetary gear transmission of stress analysis obtained at all levels gear stress results and according to the standard of static strength check The results accord with safety requirements finally draw assembly drawing CAD and constructs a three dimensional model of Pro E Through the design the consolidation of the University of the professional knowledge such as mechanical principles mechanical design mechanics of materials tolerance and interchangeability theories mechanical drawing master the design method of hoisting machinery products and be able to skillfully use AutoCAD drawing software for the future work in life is of great significance Key words Wind power Growth gear box Design Verification III 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 第 1 章 緒論 1 1 1 課題背景及意義 1 1 2 風力機齒輪箱國內(nèi)外現(xiàn)狀 1 1 2 1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 1 1 2 2 國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀 2 1 3 行星齒輪傳動概述 3 第 2 章 總體方案選定 5 2 1 設計要求及參數(shù)選擇 5 2 1 1 設計要求 5 2 1 2 參數(shù)選擇 5 2 2 方案選擇 5 2 2 1 方案論述 5 2 2 2 方案確定 7 第 3 章 齒輪設計與校核 8 3 1 第一級行星輪系傳動設計與校核 8 3 1 1 齒輪基本參數(shù)計算 8 3 1 2 行星輪齒裝配條件驗算 8 3 1 3 行星傳動齒輪強度校核 9 3 2 第二級平行軸圓柱斜齒輪設計與校核 13 3 2 1 基本參數(shù)計算 13 3 2 2 齒輪強度校核 13 3 3 第三級平行軸圓柱斜齒輪設計與校核 16 3 3 1 基本參數(shù)計算 16 3 3 2 齒輪強度校核 17 第 4 章 軸及軸上零件的設計與校核 20 IV 4 1 行星輪心軸的設計與校核 20 4 1 1 初步確定軸的最小直徑 20 4 1 2 行星輪心軸強度計算 20 4 1 3 行星輪軸承壽命計算 20 4 2 圓柱齒輪傳動中間齒輪軸設計 21 4 2 1 初步確定軸的最小直徑 21 4 2 2 軸的結(jié)構(gòu)設計 21 4 3 圓柱齒輪傳動輸出軸的設計 23 4 3 1 初步確定軸的最小直徑 23 4 3 2 軸的結(jié)構(gòu)設計 23 4 4 輸入軸連接形式選擇及計算 25 第 5 章 箱體及其他部件的設計 27 5 1 箱體設計 27 5 2 齒輪箱的密封 潤滑 冷卻 27 5 2 1 齒輪箱的密封 27 5 2 2 齒輪箱的潤滑 冷卻 28 5 3 齒輪箱的使用安裝 29 第 6 章 基于 PRO E 的三維設計 30 6 1 PRO E 軟件概述 30 6 2 三維模型設計 32 6 2 1 齒輪 32 6 2 2 行星架 33 6 2 3 齒輪軸 33 6 2 4 箱體 箱蓋 34 6 3 三維裝配設計 34 總 結(jié) 35 參考文獻 36 致 謝 37 1 第 1 章 緒論 1 1 課題背景及意義 經(jīng)濟和諧發(fā)展 能源和環(huán)境是一個必要條件 實現(xiàn)國家的現(xiàn)代化 為了解決化 石燃料的消耗不斷影響經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展和我國環(huán)境和一些主要的發(fā)達國家未來能 源規(guī)劃的具體目標是明確的能源發(fā)展中的國家長期 2006 2020 年 規(guī)劃綱要發(fā)展科 學和技術(shù) 能源梯級利用可再生能源為 UN 