风力发电机的增速齿轮箱的设计
3）材料选择为20CrMnMo,热处理应为淬火。 4）初选小齿轮齿数为Z7=25，大齿轮Z6=98。 5）初选螺旋角?=14°。 （2）按齿面接触强度设计
d1t?321)确定公式内各计算数值 2)计算
圆周速度V=16.47m/s
2ktT1??1?zhze?.????d?a??????H?
计算齿宽b及模数m。b=179.872. m=8.73. h=19.64
计算纵向重合度?B=1.586
计算载荷系数k?kAkVkH?kH?=1.433
据实际的载荷系数，分度圆的直径得：d1=264.75mm 2.中间轴上的齿轮设计
输入功率p2=1594.589KW，小齿轮的转速为357.046r/min。传动比i=4.5224,传递的转矩T1=4.265?107N.mm，使用寿命为20年。 （1）选定齿轮类型，精度等级，材料及齿轮
1）选择斜齿圆柱齿轮。
2）齿轮精度等级为5级精度。
3）材料选择为20CrMnMo,热处理应为淬火。 4）初选小齿轮齿数为Z5=23，大齿轮Z4=104。 5）初选螺旋角?=10° （2）按齿面接触强度设计
d1t?31)确定公式内各计算数值 2)计算
2ktT1??1?zhze?.????d?a??????H?2
圆周速度V=6.432m/s
计算齿宽b及模数m。b=275.22. m=14.73. h=33.145 计算纵向重合度?B=1.0317
计算载荷系数k?kAkVkH?kH?=1.4121
据实际的载荷系数，分度圆的直径得：d1=407.628mm 高速轴上的一对齿轮系参数为：
mn?10,??14,Z7?26,Z6?102,d7?268.12,d6?1051.88,中心距a?660,B1?225,B2?215?
中间轴上的一对齿轮的参数为：
mn?16,??10,Z5?25,Z4?113,d5?406.16,d4?1835.84,中心距a?1121,B1?335,B2?325
?
（论文）
2．3受力分析与静强度校核
2．3．1受力分析
行星齿轮传动的主要受力构件有中心轮、行星轮、行星架、轴及轴承等。为进行齿轮的强度计算，需要对行星轮以及太阳轮进行受力分析。当行星轮数目为3。假定各套行星轮载荷均匀，只需分析其中任一套行星轮与中心轮的组合即可。通常略去摩擦力和重力的影响，各构件在输入转矩的作用下平衡，构件间的作用力等于反作用力。
图6行星齿轮受力分析
行星架输入功率为T1，太阳轮输出功率为a，增速传动比为i，太阳轮节圆直径为dl，根据斜齿圆柱齿轮传动受力分析公式，齿轮所受切向力、径向力、轴向力分别为：
Ft?2000T1/d1?2000T2/d2 Fr?Ft?tan?n/cos?Fa?Ft?tan?T
式中：?n—法面压力角；
?—分度圆螺旋角。
得到各个齿轮的受力结果如表2所示。
风力发电机的增速齿轮箱的设计
表2
2．3．2低速级外啮合齿面静强度计算
依据要求，按3倍额定功率计算静强度。(因其余啮合齿轮副的计算步骤、结论与此相似，在此，仅以低速级外啮合为例。) ①载荷 ：Fcal?2000Tmaxd
式中：Fcal——计算切向载荷，N；
d——轮齿分度圆直径，mm； ——最大转矩，N·m
②修正载荷系数
Tmax因已按最大载荷计算，取使用系数KA=l。 ③计算安全系数：SH??HlimZNTZW
?Hst2N/mm 式中：?Hst——静强度最大齿面应力，
?Hst?ZHZEZ?Z?Fcalu?1d1buKVKH?K? ∴SH?1.041?1，符合要求。
2．4本章小结
依据技术指标，综合行星传动与平行轴传动的有点，选取两级行星派生型传动，采用
太阳轮浮动的均载机构，计算确定了齿轮箱各级传动的参数。对行星传动进行受力分析，得出各级传动齿轮的受力结果。依据标准，进行静强度校核，结果符合安全要求。
（论文）
3传动轴和箱体的设计
3.1高速轴的设计
(1)最小轴直径的设计d?A3（A=105~115）
n功率P=1562.857KW，转速n=1399.013r/m，A取110。
所以d=114.12mm。又根据发电机的功率选择， 所以d=120mm （2）结构设如下
P
3.2低速轴的设计
最小轴直径的设计d?A03 ?取4n?1???所以d=308.14mm。根据轴承精度选择， 所以外径d=320mm，内径d1=160mm。
P3.3中间轴的设计
（1）最小轴直径的设计d?A3Pn
功率P=1594.589KW，转速n=357.046r/m。 所以d=181.15mm。又根据调心滚子轴承选择， 所以d=200mm （2）结构设如下：
风力发电机的增速齿轮箱的设计
3.4箱体
箱体是齿轮箱的重要零件，它承受来自风轮的作用力和齿轮传动时产生的反力。箱体必须有足够的刚性去承受力和力矩的作用，防止变形，保证传动质量。箱体的设计应按照风力发电机组动力传动的布局、加工和装配、检查以及维护等要求来进行。应注意轴承支撑和机座支撑的不同方向的反力及其相对值，选取合适的支撑结构和壁厚，增设必要的加强筋。筋的位置须与引起箱体变形的作用力的方向相一致。箱体的应力情况十分复杂且分布不均，只有采用现代计算方法，如有限元、断裂力学等辅以模拟实际工况的光弹实验，才能较为准确的计算出应力分布情况。利用计算机辅助设计，可以获得与实际应力十分接近的结果。采用铸铁箱体可发挥其减震性，易于切削加工等特点，适于批量生产。常用的材料有球墨铸铁和其他高强度铸铁。设计铸造箱体时应避免壁厚突变，减小壁厚差，以免产生缩孔和疏松等缺陷，用铝合金或其他轻合金制造的箱体，可使其重量较铸铁轻20%-30%，但从另一个角度考虑，轻合金铸造箱体，降低重量的效果并不显著。这是因为轻合金铸件的弹性模量较小，为了提高刚性，设计时常需加大箱体的受力部分的横截面积，在轴承座处加装钢制轴承套，相应部分的尺寸和重量都要加大。目前除了较小的风力发电机尚用铝合金箱体外，大型风力发电机应用轻铝合金铸件箱体已不多见。单件小批量生产时，常采用焊接或焊接与铸造相结合的箱体。为减少机械加工过程中和使用中的变形，防止出现裂纹，无论是铸造或是焊接箱体均应进行退火，时效处理，以消除内应力。为了便于装配和定期检查齿轮的啮合情况，在箱体上应设有观察窗。机座旁一般设有连体吊钩，供起吊整台齿轮箱用。