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湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
摘 要
隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)能源資源的需求不斷增長(zhǎng)促成風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的飛速繁榮，作為風(fēng)電機(jī)組的核心部件，風(fēng)電齒輪箱的研發(fā)倍受國(guó)內(nèi)外風(fēng)電相關(guān)行業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的關(guān)注。然而國(guó)內(nèi)風(fēng)電齒輪箱研究起步晚，生產(chǎn)工藝落后，尤其在兆瓦級(jí)風(fēng)電齒輪箱方面，主要依靠引進(jìn)國(guó)外技術(shù)。因此，兆瓦級(jí)風(fēng)電齒輪箱的開(kāi)發(fā)研究勢(shì)在必行，完全掌握風(fēng)電齒輪箱設(shè)計(jì)及制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)國(guó)產(chǎn)化目標(biāo)。
本畢業(yè)設(shè)計(jì)的是五兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的齒輪箱，通過(guò)方案的選取，齒輪參數(shù)計(jì)算，軸的參數(shù)計(jì)算、軸承的選取以及對(duì)其配套的齒輪箱進(jìn)行自主設(shè)計(jì)。
1）選取兩級(jí)行星派生型傳動(dòng)方案，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行傳動(dòng)比分配與各級(jí)傳動(dòng)參數(shù)如模數(shù)，齒數(shù)，螺旋角，壓力角，變位系數(shù)等參數(shù)的確定；通過(guò)計(jì)算，確定各級(jí)傳動(dòng)的齒輪參數(shù)；選擇適當(dāng)?shù)凝X輪。
2）對(duì)行星齒輪傳動(dòng)、軸承進(jìn)行受力分析，得出各級(jí)齒輪載荷結(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。
3）繪制三維圖、CAD裝配圖，并確定恰當(dāng)合理參數(shù)。
關(guān)鍵詞：風(fēng)電齒輪箱；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；兩級(jí)行星
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湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
ABSTRACT
With the continuous development of society, people's demand for energy resources growing promoting the rapid prosperity of the wind power industry, as the core component of the wind turbine, the development of wind power gear box has attracted more and more wind power at home and abroad attention of related industries and research institutes.However the domestic wind power gear box research started late, backward production technology, especially in terms of MW wind power gear box, mainly rely on the introduction of foreign technology.Therefore, MW wind power gear box of the development, it is imperative to study, to fully grasp the wind power gear box design and manufacturing technology, wind machine to achieve the goal of domestic.
This graduation design is 5 MW wind turbine gear box, through scheme selection, calculation of gear parameter, the shaft parameter calculation, bearing selection and the matching of gear box for independent design.
1) two-stage planetary derived type transmission scheme selection, on the basis of transmission ratio distribution and levels of transmission parameters such as modulus, number of teeth, spiral angle and pressure angle, coefficient etc. parameters determined by calculation, to determine the levels of transmission gear parameters; choose the proper gear.
2)stress analysis of?planetary gear transmission,?bearing,?gear?loadresults?obtained.?According to the standard?of?static strength check,?the results?meet the safety requirements.
3)?rendering?3D graph,?CAD?assembly,?and to determine the?appropriateparameters.
KEYWORDS：Gearbox for Wind Turbine；Structure Design;Two-stage Planetary
目錄
第一章 前 言 1
1.1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì) 1
1.1.1 風(fēng)力發(fā)電國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.1.2風(fēng)電齒輪箱市場(chǎng)前景 4
1.1.3我國(guó)風(fēng)電齒輪箱設(shè)計(jì)制造技術(shù)的現(xiàn)狀 5
1.1.4存在問(wèn)題及展望 6
1.2論文的主要內(nèi)容 6
第二章 齒輪的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 7