的主要科學問題在能源的可持續(xù)發(fā)展 風能是清潔 可再生能源 大量庫存的云 以及開發(fā)利用價值中國水電資源 370 萬千瓦 風能 250 萬千瓦 總風能和水力發(fā)電 風力變速箱中是一個重要的機 械零件 其主要功能是動態(tài)的風輪在風力作用下向發(fā)電機轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速風機葉輪一般 很小 轉(zhuǎn)速遠發(fā)電機 由生長的影響應該在變速箱實現(xiàn) 齒輪箱齒輪作為傳力構(gòu)件 在操作過程中 支持靜態(tài)和動態(tài)應力 其作用部分取決于負載的風輪 發(fā)電機的特 點和傳動軸 聯(lián)軸器的剛度質(zhì)量和工作條件 外阻尼值的發(fā)電機 新能源的開發(fā)是必要的國家實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略 是促進重組能源和減少環(huán)境 污染的一種重要手段 促進風力發(fā)電是新能源技術(shù)成熟 發(fā)電裝置能量最大的發(fā)展 條件和市場發(fā)展前景 1 2 風力機齒輪箱國內(nèi)外現(xiàn)狀 1 2 1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 風力發(fā)電齒輪箱產(chǎn)品對應的風力渦輪機 風力發(fā)電 一個重要的機械傳動部件 它是重要的風輪在風力作用下的動力傳遞給發(fā)電機 轉(zhuǎn)速相應生產(chǎn)風力通常安裝在 山上 的性質(zhì) 范圍 處島風場等的影響 風力作用經(jīng)常承受載荷和偽裝不規(guī)則變 強陣風 角色和夏季冷和極端溫差 使可靠性和壽命生活已經(jīng)提出要求 機械比平 均水平高很多 該外國人兆瓦風力發(fā)電齒輪箱是發(fā)展風電機組和發(fā)展 風電齒輪箱 弗蘭德制 造公司在產(chǎn)品開發(fā)過程中使用的三維形狀設計 有限元分析 如設計動態(tài)的先進技 術(shù) 并通過仿真和測試試驗方案設計 國外的分析測試和性能測試的操作理論對風 電齒輪箱系統(tǒng)的研究設計的可靠依據(jù)的變速箱風 2 ISO81400 4 tl9703 2003 年國際標準和 GB 2005 年風力發(fā)電齒輪箱的設計 提 出了設計標準和要求 但齒輪箱設計成熟的技術(shù) 但統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明 齒輪箱故障總 是失敗的主要原因為 約占總數(shù)的 20 的風 由于我國市場起步晚 產(chǎn)業(yè)的大型風力發(fā)電 風力發(fā)電技術(shù)的差距 技術(shù)上較 歐洲和其他國家世界領(lǐng)先的風力發(fā)電 目前正在發(fā)展我們偉大的風力發(fā)電機主要是 引進技術(shù)的成熟 他設計水平是至關(guān)重要的 因為中國不 有幾家公司制造風電齒 輪箱 南京精密齒輪有限公司重慶齒輪箱有限公司杭州塊前變速箱 1 2 2 國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀 中國已經(jīng)掌握了主導型變速箱設計風速下兆瓦的電力技術(shù)制造風力大小的 600kW 變速箱增加了有限責任公司的齒輪箱在重慶 南京高精齒輪集團有限公司 杭州傳輸之前集團有限公司和其他制造商生產(chǎn)的 這在我們變速風電設備國產(chǎn)化仍 然是薄弱環(huán)節(jié) 不能滿足市場需求 目前引進的技術(shù) 基本上是由風和產(chǎn)品生產(chǎn)許可從國外設計集成技術(shù)不包括風 力發(fā)電齒輪箱的設計制造技術(shù) 風力發(fā)電和加速齒輪箱基本尺寸設計的連接結(jié)構(gòu)的 認識和變速箱通過參考引進技術(shù)的整合采購規(guī)范進口齒輪箱根據(jù)風力機模擬設計 設計技術(shù)的發(fā)潤滑 因此沒有引入風電齒輪箱更是完全掌握先進技術(shù)的設計和制造 風力發(fā)電裝置技術(shù)領(lǐng)域起步較晚 基礎傳輸?shù)秃腿瞬湃狈?