（优秀毕业全套设计）风力发电机偏航传动系统的设计与分析（整套下载）

方案二如图所示图四级行星齿轮传动此方案采用四级行星齿轮传动，由，得.，.，.，.，因为减速器传动比应越来越小，且减速器沿输出方向转速越来越小，而转矩越来越大，因此，此方案合理。

综上所述，选择方案二。

综合上述设计参数，此偏航减速器具有传递扭矩大传动比大径向尺寸受限立式安装工作环境恶劣等特点，本偏航减速器设计为立式四级渐开线齿轮行星传动。

电动机通过键传动与第级太阳轮相联，第传动级之间均采用渐开线花键联接，太阳轮与花键做成体式。

同时，为避免太阳轮磨损过快和便于调整轴向窜动量，上级太阳轮与下级花键间采用摩擦块相联。

为了节省材料和减少成本，四级内齿圈都与箱体分开制造，第二三级内齿圈螺钉和箱体连接在起，第四级内齿圈用螺栓和箱体连接在起。

四级行星齿轮传动采用脂润滑，输出轴与小齿轮为体式，输出轴的轴承采用脂润滑。

第章行星轮传动设计计算.方案设计根据传动比，选用四级型串联式结构，即。

第二级行星轮个数均选，第三四级行星轮个数选。

第二三四级太阳轮浮动，第二三级行星转架浮动并与下级浮动太阳轮用花键联接并传递扭矩。

齿轮箱传动采用压力角的直齿轮传动。

精度等级为外齿轮为级，内齿轮为级。

为提高齿轮承载能力，第二级行星齿轮传动均采用变位齿轮传动，外啮合，内啮合。

根据技术协议内容，太阳轮材料选用，渗碳淬火，表面硬度大于。

行星轮材料选用，渗碳淬火，表面硬度大于。

内齿轮材料选用，渗氮，表面硬度为。

输出轴材料选用。

.传动比分配减速器传动比的分配，由于单级齿轮减速器的传动比最大不超过，当总传动比要求超过此值时，应采用二级或多级减速器。

此时就应考虑各级传动比的合理分配问题，否则将影响到减速器外形尺寸的大小承载能力能否充分发挥等。

根据使用要求的不同，可按下列原则分配传动比使各级传动的承载能力接近于相等使减速器的外廓尺寸和质量最小使传动具有最小的转动惯量使各级传动中大齿轮的浸油深度大致相等。

多级减速器各级传动比的分配，直接影响减速器的承载能力和使用寿命，还会影响其体积重量和滑。

传动比般按以下原则分配使各级传动承载能力大致相等使减速器的尺寸与质量较小使各级齿轮圆周速度较小采用油浴润滑时，使各级齿轮副的大齿轮浸油深度相差较小。

低速级大齿轮直接影响减速器的尺寸和重量，减小低速级传动比，即减小了低速级大齿轮及包容它的机体的尺寸和重量。

增大高速级的传动比，即增大高速级大齿轮的尺寸，减小了与低速级大齿轮的尺寸差，有利于各级齿轮同时油浴润滑同时高速级小齿轮尺寸减小后，降低了高速级及后面各级齿轮的圆周速度，有利于降低噪声和振动，提高传动的平稳性。

故在满足强度的条件下，末级传动比小较合理。

减速器的承载能力和寿命，取决于最弱级齿轮的强度。

仅满足于强度能通得过，而不追求各级大致等强度常常会造成承载能力和使用寿命的很大浪费。

通用减速器为减少齿轮的数量，单级和多级中同中心距同传动比的齿轮般取相同参数。

按等强度设计比不按等强度设计的通用减速器约半数产品的承载能力可提高，和强度相比，各级大齿轮浸油深度相近是较次要分配的原则，即使高速级大齿轮浸不到油，由结构设计也可设法使其得到充分的润滑。