2.1 增速箱齒輪的設(shè)計(jì)參數(shù) 7
2.2 增速箱齒輪設(shè)計(jì)方案 8
2.3齒輪參數(shù)計(jì)算 9
2.3.1低速級(jí)參數(shù)計(jì)算： 9
2.3.1中速級(jí)參數(shù)計(jì)算： 11
2.3.1高速級(jí)參數(shù)計(jì)算： 13
2.3齒輪強(qiáng)度的校核 14
第三章 行星架的設(shè)計(jì)與校核 27
第四章 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)與校核 29
4.1.1低速級(jí)傳動(dòng)軸尺寸參數(shù)計(jì)算 29
4.1.2低速級(jí)傳動(dòng)軸的強(qiáng)度校核 29
4.2中間級(jí)傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 31
4.2.1中間級(jí)傳動(dòng)軸尺寸參數(shù)計(jì)算 31
4.2.2中間級(jí)傳動(dòng)軸的強(qiáng)度校核 32
4.3 高速級(jí)傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 32
4.4輸出傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 32
第五章 齒輪箱其他部件的設(shè)計(jì) 34
5.1軸系部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 34
5.2 行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 34
5.3 傳動(dòng)齒輪箱箱體設(shè)計(jì) 35
5.4齒輪箱的密封、潤(rùn)滑、冷卻 35
5.4.1 齒輪箱的密封 35
5.4.2 齒輪箱的潤(rùn)滑、冷卻 36
5.5齒輪箱的使用安裝 37
第六章 結(jié)論 38
參考文獻(xiàn) 39
致 謝 40
-iii-
第一章 前 言
1.1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)
1.1.1風(fēng)力發(fā)電國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
當(dāng)今社會(huì)隨著經(jīng)濟(jì)日益發(fā)展，人們對(duì)能源的需求越來(lái)越大，而石油等不可再生能源也面臨枯竭，人們急需尋找替代能源。自然界中具有非常大的風(fēng)能儲(chǔ)存量，由于太陽(yáng)的輻射作用，地球每年大約可獲得的 地球每年大約可獲得 KW·h 的風(fēng)能。其中，邊界層占整個(gè)大氣層的 35%，因而邊界層大氣中可利用的風(fēng)能功率約為 KW，如果人類在近地面層能利用其中的十分之一，則全球可開(kāi)發(fā)風(fēng)能的功率為KW。這個(gè)值相當(dāng)于 2005 年全球發(fā)電能力的 74.7 倍[1]。通過(guò)上述數(shù)據(jù)可知，風(fēng)能是地球上最重要的能源之一，合理的開(kāi)發(fā)利用風(fēng)能可以解決越來(lái)越嚴(yán)重的能源短缺問(wèn)題。風(fēng)能作為一種清潔的、儲(chǔ)量極為豐富的可再生能源，在未來(lái)的能源市場(chǎng)很有開(kāi)發(fā)潛力，各國(guó)政府相繼投入大量的人力及資金研究生產(chǎn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，力圖設(shè)計(jì)出安全可靠高效的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)中很重要的一部分就是齒輪傳動(dòng)增速箱，如何把齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)好便成了關(guān)鍵問(wèn)題
1.1.2國(guó)內(nèi)外趨勢(shì)：
從20世紀(jì)70年代末以來(lái)，隨著世界各國(guó)對(duì)能源危機(jī)、環(huán)境保護(hù)等問(wèn)題的日益關(guān)注，一致認(rèn)為大規(guī)模發(fā)展利用風(fēng)力發(fā)電是非常有效的措施之一。19 世紀(jì)末、丹麥最先開(kāi)始探索風(fēng)力發(fā)電、研制出風(fēng)力發(fā)電機(jī)組直到20 世紀(jì)70 年代以前，只有小型充電用風(fēng)力機(jī)達(dá)到實(shí)用階段。1973 年石油危機(jī)后，美國(guó)、歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家為尋求替代能源，投入大量經(jīng)費(fèi)，研制現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，開(kāi)創(chuàng)了風(fēng)能利用的新時(shí)期。世界風(fēng)能委員會(huì) 11 日公布的一份報(bào)告指出，到 2010 年，全球風(fēng)能發(fā)電能力將比現(xiàn)在提高一倍，達(dá)到 149.5 吉瓦。根據(jù)世界風(fēng)能委員會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，僅在 2006年，全球風(fēng)力發(fā)電能力就比上年增長(zhǎng)了 25％，達(dá)到了 74 吉瓦。
歐洲一直以來(lái)是風(fēng)力發(fā)電市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者，目前在風(fēng)能發(fā)電領(lǐng)域仍處在世界前列，而且在今后幾年其在風(fēng)力發(fā)電實(shí)際運(yùn)用及其國(guó)際市場(chǎng)上還將繼續(xù)保持領(lǐng)先地位，但隨著近年來(lái)世界其他國(guó)家和地區(qū)對(duì)風(fēng)力發(fā)電的重視和發(fā)展，歐洲的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)會(huì)有所下降。據(jù)世界風(fēng)能委員會(huì)的統(tǒng)計(jì)，2004 年歐洲風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量占全世界風(fēng)電總裝機(jī)容量的 72％，2005 年該比例就下降為 69％，而去年則又跌至 51％，到 2010 年，雖然整個(gè)歐洲的風(fēng)力發(fā)電量將比目前的 48 吉瓦增長(zhǎng)近一倍達(dá)到 82 吉瓦，但其占全球市場(chǎng)的份額則將下滑到 44％。這份報(bào)告還對(duì) 2006 年到 2010 年期間全球各地區(qū)風(fēng)力發(fā)電態(tài)勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè)。報(bào)告說(shuō)，由于美國(guó)連續(xù)采取生產(chǎn)稅抵免等多項(xiàng)風(fēng)能激勵(lì)措施，北美地區(qū)風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展仍將保持快速增長(zhǎng)勢(shì)頭。緊隨其后的是風(fēng)力發(fā)電的新興增長(zhǎng)地區(qū)——亞洲，主要是中國(guó)和印度，亞洲將成為全球風(fēng)能發(fā)電年增長(zhǎng)幅度最快的地區(qū)之一，年增長(zhǎng)將達(dá) 28.3％，其風(fēng)力發(fā)電能力將從 2006 年的 10.7 吉兆增長(zhǎng)到 2010 年的 29 吉兆。風(fēng)力發(fā)電機(jī)單機(jī)裝機(jī)容量也從最初的 50KW，發(fā)展到 3.6MW，目前新建風(fēng)場(chǎng)普遍采用 1.5MW 成熟機(jī)型，單機(jī)容量繼續(xù)穩(wěn)步上升已成為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)[2]。