鄭州機械研究所近 年來風室內(nèi)和室外的電動變速箱的先進技術(shù)被跟蹤研究結(jié)果幾十年的傳動齒輪和強 度及其他專業(yè)人員的經(jīng)驗 開發(fā)了一套完整的設計的風力發(fā)電傳動裝置 分析軟件 此外 鄭州機械研究所也開發(fā)了一種智能 CAE 分析固體操作系統(tǒng)可以方便地實現(xiàn)電 子箱 行星架輸入軸 基于等重要零件的有限元分析和優(yōu)化 1 3 行星齒輪傳動概述 行星齒輪傳動在我國多年歷史的進步 長期以來的 自從 60 20 百年 我國將 行星齒輪更深入的研究 并試圖制造系統(tǒng)辦公室 如果這是缺省理論方面實踐方面 總是試圖制造和應用 獲得了更多的結(jié)果 得到的研究成果很多 近 20 年來 特別 是改革開放以來 改善和進步的科學和技術(shù) 中國有很多發(fā)達國家工業(yè)世界的介紹 了陰影的設施和先進的技術(shù)設備 參考和克化由我國機械科學與技術(shù)的職位正隨著 3 時間在不斷創(chuàng)新 努力進取 使我們的技術(shù)進步快的行星傳動 1 主體結(jié)構(gòu)的行星齒輪減速機故障的早期階段 計算各部分的預定尺寸和裝配尺 寸 實施的結(jié)果 包括最后的量化參數(shù)的一個行星齒輪 分析 降低聲譽 R amp D 和性能的行星齒輪的成功實施 降低生產(chǎn)速度尺度的參考電源 根據(jù)預 定的 以減少傳輸速率可以達到修改原則 對知識和加強 未來的辦公室能夠解決 類似問題 低速齒輪技術(shù)和我國 特別是硬齒面齒輪技術(shù)也經(jīng)歷了零相位映射假冒 逐層 制造技術(shù)把握時代的結(jié)束 在 20 百年 80 到 90 的硬表面的擴展開始工藝 我們也為 解決 斷軸 選擇 一系列重要的辦公室 1 漸開線行星齒輪速率的研討 高速行星齒輪傳動作為關(guān)鍵績效指標的聲譽傳遞國家內(nèi)部和外部 有許多學者 實施的今天 許多計算方法速度行星傳動國內(nèi)外 研究者們提出了速度計算方法很 多行星齒輪傳動 默認和最常見的部分計算三種 咬緊牙關(guān)偏移的方法和動力 轉(zhuǎn) 速比 艾肯斯內(nèi)爾 本法 對牙齒的力量越大 這種方法用于計算率的 2k2h 普通 型和 3K 行星齒輪非常方便 2 漸開線行星齒輪均載剖析的研討目前的狀況 行星齒輪傳動具有結(jié)構(gòu)緊湊 質(zhì)量小 體積小 實驗能力等優(yōu)點 這是因為 在其認為適當?shù)慕Y(jié)構(gòu) 并利用形式傳輸多個行星輪 充分利用了空間協(xié)調(diào)的齒輪樹 使用多個行星輪將負載的肩膀 形成一種潮流 正確使用和合理的訓練中咬緊牙關(guān) 上面有許多優(yōu)點 行星齒輪具有優(yōu)良的做得更好 這個問題負載均衡是一個非常重 要的課題 在原有的結(jié)構(gòu) 許多人只是盡量齒輪加工精度的增長 制造和裝配 以 及行星齒輪變時間采取措施 專門處理元件基本上徑向行星齒輪無限制和其他可以 半自動調(diào)整位置 4 第 2 章 總體方案選定 2 1 設計要求及參數(shù)選擇 2 1 1 設計要求 獨立設計風力機增速齒輪箱 主要包含以下內(nèi)容 1 增速齒輪箱方案選擇與設計 2 傳動齒輪設計計算及強度校核 3 傳動軸和箱體設計計算及校核 4 基于 Pro E 的參數(shù)化造型 2 1 2 參數(shù)選擇 根據(jù)設計要求本次設計選定基本參數(shù)如下 增速器齒輪箱的主要設計要求如表 2 1 所示 表 2 1 原始設計要求 輸入功率 880kw 額定功率 800kw 額定輸出轉(zhuǎn)速 1400 1600r min 額定輸入轉(zhuǎn)速 20 30r min 增速比 60 75 分度圓壓力角 20 模數(shù) 5 10 2 2 方案選擇 2 2 1 方案論述 型風機齒輪箱多 按照傳統(tǒng)的類型可分為圓柱齒輪箱 齒輪箱行星齒輪箱和他 們相互結(jié)合 根據(jù)傳輸序列可以分為一個或多個步驟的變速箱 按照傳動裝置可分 為擴張型和同軸分流器和混合風格 常用齒輪箱形式及其特點和應用見表 2 1 5 表 2 1 常用風力發(fā)電機組增速箱的形式和應用 對于 0 8 兆瓦級風電齒輪箱 傳動比多在 50 100 左右 一般有兩種傳動形式 一級行星 兩級平行軸圓柱齒輪傳動 兩級行星 一級平行軸圓柱齒輪傳動 相對于 平行軸齒輪傳動 具有傳動 傳動效率高 體積小 重量輕 結(jié)構(gòu)簡單 制造容易 傳遞功率范圍大 功率分流 合理使用內(nèi)齒輪 有限的軸向的傳動裝置 使軸向尺 寸減小和高 穩(wěn)定運動和強的抗沖擊和振動具有上述特點和優(yōu)勢 也有不足 行星 齒輪傳動的結(jié)構(gòu)形式 固定軸的齒輪比復蘇 制造高質(zhì)量的 由于體積小 散熱面 積小 導致溫度上升 潤滑油和冷卻裝置 使嚴格的形式傳輸 這兩種類型的行星 傳動 傳動軸并聯(lián)混合并結(jié)合兩者的優(yōu)勢 6 2 2 2 方案確定 技術(shù)數(shù)據(jù)的基礎上 通過方案比較 派生類一級行星傳動 即 水平軸線平行的 兩級定軸傳動 根據(jù)輸入速度和輸出速度選擇后的發(fā)動機減速 減速機構(gòu)后 確定 