机械设计课程设计--工业091

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1、机械设计课程设计风能发电传动系统设计增速齿轮箱的结构设计图2-1水平轴式风力发电装置的结构简图[1]大型风能发电机基本上都为水平轴式，它基本上包括叶片、轮毂(与叶片合称叶轮)、机舱罩、齿轮箱、发电机、塔架、基座、控制系统、制动系统、偏航系统、液压装置等（见图3-2）。其工作原理是:当风流过叶片时，由于空气动力的效应带动叶轮转动，叶片装在轮毂上，通过轮毂与主轴联接。主轴是低速轴，它与增速齿轮箱相连，经由增速齿轮箱将转速提高后输出到高速轴，高速轴带动发电机发电。风电齿轮箱订货技术条件中规定的各技术参数为[41]：a)额定输入功率:725KW,825KW,925kWb)额定输入转速:22.

2、55r/minc)额定输出转速:1520r/mind)传动比:67.4±0.25e)效率:≥96%f)旋转方向(从低速端看):顺时针g)工作温度:≤80℃52h)噪声:≤85dB(A)i)振动:≤30µmj)齿轮箱重量:约6400kgk)叶轮重量:约14100kgl)叶轮轴向推力(max):440kNm)叶轮重心到低速轴端面距离:792mmn)使用场合系数Ka:≥1.3o)弯曲安全系数SF:≥1.7p)接触强度安全系数SH:≥1.5增速齿轮箱结构设计方案在确定齿轮箱的结构时，有多方面的因素需要考虑。首先要明确设计对象即该齿轮箱的各项技术参数要求；其次从技术、经济角度加以比较；另外还要

3、考虑其使用环境的特殊性，鉴于机舱空间狭小、工作环境距离地面较远等因素，要求齿轮箱结构简单，安装、拆卸以及维护方便。总之，要在满足风电机组传动要求的同时，使齿轮箱结构达到最优化。要求具有大传动比，因此选择一级行星和两级平行轴结构或者两级行星和一级平行轴结构，为提高制动性能，采用输入轴分体式。方案1、方案2：一级行星和两级平行轴结构图2-2和图2-3都是一级行星和两级平行轴齿轮箱的结构简图。两种结构各有优劣，图2-2的结构便于组件的独立拆卸，但整机体积较大，所需的安装空间也较大；相比较而言，图2-3的结构更为紧凑，可以在空间狭小的机舱内使用，但在独立拆卸方面明显不如前者方便。这两种结构都

4、是先由低速轴带动行星架转动，再由行星轮带动中心轮，在机构运行过程中行星架和行星轮始终处于旋转状态，不仅加速其耗损，能量损失也更大。同时行星轮要与两个中心轮不断啮合，由啮合摩擦而损失的能量是不可忽视的，这些能量损耗无疑会降低整机的效率，加速轮齿的损坏，自然也就降低了整机的稳定性和可靠性，事故率和维修率都会比较高。方案3：两级行星和一级平行轴结构图2-4是两级行星和一级平行轴齿轮箱的结构简图。显然，这样的结构过于复杂，运行过程中同时有两副行星架在转动，啮合的齿轮面更多，摩擦损耗更大，不仅能量损耗大，而且产生的噪音也更大。运行中行星轮难以保证均载，这些都增大了损毁率和事故率。而且，行星架的

5、加工难度大，无形中增加了成本。52.2方案1结构简图方案3结构简图方案2结构简图52分成九组第一组：额定输入功率:725KW；第一方案第二组：额定输入功率:725KW；第二方案第三组：额定输入功率:725KW；第三方案第四组：额定输入功率:825KW；第一方案第五组：额定输入功率:825KW；第二方案第六组：额定输入功率:825KW；第三方案第七组：额定输入功率:925KW；第一方案第八组：额定输入功率:925KW；第二方案第九组：额定输入功率:925KW；第三方案要求：1强度计算说明书2、Solidege三维设计3、装配图一份52目录第一章绪论51.1课题研究的目的和意义51.2大

6、型风机增速齿轮箱设计国内外概况51.3本课题研究的主要内容5第二章风能发电传动系统分析比较52.1增速齿轮箱的结构设计52.1.1增速齿轮箱的结构形式52.2增速齿轮箱结构设计方案52.2.1结构设计方案的比较52.3计算传动装置的运动和动力参数52.3.1分配传动比52.3.2齿轮组的结构组成和运动参数设计5第三章传动系统载荷计算及三维设计53.1一级传动斜齿轮的计算：53.1.1.选定精度等级、材料及齿数53.1.2按齿面接触强度设计53.1.3按齿根弯曲强度设计53.1.4几何尺寸计算53.2二级传动斜齿轮的计算：53.2.1选定精度等级、材料及齿数53.2.2按齿面接触强度设

7、计53.2.3按齿根弯曲强度设计53.2.4几何尺寸计算53.3行星齿轮的计算53.3.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数53.3.2按齿面接触强度设计53.3.3按齿根弯曲强度设计53.3.4几何尺寸计算53.4行星轴的设计计算53.4.1行星轴材料的选择和各轴段直径的确定53.4.2轴的强度校核53.5太阳轮一级斜齿轮轴的设计计算：53.5.1求该轴上的功率转速和转矩53.5.2求作用在齿轮上的力53.5.3轴的结构设计53.5.4轴上的载荷与计算5