我國(guó)三北地區(qū)風(fēng)能功率密度在 200～300W/m2以上，有的可達(dá) 500W/m2以上，如阿拉山口、達(dá)坂城、輝騰錫勒、錫林浩特的灰騰梁等、可利用的小時(shí)數(shù)在 5000小時(shí)以上，有的可達(dá) 7000 小時(shí)以上。東南沿海地區(qū)年有效風(fēng)能功率密度在 200W/m2以上，將風(fēng)能功率密度線平行于海岸線，沿海島嶼風(fēng)能功率密度在 500 W/m2以上如臺(tái)山、平潭、東山、南鹿、大陳、嵊泗、南澳、馬祖、馬公、東沙等。可利用小時(shí)數(shù)約在 7000-8000 小時(shí)。根據(jù)最新風(fēng)能資源評(píng)價(jià)，我國(guó)陸地可利用風(fēng)能資源 3 億千瓦，加上近岸海域可利用的風(fēng)能資源，共計(jì)約 10 億千瓦，風(fēng)能儲(chǔ)量非常豐富，開(kāi)展風(fēng)力發(fā)電是既經(jīng)濟(jì)又高效的方式[3]。我國(guó)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研究始于 20 世紀(jì) 70 年代末 80 年代初，通過(guò)自主研發(fā)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)解決廣大牧區(qū)牧民及一些島嶼上居民的生活生產(chǎn)用電。到 2006 年底，全國(guó)已建成約 90 個(gè)風(fēng)電場(chǎng)，已經(jīng)建成并網(wǎng)發(fā)電的風(fēng)場(chǎng)主要分布在、內(nèi)蒙、廣東、浙江、河北、遼寧等 16 個(gè)省區(qū)，裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)到約 260 萬(wàn)千瓦。但與國(guó)際先進(jìn)水平相比，國(guó)產(chǎn)風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量較小，關(guān)鍵技術(shù)依賴進(jìn)口，零部件的質(zhì)量還有待提高。我國(guó)2009年新增風(fēng)電裝機(jī)容量13800兆瓦(0.138億千瓦),同比增長(zhǎng)高達(dá)124%，新增市場(chǎng)容量超過(guò)美國(guó)居全球第一；累計(jì)裝機(jī)容量連續(xù)第四年翻番,超越德國(guó)和西班牙，規(guī)模排在美國(guó)的 35159 兆瓦之後，位居世界第二。中國(guó)可再生能源協(xié)會(huì)風(fēng)能專業(yè)委員會(huì)主任賀德馨在風(fēng)能大會(huì)上亦稱,中國(guó)今年底風(fēng)電裝機(jī)容量有望達(dá)到40000 兆瓦，去年底為 25800 兆瓦。到 2020 年時(shí)中國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量有望達(dá)到 3 億千瓦左右，大幅高于官方最新預(yù)期的 2.3 億千瓦。由此可見(jiàn)，未來(lái)我國(guó)的風(fēng)力發(fā)電發(fā)展前景非常良好，因此如何設(shè)計(jì)制造出安全高效的風(fēng)力發(fā)電機(jī)就成了很重要的研究課題。
風(fēng)能是一種清潔的永續(xù)能源，與傳統(tǒng)能源相比，風(fēng)力發(fā)電不依賴外部能源，沒(méi)有燃料價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)，發(fā)電成本穩(wěn)定，也沒(méi)有碳排放等環(huán)境成本；此外，可利用的風(fēng)能在全球范圍內(nèi)分布都很廣泛。正是因?yàn)橛羞@些獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，風(fēng)力發(fā)電逐漸成
為許多國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，發(fā)展迅速。根據(jù)全球風(fēng)能理事會(huì)的統(tǒng)計(jì)，全球的風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)正以驚人的速度增長(zhǎng)，在過(guò)去10年平均年增長(zhǎng)率達(dá)到28％，2007年年底，全球裝機(jī)總量達(dá)到了9400萬(wàn)千瓦，每年新增2000萬(wàn)千瓦，意味著每年在該領(lǐng)域的投資額達(dá)到了200億歐元。
許多國(guó)家采取了諸如價(jià)格，市場(chǎng)配額，稅收等各種激勵(lì)政策，從不同的方面引導(dǎo)和支持風(fēng)電的發(fā)展。在政策的鼓勵(lì)下，200年全球風(fēng)電新裝機(jī)容量約為2000
萬(wàn)千瓦，累計(jì)裝機(jī)9400萬(wàn)千瓦。2008年是風(fēng)電發(fā)展具有標(biāo)志性的一年：這一年風(fēng)電成為非水電可再生能源中第一個(gè)全球裝機(jī)超過(guò)l億千瓦的電力資源。風(fēng)電作為能源領(lǐng)域增長(zhǎng)最快的行業(yè)，共為全球提供了近20萬(wàn)個(gè)就業(yè)機(jī)會(huì)，僅2006年風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)投資就接近170億歐元。歐洲和美國(guó)在風(fēng)電市場(chǎng)中占統(tǒng)治地位，其中德國(guó)是目前風(fēng)電裝機(jī)最大的國(guó)家，裝機(jī)容量超過(guò)2000萬(wàn)千瓦；美國(guó)和西班牙也都超過(guò)了1000萬(wàn)千瓦：印度是除美國(guó)和歐洲之外新裝機(jī)容量最大的國(guó)家，裝機(jī)總?cè)萘恳渤^(guò)600萬(wàn)千瓦。
就近幾年來(lái)世界風(fēng)電發(fā)展格局和趨勢(shì)分析來(lái)看，主要有以下幾個(gè)特征：
(1) 風(fēng)電發(fā)展向歐盟，北美和亞洲三駕馬車井駕齊驅(qū)的格局轉(zhuǎn)變。
(2) 風(fēng)電技術(shù)發(fā)展迅速，成本持續(xù)下降。
(3) 政府支持仍然是歐洲風(fēng)電發(fā)展的主要?jiǎng)恿Α?