根据上述设计要求可知，该行星齿轮减速器传递功率高传动比较大工作环境恶劣等特点，故采用四级行星齿轮传动。

按各级行星齿轮传动齿面接触等强度的传动比分配原则进行分配，取.第级行星齿轮传动配齿数根据前面所选的传动比，按变位传动选配齿数。

从抗弯强度和必要的工作可靠性出发，取，由传动比条件可知取由装配条件可知满足条件，取为整数，满足条件计算行星轮齿数，取配齿结果。

初步计算齿轮主要参数按齿面接触强度初算小齿分度圆直径式中太阳轮分度圆直径算式系数，由于是般的钢制齿轮，直齿传动取对啮合副中小齿轮名义转矩使用场合系数，根据中的规定，选.计算接触强度的行星轮间载荷不均衡系数，根据表.，选.综合系数，根据表.，选.小齿轮齿宽系数，按表.选试验齿轮的接触疲劳极限，取齿数比，将各数值代入式中，解得按轮齿抗弯强度初算齿轮模数式中行星轮模数算式系数，直齿传动取.计算弯曲强度的行星轮间载荷不均衡系数，根据式.得.综合系数，见表.，选行星轮齿形系数，见图.，取.行星轮齿数，试验齿轮弯曲疲劳极限，将各数值代入中，解得取，则行星轮分度圆直径，与接触强度初算结果很接近，故初定，进行接触和弯曲疲劳强度计算。

中心距几何尺寸计算分度圆直径，节圆直径，基圆直径，齿顶圆直径，齿根圆直径计算结果如表。

表第级齿轮几何尺寸齿轮齿数变位系数分度圆直径基圆直径齿顶圆直径齿根圆直径中心距太阳轮行星轮.内齿轮.齿面疲劳强度校核外啮合齿面接触疲劳强度计算接触应力计算公式式中接触应力基本值行星轮接触强度安全系数太阳轮接触强度安全系数根据以上计算结果，外啮合的接触强度是满足强度要求的。

齿根弯曲疲劳强度齿根弯曲疲劳应力公式太阳轮弯曲应力基本值行星轮弯曲应力基本值太阳轮弯曲应力行星轮弯曲应力太阳轮抗弯强度安全系数行星轮抗弯强度安全系数内啮合齿面接触疲劳强度这里只计算内齿轮，计算公式同前，内齿轮的接触应力基本值内齿轮的接触应力内齿轮的接触强度安全系数根据以上计算结果，内齿轮的接触强度是满足要求的。

齿根弯曲疲劳强度这里只计算内齿轮，计算公式同前，内齿轮弯曲应力基本值内齿轮弯曲应力内齿轮的弯曲强度安全系数根据以上计算结果，内齿轮的弯曲强度能满足要求。

第级行星轮轴强度计算由于行星轮轴只受到剪切作用，故可以按销轴的剪切强度进行校核。

已知行星轮轴的材料为钢，所受的横向力.则行星轮轴所受的剪切应力为根据查得行星轮轴的许用剪切应力故此行星轮轴强度满足。

第级花键强度计算花键类型圆柱直齿渐开线花键，采用度平齿根，标准压力角。

主要优点受载时齿上有径向力，能起自动定心作用，强度高，寿命长，加工容易。

表内花键参数表项目代号数值齿数模数压力角公差等级与配合类别.表外花键参数表项目代号数值齿数模数压力角公差等级与配合类别.第级轴承校核风力发电机常年在野外工作，工况条件比较恶劣，温度湿度和轴承载荷变化很大，风速最高可达，有冲击载荷，因此要求轴承有良好的密封性能和润滑性能耐冲击长寿命和高可靠性，发电机在级风时就要启动，并能跟随风向变化，所以轴承结构需要进行特殊设计以保证低摩擦高灵敏度，大型偏航轴承要求外圈带齿，因此轴承设计材料制造润滑及密封都要进行专门设计。

其轴承寿命公式为式中轴承寿命，小时基本额定动载荷当量动载荷对接触角时对接触角时，值可查表.寿命指数，球轴承，滚子轴承轴承转速.同时，又有式中太阳轮转速，行星轮转速，该级齿轮传动比行星轮及太阳轮的齿数比.经计算，至四级的太阳轮和行星轮转速依次为所选轴承型号为滚针轴承其相应的参数如下，查得型行星齿轮传动受力分析行星轮圆周力为单个行星轮作用在行星轮轴的力这里，转矩单位，长度单位，力的单位轴承受径向力代入数据计算将所有数值代入式，的所以该轴承寿命约.年。