減速機構(gòu)傳動比的范圍 圖 2 1 風力發(fā)電機組增速箱傳動簡圖 變速傳動裝置結(jié)構(gòu)分為三個層次 第一齒輪 第一行星架輸入 由第一級太陽 輪傳送到第二級平行軸斜齒輪傳動輪 第三級斜齒圓柱齒輪的軸線平行直接傳動輪 電機相連 7 第 3 章 齒輪設計與校核 3 1 第一級行星輪系傳動設計與校核 3 1 1 齒輪基本參數(shù)計算 根據(jù)初定條件 3 1 2 行星輪齒裝配條件驗算 1 同心條件 為了保證中心輪與行星架與中心軸 齒輪之間的嚙合距離應變角位置的驅(qū)動 3 5 tbctacZZ oss 2 裝配條件 因為每個行星輪應均勻地在齒輪之間的中心 為此 每個齒輪齒數(shù)和行星輪個 數(shù)必須滿足的條件 否則 形勢似乎無法行星齒輪組 整個行星傳動的單排 2K H 型 兩中心輪的齒數(shù)和行星輪必須是個整數(shù)倍 8 表 3 1 第一級行星輪系參數(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 內(nèi)齒圈 100 10 0 980 1025 1000 0 3 1 3 行星傳動齒輪強度校核 在一個齒輪行星傳動 太陽輪與行星輪間的接觸電阻較大 因此 只有檢查齒 輪嚙合的接觸電阻可以風力發(fā)電機組根據(jù)船級社的規(guī)范 檢查所有的力量行星齒輪 組的水平 式中 np 行星輪個數(shù) n p 4 9 4 10 25 17 0175 HVAHK 4 11 0 4 FF 齒面接觸應力為 10 4 12 04MPa1 20481593 5127 0175 8 5 29 bdFuKZtHVAHE 接觸強度的安全系數(shù)為 4 19 32 1048 HPS 式中 潤滑系數(shù) 4 20 LZ 02 1 5 9 1 5 9 240 LZ 速度系數(shù) 4 21 V 96 08 157 93 157 93 0 vV 粗糙度系數(shù) RZ 4 22 94 02 583 1 0 1 53 0 8 308 duz 11 4 28 19 23065 FPS 12 齒根彎曲強度的安全系數(shù)為 4 31 37 1048 FPS 3 2 第二級平行軸圓柱斜齒輪設計與校核 3 2 1 基本參數(shù)計算 齒數(shù)分配如下 21ziz 具體參數(shù)如表 3 2 表 3 2 第二級平行軸斜齒輪參數(shù) 分度圓直徑 87 6341 d82 142 d 標準中心距 50a 3 2 2 齒輪強度校核 4 34 mN23 1796635 80221 iT 齒 數(shù) 模 數(shù) 變位系數(shù) 齒頂圓 齒根圓 分度圓 螺旋角 斜齒輪一 69 9 0 652 87 612 86 634 87 12 第二級 斜齒輪二 19 9 0 192 82 152 81 174 82 12 13 各系數(shù)的確定如下 使用系數(shù) 75 1 AK 動載系數(shù)為 4 35 026 135 1678 41903 103 1 22 uvzV 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 的重 8 3675 4 19 Z26 14 合度 4 43 675 1 圓周力 4 44 tF N107298 17439620 dTt 齒面許用接觸應力為 4 45 MPa142509 05 92 lim HWRXVLHPSZ 接觸強度的安全系數(shù)為 4 46 05 1324 HPS 式中 潤滑系數(shù) 4 47 LZ 2 01 9 1 5 09 24 LZ 速度系數(shù) 4 48 V 98 73 415 93 0157 93 0 vV 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 接觸強度計算時的尺寸系數(shù) X 05 1 5 nXmZ 15 式186MPa 1758 40296315 38 1026 7518 095 20 bdFuKZtHVAHE 中 節(jié)點區(qū)域影響系數(shù) HZ HZ 接觸強度的安全系數(shù)為 4 50 20 1864HPS 4 54 60 1425 FPS 3 3 第三級平行軸圓柱斜齒輪設計與校核 3 3 1 基本參數(shù)計算 16 齒數(shù)分配如下 231ziz 具體參數(shù)如表 3 3 表 3 3 第三級平行軸斜齒輪參數(shù) 齒 數(shù) 模 數(shù) 變位系數(shù) 齒頂圓 齒根圓 分度圓 螺旋角 斜齒輪一 66 6 0 412 6 385 6 400 6 8 7 第三級 斜齒輪二 20 6 0 133 4 106 4 121 4 8 7 分度圓直徑 