(4) 中國(guó)是未來(lái)世界風(fēng)電發(fā)展最重要的潛在市場(chǎng)。
全球風(fēng)能理事會(huì)是世界公認(rèn)的風(fēng)電預(yù)測(cè)的權(quán)威機(jī)構(gòu)，據(jù)全球風(fēng)能理書(shū)會(huì)的預(yù)
測(cè)。未來(lái)五年，全球風(fēng)電還將保持20％以上增長(zhǎng)速度，到2012年，全球風(fēng)電機(jī)容量將達(dá)到2.4億千瓦．年發(fā)電5000億干瓦時(shí)．風(fēng)電電力約占全球電力供應(yīng)的
3％。歐洲將繼續(xù)保持總裝機(jī)容景第一的位置，亞洲將會(huì)超過(guò)北美市場(chǎng)排在第二位。
我國(guó)幅員遼闊，海岸線長(zhǎng)，風(fēng)能資源豐富。2006年，國(guó)家氣候中心也采用數(shù)值模擬方法對(duì)我國(guó)風(fēng)能資源進(jìn)行評(píng)價(jià)，得到的結(jié)果是：在不考慮青藏高原的情況下．全國(guó)陸地上離地面10米高度層風(fēng)能資源技術(shù)可開(kāi)發(fā)量為25.48億千瓦。近年來(lái)，特別是《可再生能源法》實(shí)施以來(lái)，中國(guó)的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)和風(fēng)電市場(chǎng)發(fā)展十分迅速。
2007年，全球風(fēng)電資金15％投向了中國(guó)，總額達(dá)34億歐元，中國(guó)真正成為全球最大的風(fēng)電市場(chǎng)。從我國(guó)的發(fā)展情況來(lái)看，我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)將會(huì)長(zhǎng)期保持快速發(fā)展，主要由以下因素的支撐：
(1) 國(guó)家能源政策升華；
(2) 氣候變化的推動(dòng)；
(3) 風(fēng)電技術(shù)成熟。
依據(jù)目前的趨勢(shì)，保守估計(jì)，到2020年，我國(guó)風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)可以達(dá)到7000
萬(wàn)千瓦。屆時(shí)風(fēng)電在全國(guó)電力裝機(jī)中的比例接近6％，風(fēng)電電量約占總發(fā)電量的2.8％．從2020年開(kāi)始，風(fēng)電和常規(guī)電力相比，成本優(yōu)勢(shì)已比較明顯。至2030年，風(fēng)電在全國(guó)電力容量中的比重將超過(guò)11％，可以滿足全國(guó)5.7％的電力需求。
1.1.2風(fēng)電齒輪箱市場(chǎng)前景
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)電齒輪箱作為風(fēng)電機(jī)組中最重要的部件，倍受國(guó)內(nèi)外風(fēng)電相關(guān)行業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的關(guān)注。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，它的研究和開(kāi)發(fā)是風(fēng)電技術(shù)的核心，并正向高效，高可靠性及大功率方向發(fā)展。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。
風(fēng)電行業(yè)中發(fā)展最快，最有影響的國(guó)家主要有美國(guó)，德國(guó)等歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，
在風(fēng)電行業(yè)中處于統(tǒng)治地位。歐美發(fā)達(dá)國(guó)家早已開(kāi)發(fā)出單機(jī)容量達(dá)兆瓦級(jí)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，并且技術(shù)相對(duì)成熟，具有比較完善的設(shè)計(jì)理論和豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，而且商業(yè)化程度比較高，因此在國(guó)際風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域中處于明顯的優(yōu)勢(shì)和主導(dǎo)地位。
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，F(xiàn)lender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。盡管國(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)家存在報(bào)大差距。我國(guó)在九五期間開(kāi)始走引進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)的路子，通過(guò)引進(jìn)和吸
收國(guó)外成熟的技術(shù)，成功開(kāi)發(fā)出了兆瓦級(jí)以下風(fēng)力發(fā)電機(jī)。十五期間在國(guó)家863
計(jì)劃中重點(diǎn)提出容量更大的兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的研究和開(kāi)發(fā)課題．但是最為世
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)。其中，前兩家公司占據(jù)了將近70％市場(chǎng)份額。對(duì)于現(xiàn)行主流的兆瓦級(jí)以風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，國(guó)內(nèi)的幾十家生產(chǎn)廠商絕大多數(shù)采用的部是引進(jìn)國(guó)外的成熟技術(shù)。由于傳遞的功率大，對(duì)兆瓦級(jí)增速齒輪傳動(dòng)的可靠性和壽命要求非常高．因而增速齒輪的設(shè)計(jì)成為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的瓶頸，是整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。從目前的情況來(lái)看，風(fēng)電齒輪箱市場(chǎng)可發(fā)展空間廣闊，齒輪箱驅(qū)動(dòng)式風(fēng)電機(jī)組仍是市場(chǎng)主流。