.第二级行星齿轮传动配齿数根据前面所选的传动比，按变位传动选配齿数。

取，由传动比条件可知取。

由装配条件可知为整数，满足条件。

计算行星轮齿数，取。

配齿结果。

初步计算齿轮主要参数按齿面接触强度初算小齿分度圆直径式中太阳轮分度圆直径算式系数，由于是般的钢制齿轮，直齿传动取对啮合副中小齿轮名义转矩使用场合系数，根据中的规定，选.计算接触强度的行星轮间载荷不均衡系数，根据表.，选.综合系数，根据表.，选.小齿轮齿宽系数，按表.选试验齿轮的接触疲劳极限，取齿数比，将各数值代入式中，解得按轮齿抗弯强度初算齿轮模数式中行星轮模数算式系数，直齿传动取.计算弯曲强度的行星轮间载荷不均衡系数，根据式.得.综合系数，见表.，选行星轮齿形系数，见图.，取.行星轮齿数，试验齿轮弯曲疲劳极限，将各数值代入中，解得取，则行星轮分度圆直径，与接触强度初算结果很接近，故初定，进行接触和弯曲疲劳强度计算。

中心距几何尺寸计算分度圆直径，节圆直径，基圆直径，齿顶圆直径，齿根圆直径计算结果如表表第二级齿轮几何尺寸齿轮齿数变位系数分度圆直径基圆直径齿顶圆直径齿根圆直径中心距太阳轮行星轮.内齿轮.齿面疲劳强度校核外啮合齿面接触疲劳强度计算接触应力计算公式式中接触应力基本值行星轮接触强度安全系数太阳轮接触强度安全系数根据以上计算结果，外啮合的接触强度是满足强度要求的。

齿根弯曲疲劳强度齿根弯曲疲劳应力公式太阳轮弯曲应力基本值行星轮弯曲应力基本值太阳轮弯曲应力行星轮弯曲应力太阳轮抗弯强度安全系数行星轮抗弯强度安全系数.内啮合齿面接触疲劳强度这里只计算内齿轮，计算公式同前，内齿轮的接触应力基本值内齿轮的接触应力内齿轮的接触强度安全系数以上计算结果，内齿轮的接触强度是满足要求的。

齿根弯曲强度这里公计算内齿轮，计算公式同前，内齿轮弯曲应力基本值内齿轮弯曲应力内齿轮的弯曲强度安全系数根据以上计算结果，内齿轮的弯曲强度能满足要求。

第二级行星轮轴计算由于行星轮轴只受到剪切作用，故可以按销轴的剪切强度进行校核。

已知行星轮轴的材料为钢，所受的横向力.则行星轮轴所受的剪切应力为根据查得行星轮轴的许用剪切应力故此行星轮轴强度满足。

第二级输出端花键副表内花键参数表项目代号数值齿数模数压力角公差等级与配合类别.表外花键参数表项目代号数值齿数模数压力角公差等级与配合类别.第二级轴承校核所选轴承型号为滚针轴承其相应的参数如下，查得型行星齿轮传动受力分析行星轮圆周力为单个行星轮作用在行星轮轴的力这里转矩单位，长度单位，力的单位。

轴承受径向力代入数据计算将所有数值代入式，的所以该轴承寿命约.年。

.第三级行星齿轮传动配齿数根据前面所选的传动比，按变位传动选配齿数。

从抗弯强度和必要的工作可靠性出发，取，由传动比条件可知取。

由装配条件可知为整数，满足条件。

计算行星轮齿数，取。

。

配齿结果。

初步计算齿轮主要参数按齿面接触强度初算小齿分度圆直径式中太阳轮分度圆直径算式系数，由于是般的钢制齿轮，直齿传动取对啮合副中小齿轮名义转矩使用场合系数，根据中