401 d4 12 d 標準中心距 2a 3 3 2 齒輪強度校核 4 58 067 1954 2167 023 0103 121 uvzKV 17 4 63 129MPa 1352480995 21378 06 1758 05 bdFuKZtHVAHE 18 4 68 26 194 HPS 齒根彎曲應力為 4 69 MPa20891357 024 067 158 417 0 bm FKYtVAFSF 4 82 15 32086 FPS 從設計驗證上述方案的基本訓練的強度滿足要求 方案選擇的寬度和高質(zhì)量的 制造高精度的保障機制 運動平穩(wěn) 避免出現(xiàn)點蝕和膠合失效的情況 選擇為滿足 傳輸發(fā)送請求 第二級斜齒圓柱齒輪的設計驗證和修改后的接觸強度提高 結(jié)構(gòu)更 加安全可靠 19 第 4 章 軸及軸上零件的設計與校核 4 1 行星輪心軸的設計與校核 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 m26 17 901330min pAdm9328013 BDd 故行星輪心軸最小直徑為 130mm 4 1 2 行星輪心軸強度計算 荷載作用在心軸根據(jù)負載均勻分布 最大彎矩的 5 2 mN560948 271598 2 2max lFqlMt 行星輪心軸的彎曲應力為 5 3 MPa160Pa5 2a130 5694 03ax d 4 1 3 行星輪軸承壽命計算 采用軸承為 22326 C W33 m93283 BDd kg5 28N 94 WCr 行星架轉(zhuǎn)速為 20 4 2 圓柱齒輪傳動中間齒輪軸設計 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 7 m39 1087 4610330min pAd 軸的最小直徑是明顯的中間直徑軸承安裝在軸和軸承 以適應 從而可以同時 選擇媒體類型 軸承的軸向力 不僅通過 但由徑向力 使圓錐滾子軸承 可同時承受徑向載 荷和軸向外圈可分離負荷安裝時 軸承間隙的調(diào)整可以通常成對使用 根據(jù)最小軸徑 108 39mm 查機械手冊選用初步選取標準圓錐滾子軸承型號為 30322 其尺寸為 m4250 4m201 CBTDd 故最小軸徑為 110mm 4 2 2 軸的結(jié)構(gòu)設計 1 擬定軸上零件的裝配方案 本設計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 21 圖 4 1 中間軸的結(jié)構(gòu)與裝配 2 軸上零件的周向定位 22 3 確定軸上圓角和倒角尺寸 參考手冊 取軸端倒角為 各軸肩處得圓角半徑為 R 2mm 452 4 3 圓柱齒輪傳動輸出軸的設計 4 3 1 初步確定軸的最小直徑 4 3 2 軸的結(jié)構(gòu)設計 23 m06 283 asBlI 24 m042 3140632 479 VIIIIVI lllLl 4 4 輸入軸連接形式選擇及計算 1 考慮到問題的安裝和拆卸輸入軸風力發(fā)電機和負荷的影響 使輸入軸使用膨 脹連接 2 主要利用膨脹連接連接功能 而不是一個鍵和花鍵 實現(xiàn)連接件和軸載荷 其功能在使用腫脹和鎖定兩大膨脹套管的高強度螺栓在使用過程中 使內(nèi)環(huán)與外環(huán) 之間的軸和輪轂 產(chǎn)生一個巨大的壓邊力 使內(nèi)圈與軸之間產(chǎn)生夾盤 通常被稱為 鎖或鎖緊環(huán)的類型 例如 當負載 通過武力擴張結(jié)合套和傳動部件和轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的 摩擦力隨復合負荷 軸向力或兩者 3 擴展的連接是一種新型的傳輸連接方式干涉配合連接相比 有許多獨特的優(yōu) 點 4 使用膨脹套管 使主機零件制造和安裝簡單 不處理安裝脹套和軸孔配合的 制造公差要求高可膨脹套管安裝無需加熱 冷卻或壓力設備 僅僅通過螺栓擰緊力 矩可容易調(diào)整 可以容易地調(diào)整中心軸上的位置脹套也可以用來連接焊件的差異 5 壽命擴展插座 高膨脹套筒摩擦連接件上的鍵槽是沒有減弱 工作無相對運 動 不產(chǎn)生磨損 6 膨脹套管連接過載 失去的連接功能 可保護設備不受破壞 7 膨脹套管能承受負載的多個連接 其結(jié)構(gòu)可以制成各種風格 根據(jù)結(jié)構(gòu)的載 荷的大小 也可以多個膨脹套管系列 8 可膨脹套管拆裝方便 具有良好的對膨脹套管可以把更多的清除輪轂軸組合 25 螺釘 拆卸時寧松 使被連接件容易 d mont l 擴大接觸面緊密接觸 耐腐蝕 易拆 卸 輸入軸最小直徑計算 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 