1.1.3我國(guó)風(fēng)電齒輪箱設(shè)計(jì)制造技術(shù)的現(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)。產(chǎn)品系列方面目前已有重慶齒輪箱有限責(zé)任公司的FL系列，南京高精齒輪集團(tuán)有限公司的Ⅲ系列，杭州前進(jìn)齒輪箱集團(tuán)有限公司的FZ系列以及鄭州機(jī)械研究所的FC系列風(fēng)電增速箱這四家企業(yè)及國(guó)內(nèi)其它一些齒輪制造企業(yè)正在進(jìn)行1.5MW,2MW風(fēng)電增速箱的開(kāi)發(fā)和5MW以及更大功率的風(fēng)電增速箱試生產(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。該軟件是在該所專業(yè)齒輪軟件基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的風(fēng)力發(fā)
電齒輪箱專用設(shè)計(jì)，計(jì)算分析和繪圖軟件集成了通用齒輪箱的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)同時(shí)考慮
了風(fēng)電機(jī)組齒輪箱的變載荷，高可靠性，增速傳動(dòng)等特點(diǎn)。軟件涵蓋了A(MA6006，AGvIA2101，IS06336及(B3480等標(biāo)準(zhǔn)具有齒輪，軸，軸承，鍵等主要零部件的設(shè)計(jì)，計(jì)算和分析等功能，可完成風(fēng)電載荷譜分析，當(dāng)量載荷計(jì)算軸承擴(kuò)展壽命計(jì)算等功能。利用該軟件鄭州機(jī)械研究所已完成了750kW，1OMW，1.5MW和2.0MW以及5.0MW齒輪箱的參數(shù)設(shè)計(jì)。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。
1.1.4存在問(wèn)題及展望
盡管我國(guó)風(fēng)電齒輪箱國(guó)產(chǎn)化工作近年來(lái)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步基本掌握了兆瓦級(jí)以下機(jī)組的設(shè)計(jì)制造技術(shù)并形成了600kW至800kW風(fēng)電增速箱的批量生產(chǎn)能力，但目前仍存在以下問(wèn)題：
1) 國(guó)內(nèi)缺乏基礎(chǔ)性的研究工作和基礎(chǔ)性的數(shù)據(jù)對(duì)國(guó)外技術(shù)尚未完全消化自
主創(chuàng)新能力不足。
2) 嚴(yán)重缺乏既掌握低速重載齒輪箱設(shè)計(jì)制造技術(shù)又了解風(fēng)電技術(shù)的人才，缺乏高水平的系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員。
3) 未完全掌握大型風(fēng)電增速箱的設(shè)計(jì)制造技術(shù)產(chǎn)品以仿制為主可靠性不高,
質(zhì)量穩(wěn)定性較差。掌握設(shè)計(jì)制造技術(shù)的企業(yè)數(shù)量較少無(wú)論是產(chǎn)品數(shù)量還是產(chǎn)品質(zhì)量都難以滿足市場(chǎng)需要。
4) 缺乏大型試驗(yàn)裝置及測(cè)試手段。
5) 缺乏行業(yè)資源共享，信息互通，共同發(fā)展的平臺(tái)和機(jī)制。
1.2論文的主要內(nèi)容
風(fēng)電齒輪箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。依據(jù)某型風(fēng)機(jī)所要求的技術(shù)匹配參數(shù)，選擇適當(dāng)?shù)凝X
輪傳動(dòng)方案，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行傳動(dòng)比分配與各級(jí)傳動(dòng)參數(shù)如模數(shù)，齒數(shù)，螺旋角
等的確定。通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)副的受力分析，依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行靜強(qiáng)度校核。
風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式主要有兩種：水平軸風(fēng)機(jī)；垂直軸風(fēng)機(jī)。目前市場(chǎng)上普遍應(yīng)用的均為水平軸風(fēng)力機(jī)。本文也主要參考水平軸的結(jié)構(gòu)形式。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，齒輪箱是一個(gè)重要的機(jī)械部件，其主要功能是將風(fēng)輪在風(fēng)力作用下所產(chǎn)生的動(dòng)力傳遞到發(fā)電機(jī)并使其得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。通常風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速較低，遠(yuǎn)達(dá)不到發(fā)電機(jī)發(fā)電要求的轉(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。
根據(jù)機(jī)組的總體布置要求，有時(shí)將與風(fēng)輪輪轂直接相連的傳動(dòng)軸(俗稱大軸)
與齒輪箱合為一體，也有將大軸與齒輪箱分別布置，其間利用漲緊套裝置或聯(lián)軸
節(jié)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)，本文選用后一種方案。為了增加機(jī)組的制動(dòng)能力，在齒輪箱的輸
出端設(shè)置剎車裝置，配合變槳距制動(dòng)裝置共同對(duì)機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合制動(dòng)。具體到齒輪箱其它部位諸如軸承，軸等，因?yàn)楹茈y用試驗(yàn)臺(tái)來(lái)驗(yàn)證齒輪箱各部分的可靠性。
第二章 齒輪參數(shù)的計(jì)算及強(qiáng)度校核
2.1 增速箱齒輪的設(shè)計(jì)參數(shù)
發(fā)電機(jī)額定功率：5000KW
總齒輪傳動(dòng)比： 97：1
額定功率時(shí)輸入轉(zhuǎn)速：12.1rpm
額定功率時(shí)輸出轉(zhuǎn)速：1173.7rpm
選用一級(jí)斜齒二級(jí)行星結(jié)構(gòu)
根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)規(guī)定進(jìn)行齒輪計(jì)算，按3倍功率計(jì)算靜強(qiáng)度，同時(shí)外齒輪制造精度不低于6級(jí)，齒面硬度HRC60~62（太陽(yáng)輪）和HRC56~58（行星輪），太陽(yáng)輪和行星輪材料用，滲碳淬火。
2.2 增速箱齒輪設(shè)計(jì)方案
根據(jù)提供的技術(shù)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)方案比較，總傳動(dòng)比i=97：1，采用兩級(jí)行星派生5.0MW風(fēng)電機(jī)組齒輪箱設(shè)計(jì)型傳動(dòng)，即兩級(jí)行星傳動(dòng)+高速軸斜齒輪傳動(dòng)。
傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖2.1所示：
圖2.1 5.0MW風(fēng)電機(jī)傳動(dòng)齒輪箱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
齒輪箱的傳動(dòng)分為三級(jí)，均采用斜齒輪。前兩級(jí)使用行星齒輪傳動(dòng)，第一級(jí)行星架作為輸入端，第二級(jí)的行星架與第一級(jí)的太陽(yáng)輪連接，走后由第三極的高速軸輸出。
傳動(dòng)比分配如表2.1所示：
表2.1 各級(jí)齒輪傳動(dòng)比分配
第一級(jí)
第二級(jí)
第三級(jí)
5.2
5.44
3.44
2.3齒輪參數(shù)計(jì)算
齒輪參數(shù)計(jì)算齒輪參數(shù)計(jì)算行星齒輪傳動(dòng)由于有多對(duì)齒輪同時(shí)參與嚙合承受載荷，要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)行星輪系各齒輪齒數(shù)必須要滿足一定的幾何條件：
（1）保證兩太陽(yáng)輪和系桿轉(zhuǎn)軸的軸線重合，即滿足同心條件:
（2.1）
（2）保證3個(gè)均布的行星輪相互間不發(fā)生干涉，即滿足鄰接條件:
（2.2）
（3）設(shè)計(jì)行星輪時(shí)，為使各基本構(gòu)件所受徑向力平衡，各行星輪在圓周上應(yīng)均勻分布或?qū)ΨQ分布。為使相鄰兩個(gè)行星輪不相互碰撞，必須保證它們齒頂之間在連接線上有一定問(wèn)隙。保證在采用多個(gè)行星輪時(shí)，各行星輪能夠均勻地分布在兩太陽(yáng)輪之間，即滿足安裝條件
（2.3）
式中 C為整數(shù)，裝配行星輪時(shí)，為使各基本構(gòu)件所受徑向力平衡，各行星輪在圓周上應(yīng)均勻分布或?qū)ΨQ分布。
保證輪系能夠?qū)崿F(xiàn)給定的傳動(dòng)比 ，即滿足傳動(dòng)比條件。當(dāng)內(nèi)齒圈不動(dòng)時(shí) （2.4）
式中：
——中心太陽(yáng)輪齒數(shù)；
——行星輪齒數(shù)；
——內(nèi)齒圈齒數(shù)；
——行星輪個(gè)數(shù)；
——齒頂高系數(shù)；
2.3.1低速級(jí)參數(shù)計(jì)算：
2.3.1.1 a-c級(jí)傳動(dòng)計(jì)算
計(jì)算和選取
根據(jù)公式: （2.5）
（2.6）
（2.7）
查表得機(jī)械手冊(cè)圖表的
/， 取
由公式2.4得
， 不滿足條件2.3
為了適應(yīng)變位需要，初選
由公式2.1得
，
計(jì)算，中心距，預(yù)計(jì)嚙合角，
選取壓力角 斜度角
由機(jī)械手冊(cè)查的 （2.8）
預(yù)選
估算中心距 （2.9）
計(jì)算 （2.10）
為了滿足齒輪精度要求 取
未變位時(shí)：
計(jì)算未變位中心距： （2.11）
初算中心距變位系數(shù)：
（2.12）
計(jì)算中心距并取圓整值：
取 （2.13）
實(shí)際中心距變位系數(shù)： （2.14）
計(jì)算嚙合角， 得 （2.15）
計(jì)算總變位系數(shù)： （2.16）
分配變位系數(shù)，查表得： （2.17）
2.3.1.2 c-b級(jí)傳動(dòng)計(jì)算
計(jì)算未變位時(shí)的中心距： （2.18）
計(jì)算中心距變動(dòng)系數(shù)： （2.19）
計(jì)算嚙合角： （2.20）
計(jì)算總變位系數(shù) ： （2.21）
計(jì)算 ： （2.22）
計(jì)算端面重合度：
（2.23）
計(jì)算縱向重合度： （2.24）
各齒輪的大小如表2.1所示：
表2.1 齒輪分度圓、基圓、齒頂圓、齒根圓直徑
分度圓直徑
基圓
齒頂圓
齒根圓
太陽(yáng)輪
605.90
568.33
673.772
570.80
行星輪
969.43
960.00
1041.142
938.23
內(nèi)齒圈
2593.24
2568.00
2543.03
2653.03
2.3.2中速級(jí)參數(shù)計(jì)算
2.3.2.1 a-c級(jí)傳動(dòng)計(jì)算
計(jì)算和選取
根據(jù)公式: （2.25）
（2.26）
(2.27)
查表得機(jī)械手冊(cè)圖表的
/， 取
由公式2.4得
， 滿足條件
由公式2.1得
， ,取
計(jì)算，中心距，預(yù)計(jì)嚙合角，
選取壓力角 斜度角
預(yù)選
估算中心距 （2.28）
計(jì)算 （2.29）
為了滿足齒輪精度要求 取
未變位時(shí)：
計(jì)算未變位中心距： （2.30）
初算中心距變位系數(shù)：
（2.31）
計(jì)算中心距并取圓整值：
取 （2.32）
實(shí)際中心距變位系數(shù)： （2.33）
計(jì)算嚙合角， 得 （2.34）
計(jì)算總變位系數(shù)： （2.35）
分配變位系數(shù)，查表得： （2.36）
2.3.2.2 c-b級(jí)傳動(dòng)計(jì)算
計(jì)算未變位時(shí)的中心距： （2.37）