25810330min pAd 輸入軸轉(zhuǎn)矩為 5 11 N356295 nT 根據(jù)輸入軸最小直徑和輸入轉(zhuǎn)矩查機械手冊選擇 48501 Z 型脹套 其基本尺寸為19JB 734 m230m48530 HLdDW 26 第 5 章 箱體及其他部件的設計 5 1 箱體設計 盒體是一個重要的傳動齒輪箱 它抵抗力和齒輪傳動的風輪時產(chǎn)生的力的作用 箱應有足夠的剛性以抵抗扭力 防止變形 保險箱必須可根據(jù)配置傳輸風力發(fā)電設 備 制造 裝配 測試和維護等要求 他指出 在不同的方向支承與軸承座機相對 值的反應力和選擇與支撐壁的結(jié)構(gòu)適當厚度 增加必要的加強筋 加強筋和對應的 位置方向箱應力引起的傳動齒輪箱的材料選擇 使用鑄鐵可以發(fā)揮減震器方便等特 點 適用于切割電流生產(chǎn)鑄鐵高強度鑄鐵及其他高箱的設計應避免成型壁厚突變 減小壁厚差 A 目的不產(chǎn)生收縮和其他的小批量生產(chǎn)的大型風力渦輪機 通過焊接 或釬焊體與鑄造相結(jié)合 為了減少機械變形過程中和處理 使用時 為防止出現(xiàn)裂 紋 無論是鑄造或焊接箱體必須進行退火 時效處理 以消除內(nèi)應力 為了便于組 裝和齒輪嚙合的定期檢查 在箱體上應具有的基本窗口設有掛鉤安裝方整個變速箱 5 2 齒輪箱的密封 潤滑 冷卻 5 2 1 齒輪箱的密封 齒輪箱軸和部位的密封 防止?jié)櫥偷男孤?也可以防止污染物進入人體一般 分為非接觸式密封和接觸式密封兩種 1 非接觸式密封 非接觸式密封不產(chǎn)生磨損 壽命長空間與軸之間的密封端 蓋 是一個簡單的大小的徑向間隙的軸葉大小和端蓋孔相對于軸軸承孔的不同端蓋 孔或軸頸上溝槽的加工 一般是 2 到 4 形成迷宮槽的底部設有回油槽 使溶液石 油泄漏在溝槽的方向改變回到箱體運輸 也可以設置在內(nèi)側(cè)環(huán)阻塞液 飛濺 提高 密封效果 2 接觸的接觸使用密封可靠 經(jīng)久耐用 摩擦阻力小 制造容易 拆卸 應 盡可能的壓力增加密封能力和自動補償密封唇常見的幾種方式 根據(jù)標準軸密封面 處的 R 0 2 0 63 粗糙 表面接觸的軸密封圈不允許品牌介紹螺旋軸端倒角小于 30 27 應不應該一個切削刃 機加工殘留毛刺和粗糙度 本次設計采用了以上的第二種密封方式 5 2 2 齒輪箱的潤滑 冷卻 齒輪箱潤滑是很重要的 良好的潤滑 齒輪和軸承的保護這方面 必須重視齒 輪潤滑問題 根據(jù)描述系統(tǒng)保持長期潤滑在最好的速度或強制潤滑和飛濺潤滑一般 來說 強制潤滑多見 因此 有一個可靠的潤滑系統(tǒng)尤為重要 在統(tǒng)一的潤滑系統(tǒng) 與齒輪泵從油箱的液體通過濾油系統(tǒng)潤滑變速箱 變速箱齒輪和傳動部件的潤滑油 具有監(jiān)測裝置的管道 確保變速箱在操作過程中不會出現(xiàn)漏清洗油液非常重要的保 持 即使是第一次使用新油必須經(jīng)過過濾 除主濾油系統(tǒng)中 優(yōu)選輔助濾油器旁路 裝有濾油 使油液要求潤滑油是起保護作用的齒輪和軸承 此外 具有以下特性 1 減少摩擦和磨損 具有高強的承載能力 防止膠合 2 吸收沖擊和振動 3 防止疲勞點蝕 4 冷卻 防銹 抗腐性 風力發(fā)電齒輪箱齒輪閉式氣動 這是最主要的失效形式粘貼和點蝕 所以在選 擇潤滑油時 重點是保證足夠的強度極限的膜厚度和膜風冷式的用于潤滑油系統(tǒng)的 溫度傳感器控制系統(tǒng)中 在適當?shù)那闆r下通過電控旁路閥自動打開冷卻液回路的散 熱器 使油流經(jīng)散熱 然后進入變速箱 齒輪和軸承的實際旋轉(zhuǎn)時不直接接觸潤滑油 這中間是由油膜形成和無滑滾動 接觸 這是油如果他們沒有滑動和滾動接觸 但由于加工精度 使其相對旋轉(zhuǎn)的滾 動摩擦和滑動摩擦 產(chǎn)生熱量 如果這個熱旋轉(zhuǎn)過程中不被淘汰 就可以積累 最 終燃燒高溫齒輪和軸承 因此箱齒輪和軸承在旋轉(zhuǎn)過程中需要你與潤滑油的冷卻 因此 一方面 潤滑油的潤滑作用 另一方面 冷卻效果 對齒輪箱 齒輪箱和軸承的所有 我們都必須使用強制潤滑 原因 1 強制潤滑可以監(jiān)視監(jiān)測 但不飛濺潤滑 從安全的角度 采用強制潤滑 2 現(xiàn)在風力機齒輪箱功率越來越大 功耗也越來越多 因此滿足了無飛濺潤 28 滑冷卻效果是需要強制潤滑 5 3 齒輪箱的使用安裝 變速箱傳動軸連接的葉輪和必須是可靠的 如果輸出軸直接連接到電機 應采 用聯(lián)軸器 彈性聯(lián)軸器 最好 安全裝置串聯(lián)連接的保護作用 對軸軸和變速箱連 接件保證變速箱是同心的 誤差不超過允許值的選擇耦合 變速箱不允許承受的扭 