計(jì)算中心距變動(dòng)系數(shù)： （2.38）
計(jì)算嚙合角： （2.39）
計(jì)算總變位系數(shù) ： （2.40）
計(jì)算 ： （2.41）
計(jì)算端面重合度：
（2.42）
計(jì)算縱向重合度： （2.43）
各齒輪的大小如表2.2所示：
表2.2 齒輪的分度圓、基圓、齒頂圓、齒根圓直徑
分度圓直徑
基圓
齒頂圓
齒根圓
太陽(yáng)輪
355.46
333.42
400.74
331.46
行星輪
597.82
560.75
642.876
573.596
內(nèi)齒圈
1583.40
1485.21
1539.22
1611.176
2.3.3高速級(jí)參數(shù)計(jì)算：
計(jì)算中心距： (2.44)
取
計(jì)算齒寬： (2.45)
按經(jīng)驗(yàn)公式
(2.46)
取
實(shí)際
計(jì)算變位系數(shù)： （2.47）
計(jì)算嚙合角： （2.48）
計(jì)算總變位系數(shù)： （2.49）
計(jì)算端面重合度：
（2.50）
計(jì)算縱面重合度： （2.51）
各齒輪的大小如表2.3所示：
表2.3 齒輪的分度圓、基圓、齒頂圓、齒根圓直徑
分度圓
基圓
齒頂圓
齒根圓
小齒輪
341.18
318.305
376.634
321.98
大齒輪
1169.77
1091.34
1190.962
1137.298
2.4 受力情況分析與強(qiáng)度校核
2.4.1 受力分析
行星齒輪傳動(dòng)的主要受力構(gòu)件有中心輪，行星輪，行星架，軸及軸承等。為進(jìn)行齒輪的強(qiáng)度計(jì)算，需要對(duì)行星輪以及太陽(yáng)輪進(jìn)行受力分析。當(dāng)行星輪數(shù)目為c。假定各套行星輪載荷均勻，只需分析其中任一套行星輪與中心輪的組合即可。通常略去摩擦力和重力的影響，各構(gòu)件在輸入轉(zhuǎn)矩的作用下傳力時(shí)都平衡，構(gòu)件問(wèn)的作用力等于反作用力。
根據(jù)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)受力分析公式，齒輪所受切向力，徑向力，軸向力分別為：
（2.52）
（2.53）
（2.54）
式中：——法面壓力角
——分度圓螺旋角
——主動(dòng)輪分度圓直徑
——表示額定轉(zhuǎn)矩按照上述公式計(jì)算低速級(jí)各個(gè)齒輪的受力
由于效率對(duì)強(qiáng)度校核的扭矩影響比較小，因而在下面的扭矩計(jì)算中不考慮效率的影響。
2.4.1低速級(jí)輸入扭矩計(jì)算：
（2.55）
太陽(yáng)輪切向力、徑向力、軸向力計(jì)算：
（2.56）
（2.57）
（2.58）
行星輪切向力、徑向力、軸向力計(jì)算：
查表機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第四卷第二版（35.2-24）得
使用系數(shù)
動(dòng)載系數(shù)：按手冊(cè)公式（35.2-12）
（2.59）
齒向載荷分布系數(shù)：查手冊(cè)表（35.2-28、29）
行星輪、太陽(yáng)輪：
齒圈：
齒間載荷分配系數(shù)：查手冊(cè)表（35.2-30）
行星輪、太陽(yáng)輪：
齒圈：
應(yīng)力修正系數(shù)，查圖(35.2-25)得:
太陽(yáng)輪行星輪 齒圈
重合度系數(shù)，按手冊(cè)(35.2-18)公式計(jì)算：
由于 （2.60）
螺旋角系數(shù)，按手冊(cè)(35.2-19)公式計(jì)算
（2.61）
各彎曲強(qiáng)度系數(shù)的數(shù)值如2.4表所示
表2.4 各彎曲強(qiáng)度系數(shù)
系數(shù)
太陽(yáng)輪
行星輪
齒圈
1.05
1.02
1.1
1
1
1.1
1
1
1.1
1.075
1.075
1.07
1.85
1.91
1.94
0.929
0.929
0.929
0.935
0.935
0.935
計(jì)算彎曲應(yīng)力：
太陽(yáng)輪：
（2.62）
（2.63）
行星輪：
（2.64）
（2.65）
滿足彎曲強(qiáng)度要求
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，按手冊(cè)（35.2-13）公式計(jì)算：
（2.66）
材料彈性系數(shù)，查手冊(cè)（35.2-15）查表得
接觸強(qiáng)度重合度系數(shù),按手冊(cè)（35.2-15）公式計(jì)算：
（2.67）
接觸強(qiáng)度螺旋角，按手冊(cè)（35.2-16）公式計(jì)算
（2.68）
齒面接觸強(qiáng)度齒間載荷分配系數(shù)，查手冊(cè)（35.2-30）表：
齒面接觸強(qiáng)度齒向載荷分布系數(shù)，
（2.69）
各接觸強(qiáng)度系數(shù)如表2.5所示：
表 2.5 各接觸強(qiáng)度系數(shù)
參數(shù)
太陽(yáng)輪
行星輪
齒圈
1.05
1.1
1.1
2.23
189.8
0.875
0.995
1
1
1.1
1.159
（2.70）
（2.71）
（2.72）
齒面接觸強(qiáng)度符合要求
2.4.2中速級(jí)輸入扭矩計(jì)算：
（2.73）
太陽(yáng)輪切向力、徑向力、軸向力計(jì)算：
（2.74）
（2.75）
（2.76）
行星輪切向力、徑向力、軸向力計(jì)算：
查表機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第四卷第二版（35.2-24）得
使用系數(shù)
動(dòng)載系數(shù)：按手冊(cè)公式（35.2-12）
太陽(yáng)輪 （2.77）
行星輪
齒圈
齒向載荷分布系數(shù)：查手冊(cè)表（35.2-28、29）
行星輪、太陽(yáng)輪：
齒圈：
齒間載荷分配系數(shù)：查手冊(cè)表（35.2-30）
行星輪、太陽(yáng)輪：
齒圈：
應(yīng)力修正系數(shù)，查圖(35.2-25)得:
太陽(yáng)輪行星輪 齒圈
重合度系數(shù)，按手冊(cè)(35.2-18)公式計(jì)算：
由于
（2.78）
螺旋角系數(shù)，按手冊(cè)(35.2-19)公式計(jì)算
（2.79）
各彎曲強(qiáng)度系數(shù)的數(shù)值如2.6表所示:
表2.6 各彎曲強(qiáng)度系數(shù)
1.375
1.375
1.375
1.08
1.02
1.12
1
1
1.1
1
1
1.1