力齒輪安裝后手動移動應靈活 無滯后現(xiàn)象卡 打開一個窗口 觀察在蓋部件的檢 查應無檢查點的顏色 齒面接觸應滿足的技術(shù) 29 第 6 章 基于 Pro E 的三維設計 6 1 Pro E 軟件概述 Pro Engineer 軟件操作技術(shù)參數(shù)是公司美國 PTC 是一個集成的 CAD CAE 軟件 pro 工程師 CAM 軟件的參數(shù)化是已知的 首次應用參數(shù)化技術(shù)目前在三維建 模軟件 Pro 起著重要的作用 工程師作為當今世界機械 CAD CAE CAM 在新的標 準 并得到業(yè)界的認可和推廣 CAD CAE CAM 軟件集成的今天 特別是在產(chǎn)品 設計領(lǐng)域占有重要地位的國家 Pro Engineer 和野火的正式名稱是使用軟件正溫度系數(shù) 但在使用用戶名中國 并存的多個語句 例如 ProE Pro E 破衣服 森林火災等 這是 Pro Engineer 軟 件 proe2001 proe2 0 proe3 0 proe4 0 proe5 0 creo1 0 creo2 0 等指的軟件版 本 Pro E 的第一個提出了設計參數(shù) 并使用一個數(shù)據(jù)庫 以解決相關(guān)問題 caract ristiques en 還采用模塊化方式 用戶可以選擇 無需安裝所有模塊 Pro E 基于特征的設計 使整個生產(chǎn)過程的集成 并行工程設計 它不僅可用于工作站 也可以應用在一個單一的計算機 Pro E 模塊 可分別素描 零件制造 裝配設計 鈑金設計加工 處理 確保用戶可以根據(jù)自己的需要選擇使用 1 參數(shù)化設計 與產(chǎn)品有關(guān)的 可以視為一個幾何模型和幾何模型 無論多么復雜 可以分解 成有限數(shù)量的組成特點 每種類型的組成特點 可以限制的約束參數(shù) 基本概念 這是不 param tre mais 在部分緩存模塊功能實體 2 基于特征建模 Pro E 是一個系統(tǒng)的實體模型特點的基礎上 利用智能工程特點的基礎上生成 函數(shù)的空腔模型 例如 殼 倒角和圓角 可選的素描 我們可以很容易地改變 mod le cette 特性使工程設計人員在設計中 沒有簡單 靈活 3 數(shù)據(jù)庫 30 Pro Engineer 是建立數(shù)據(jù)庫中的基本單元 與 CAD CAM 系統(tǒng)建立在多個數(shù) 據(jù)庫 一個數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)是在項目都來自一個圖書館 使每個獨立的用戶在一個產(chǎn) 品建模的工作 即使他是一個部門 換句話說 在整個設計過程的任何一處前后的 變化 結(jié)合反應也可能與設計的全過程 例如 一旦項目的細節(jié)已經(jīng)改變 數(shù)控 CNC 的軌跡工具自動更新計劃的任何變更 裝配等 都是對三維模型 結(jié)合設 計的完整的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和獨特的工程 以及產(chǎn)品設計優(yōu)勢 使設計更優(yōu)化 更高質(zhì)量 的產(chǎn)品 產(chǎn)品在市場上最好的 價格是最低的 Pro Engineer 是包 沒有模塊 這是一個重要的部分 該系統(tǒng) 其功能包括定 義函數(shù)的參數(shù) 染色和零件的裝配形式框架 實體建模 實體或線 產(chǎn)生一個完整 的工程圖和不同意見顯示 三維建模可以移動和旋轉(zhuǎn) 放大或縮小 pro E 是一個 系統(tǒng)的功能定義 即建模是通過特殊設計的不同功能的實現(xiàn) 包括 酒吧 排骨 槽 槽 倒角 chamfers 和殼牌 shell 等 使用這種方式來創(chuàng)造身體 工程師更 自然 更直觀 無需使用復雜的幾何設計參數(shù) 本系統(tǒng)的功能是利用類型符號賦予 的物理尺寸 不像其他系統(tǒng)指定數(shù)字直接固定在本體 使工程師可以建立一個維數(shù) 之間的關(guān)系和功能 任意形狀的變化和其他相關(guān)的特征參數(shù) 自動功能可以更方便 地修改和優(yōu)化設計更加完善 形狀可以顯示在屏幕上 還可以跨在彩色打印機繪圖 機上或支持 PostScript 格式 親 工程師也可以輸出的二維和三維圖形的其他應用程 序 如有限元分析和后處理等 這是通過標準的數(shù)據(jù)交換格式實施用戶可以安裝更 多的軟件 Pro Engineer 或其他模塊 采用 C 語言編程 以增強軟件的功能 在單 用戶環(huán)境下 沒有附加模塊 有能力設計的大部分能力分析裝配 符合人體工程學 的運動分析 和工程制圖能力 包括 ANSI 和 ISO DIN JIS 標準 并且支持標簽 符合工業(yè)標準 HP HPGL 輸出的二維及彩色和單色打印機和三維圖形功能 Pro Engineer 如下 1 驅(qū)動特性 例如 凸槽腔殼 倒角等 2 參數(shù) 參數(shù) 大小 格局的特點 載荷 邊界條件等 3 零件的特征值之間的邊界條件和載荷特點 參數(shù) 如表面積等 的設計 4 支持大型 復雜的組合設計 系列部件排列交替排列 Pro 程序可用于各 種零件設計過程等 31 5 通過完全相關(guān)的所有應用程序 沒有改變的地方是每個地方的變化引起的 問題 其他輔助模塊將提高基本功能擴展的 Pro Engineer 6 2 三維模型設計 6 2 1 齒輪 齒圈如下圖示 圖 6 1 齒圈 齒輪如下圖示 32 圖 6 2 齒輪 6 2 2 行星架 行星架如下圖示 圖 6 3 行星架 6 2 3 齒輪軸 齒輪軸如下圖示 33 圖 6 4 齒輪軸 6 2 4 箱體 箱蓋 箱體 箱蓋如下圖示 圖 6 5 箱體 箱蓋 6 3 三維裝配設計 行星傳動機構(gòu)及總體裝配如下圖示 圖 6 6 行星傳動機構(gòu)及總體裝配 34 總 結(jié) 本文的主要研究成果主要包括以下兩個方面 1 設計的風力發(fā)電機組 以提高速度的大小 工作原理是風力機風輪產(chǎn)生的推進功率和轉(zhuǎn)速匹配 然后通過增速器傳遞給發(fā) 電機發(fā)電 相結(jié)合的方法 采用計算機輔助設計 增速箱結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計和優(yōu)化設計 的齒輪傳動裝置 2 危險部件的應力分析 針對齒輪加速器 齒輪軸等有害成分進行了分析和計算的力量 強度校核 從 而驗證了設計方案的可靠性 通過這一理論知識與實踐鍛煉相結(jié)合的設計 綜合應用我的專業(yè)知識 解決實 際問題的能力 也提高了我的設計手冊 文件和設計規(guī)范的能力水平和其他專業(yè)知 識 但也整個控制室 妥協(xié) 和細節(jié)的決定 我的運動能力 經(jīng)驗豐富了 和壓力 的能力和意愿的質(zhì)量 也提高耐力水平不同 35 參考文獻 1 王素霞 國內(nèi)外風力發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 大眾用電 2007 2 研刀 楊建明等 行星齒輪傳動動力學特性研究進展 航空動力學報 2003 3 徐灝 機械設計手冊 第一卷 北京 高等教育出版社 1989 4 張展 風力發(fā)電機組的傳動裝置 J 傳動技術(shù) 2003 5 跚明 中國船級社 風力發(fā)電機組規(guī)范 北京 人民交通出版社 2008 6 諾邁士 風電傳動系統(tǒng)的設計與分析 上海 上?？茖W技術(shù)出版社 2013 7 劉忠明 風力發(fā)電機齒輪箱設計制造技術(shù)的發(fā)展與展望 J 機械傳動 2006 8 成大先 機械設計手冊第三卷 北京 化學工業(yè)出版社 1993 9 郝桐生 理論力學 北京 高等教育出版社 2005 10 劉鴻文 材料力學 北京 高等教育出版社 2005 11 李樹吉 風電齒輪箱的優(yōu)化設計 新能源出版社 2000 12 秦大同 兆瓦級風力機齒輪傳動系統(tǒng)動力學分析與優(yōu)化 重慶大學學報 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 36 致 謝 大學生活即將結(jié)束 在未來的幾年 我遇到了很多朋友熱心幫助教授工作設計 成功的完成不是他們的熱情幫助和顧問的指導 教師和學生在這里都給予指導和幫 助我畢業(yè)這表示最誠摯的謝意 首先 設計指導 感謝你緊張的工作 試圖引導時間 我們總是關(guān)心我們的進 展狀況 要求我們掌握幫助教師管理在整個設計過程中 從實際操作數(shù)據(jù)準備階段 它提供了指導 我不僅學到了書本上的知識 更學會操作方法 并了解如何把握設 計的一個關(guān)鍵 如何準備一個合理的時間和紙張 在設計過程中畢業(yè)設計她與我們 一起解決設計中出現(xiàn)的問題 其次 給予幫助教師設計的畢業(yè)生 與我的同學以誠摯的感謝 在設計的過程 中 他們給了我很多的幫助和無私的關(guān)懷 更重要的是提供多方面的技術(shù) 我們感 謝他們 他沒有這些數(shù)據(jù)不完整的文件 此外 也給所有的學生我的幫助表示感謝 總之 本設計的結(jié)果是教師和學生 在一個月內(nèi) 我們合作的非常愉快 教會 我很多偉大的真理 是一種資產(chǎn) 我的生活 我在新教師和學生對我的幫助表示感 謝