1.075
1.075
1.075
2.17
2.1
2.1
0.782
0.782
0.782
0.942
0.942
0.942
（2.80）
（2.81）
太陽(yáng)輪
（2.82）
行星輪
（2.83）
滿足彎曲強(qiáng)度應(yīng)力要求
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，按手冊(cè)（35.2-13）公式計(jì)算：
（2.84）
材料彈性系數(shù)，查手冊(cè)（35.2-15）查表得
接觸強(qiáng)度重合度系數(shù),按手冊(cè)（35.2-15）公式計(jì)算：
（2.85）
接觸強(qiáng)度螺旋角，按手冊(cè)（35.2-16）公式計(jì)算
（2.86）
齒面接觸強(qiáng)度齒間載荷分配系數(shù)，查手冊(cè)（35.2-30）表：
齒面接觸強(qiáng)度齒向載荷分布系數(shù)，
（2.87）
各接觸強(qiáng)度系數(shù)如表2.6所示：
2.6表 各接觸強(qiáng)度系數(shù)
參數(shù)
A
B
C
1.05
1.2
1.1
2.24
189.8
0.879
0.995
1
1
1.1
1.159
（2.88）
太陽(yáng)輪彎曲應(yīng)力
（2.89）
行星輪彎曲應(yīng)力
（2.90）
滿足齒面接觸應(yīng)力要求
2.4.3高速級(jí)強(qiáng)度校核：
高速級(jí)輸入扭矩計(jì)算：
（2.91）
大齒輪切向力、徑向力計(jì)算：
（2.92）
（2.93）
行星輪切向力、徑向力計(jì)算：
查表機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第四卷第二版（35.2-24）得
使用系數(shù)
動(dòng)載系數(shù)：按手冊(cè)公式（35.2-12）
（2.94）
齒間載荷分配系數(shù)：查手冊(cè)表（35.2-30）
應(yīng)力修正系數(shù)，查圖(35.2-25)得:
重合度系數(shù)，按手冊(cè)(35.2-18)公式計(jì)算：
由于 （2.95）
螺旋角系數(shù)，按手冊(cè)(35.2-19)公式計(jì)算
（2.96）
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，按手冊(cè)（35.2-13）公式計(jì)算：
（2.97）
材料彈性系數(shù)，查手冊(cè)（35.2-15）查表得
接觸強(qiáng)度重合度系數(shù),按手冊(cè)（35.2-15）公式計(jì)算：
（2.98）
接觸強(qiáng)度螺旋角，按手冊(cè)（35.2-16）公式計(jì)算
（2.99）
齒面接觸強(qiáng)度齒間載荷分配系數(shù)，查手冊(cè)（35.2-30）表：
齒面接觸強(qiáng)度齒向載荷分布系數(shù)，
各接觸強(qiáng)度系數(shù)如表2.7所示：
2.7 表各接觸強(qiáng)度系數(shù)
1.375
0.73
1.174
0.99231
1.1
1
1.1
1
1
2.42
0.66
2.32
0.915
1.83
2.12
1.77
189.8
許用接觸應(yīng)力;
（2.100）
小齒輪接觸應(yīng)力:
（2.101）
大齒輪接觸應(yīng)力
（2.102）
滿足齒輪接觸應(yīng)力要求
齒輪彎曲區(qū)應(yīng)力:
（2.103）
（2.104）
小齒輪彎曲區(qū)應(yīng)力要求
（2.105）
大齒輪彎曲區(qū)應(yīng)力
（2.106）
滿足齒面彎曲區(qū)應(yīng)力
第三章 行星架的設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算
3.1.低速級(jí)行星架：
一級(jí)行星輪a-c中心距
連軸端行星壁厚：
取
非連軸端行星壁厚
取
連接板內(nèi)圓半徑
行星架外徑
一級(jí)行星架如圖3.1所示：
圖3.1一級(jí)行星架
3.1.2中速級(jí)行星架：
二級(jí)行星輪a-c中心距
連軸端行星壁厚：
取
非連軸端行星壁厚
取
連接板內(nèi)圓半徑
取
行星架外徑
第四章 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)與校核
在傳動(dòng)軸的初步設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于傳動(dòng)軸支撐和其他零件的位置，作用載荷等需要設(shè)計(jì)確定。首先可根據(jù)主軸傳遞扭矩初定出最小軸徑，再以此為基礎(chǔ)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核。
4.1 低速級(jí)傳動(dòng)軸尺寸參數(shù)計(jì)算與校核
4.1.1低速級(jí)傳動(dòng)軸尺寸參數(shù)計(jì)算
低速級(jí)傳動(dòng)軸經(jīng)上述計(jì)算，傳動(dòng)的功率轉(zhuǎn)速，齒輪寬度 。
因?yàn)閭鬟f的功率適中，并對(duì)重量及結(jié)構(gòu)尺寸無(wú)特殊要求，參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)。選用的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。
根據(jù)軸的直徑計(jì)算公式：
計(jì)算軸的最小直徑并加大3%用來(lái)考慮鍵槽的影響.
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得A=106~135，取A=118初定最小直徑
軸的結(jié)構(gòu)如圖4.1所示
圖4.1 低速軸零件圖
由上圖的知，低速級(jí)傳動(dòng)軸不長(zhǎng)，采用兩端螺釘固定方式。然后按軸上零件的安裝順序，確定軸各數(shù)據(jù)。
4.1.2低速級(jí)傳動(dòng)軸的強(qiáng)度校核
齒輪采用的是直齒，因此軸主要承受扭矩，其工作能力按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算。根據(jù)以上情況，可得低速級(jí)傳動(dòng)軸的受力簡(jiǎn)圖4.2：
圖4.2 低速軸受力圖
由上受力圖經(jīng)行軸的強(qiáng)度校核
扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為：
（4.1）
mm