增速器设计Word文档格式.docx
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济效益差，资源利用率低。
500KW以上的风电增速箱由于功率大，大转矩的特点，通常采用功率分流的行星传动。
常见结构有：
两级平行轴加一级行星和一级平行轴加两级级行星传动两种形式。
本文采用的是平行轴与行星轮系混合式齿轮箱。
传动方式简图
2.1.1增速器基本设计要求及设计步骤增速器齿轮箱的主要设计要求如表2.1所示。
表2.1原始设计要求
额定功率
1500KW
增速比
52~72
输出转速
1400~1600r/min
输入转速
24~35r/min
分度圆压力角
20°
模数
15~25
最大齿轮直径
1450mm
增速器设计步骤：
（1）根据传动装置的使用要求及工作特点确定传动形式为行星齿轮传动。
（2）确定行星传动的结构形式和选择传动方案。
（3）
确定出这个减速机
根据选定的电机的输入速度和经过减速机构减速后的输出速度，构的传动比范围。
输入速度：
24.78rpm
增速机构增速后的输出速度：
1544.1rpm
:
单级2K-H（NGW型）行
i=1544.1/24.78=62.3127
根据减速装置的用途和工作特点，行星传动的结构形式确定为
星传动机构。
确保其稳定性，行星轮数目为3，其传动比范围为：
iBH=2.1〜13.7。
由此，初
分配行星传动机构中行星轮级数。
根据工作条件需要，行星轮与转动电机之间需要留出足够的位置便于安放电机，并使
机构结构紧凑，安装方便，电机与行星轮之间采用斜齿圆柱齿轮连接。
行星轮机构初定为2级，每级传动比分配情况如下：
B
第一级：
iaH=5.2
第二级：
iaH=5.72.1.2传动方案及运动原理图
目前，国内生产的增速箱主要采用2K-H（KGW）型行星传动，行星架为输入端，太阳
轮为输入端。
其具有如下优点：
（1）行星架采用焊接结构，工艺简单，重量较轻。
（2）动力由行星轮系系杆输入，刚性好，符合风力发电机受力大、转矩大的特点。
（3）高速级和低速级分别采用行星架浮动和太阳轮浮动，简化了结构，使得结构更加的紧凑，均载效果好。
缺点:
功率太小，不适合大型风力发电场；
蓄能装置负担较大。
考虑到兆瓦级风力发电机大功率，结构紧凑、高可靠性等特点，结合中国船级社风力发电机组规范，本文采用的传动形式如图2.2.
增速器传动结构分为三级，前两级为行星轮系，第一级行星架为输入端，由第一级太阳轮传递至第二级行星架，由第二级太阳轮输出；
第三级采用斜齿轮平行轴轮系传动，直
接与电机相联。
此传动方案具有如下优点：
（1）低速级为行星传动，效率高，体积小，重量轻，结构简单，传递功率范围大，成功
实现了功率分流，轴向尺寸小，采用行星轮浮动，均载效果好，实现了大传动比；
（2）高速级为平行轴圆柱斜齿轮传动，合理分配了传动比，实现了平稳输出，降低了振
动。
2.2增速器整机设计
2.2.1第一级行星轮系传动设计及校核其装配条件
（1）计算齿轮基本参数
根据初定条件：
-b7
iaHZac
nw
初选：
Zc24
ZbZc1
乙Zc
（2）校验行星轮齿装配条件：
1）同心条件
为了保证中心轮和行星架轴线重合，各对啮合齿轮间的中心距必须相等。
而对于角度变位传动，应为
2）装配条件
足装配条件，否则，会出现行星齿轮无法装配的情况。
单排2K-H行星传动的装配条件为：
两中心轮的齿数之和应为行星轮数目的
整数倍，即ZaZcC27整数
3）邻接条件
保证相邻两行星轮的齿顶不相碰
18mm，按照技术要求查阅相关手册，确定第一级行星轮
表2.2第一级行星轮系参数
齿数
变位系数
齿顶圆
齿根圆
分度圆
螺旋角
第一级
中心轮
15
18
0.35
318.6
237.6
270
行星轮
24
-0.35
455.4
374.4
432
内齿圈
63
1149.975
1220.4
1134
2.2.2第二级行星轮系传动设计及校核其装配条件
根据初定条件
■b7
laHZa
ZbZc
乙乙
整数倍，即ZaZcC38整数
2asin他dac
%
14362120.3520
522.2mm
2a'
sin180678.96dac
满足邻接条件根据以上条件，系具体参数如表2.3.
初选模数为14mm，按照技术要求查阅相关手册，确定第二级行星轮
表2.3第二级行星轮系具体参数
变位系数
20
14
317.8
254.8
280
36
522.2
4592
504
92
1230.45
1285.2
1260
2.2.3第三级平行轴圆柱斜齿轮设计齿数分配如下：
具体参数如表2.4.
第
级
斜齿轮一
70
5.5
412.49
387.74
401.50
12o23'
10'
（右）
斜齿轮二
33
200.50
175.75
189.50
（左）
表2.4第三级平行轴斜齿轮参数
端面模数:
2.2.4行星齿轮具体结构的确定
（1）太阳轮的结构
为便于轴与齿轮之间的连接，本文将太阳轮制成齿轮轴的形式，并利用鼓形渐开线花
键实现与上一级行星架的连接，可使中心轮在一定范围内轻微摆动，实现均载。
如图2.3.
（2）行星轮的结构
由于风力发电机传动比较大，故本文中采取轴承安装在行星齿轮轴孔内的方式，以减
小传动的轴向尺寸，并使装配结构简化。
当一般壁厚度赴3m（m为模数）时，为改善轴承
受力情况，应使行星轮孔内两个轴承之间的距离最大，这样的装配形式也可使载荷沿齿宽
方向分布均匀。
在行星轮孔内装一个双列调心滚子轴承也可以减小载荷沿齿宽分布的不均匀性。
由于行星轮载荷较大，本文中采用了安装两个双列调心滚子轴承的方式，行星轮结
构如图2.3
图2.3行星轮结构
（3）行星架的结构
双臂分
行星架是行星传动中结构较复杂的一个重要零件。
常用行星架有双臂整体式、
离式和单臂式三种。
毛坯一般采用铸造、锻造和焊接等方法。
本文中采用了双臂整体式,毛坯选用铸钢材料ZG340-640,这种结构具有良好刚性。
2.3材料选择及强度校核
由于风力发电机组具有工作环境恶劣、受力情况复杂等特点。
因此，与一般传动机构相比，除了要满足机械强度条件外，还应满足极端温差条件下的一些机械特性，如低温抗脆性、低膨胀收缩率等。
对于传动部件而言，一般情况下不采用分体式结构或者焊接结构，齿轮毛坯尽可能采用轮辐轮缘整体锻件形式以提高承载能力。
齿轮采用优质合金钢锻造制
取毛坯己获得良好的力学特性。
表2.5列出本文所设计的增速器各传动部件的材料及力学性能。
表2.5各传动部件材料及力学性能
传动件
材料
热处理
接触强度
弯曲强度（MPa）
加工精度（MPa）
太阳轮
20CrMnTi
渗碳淬火，齿面硬度
56〜60HRC
1500
480
磨齿5级
42CrMo
调质，齿面硬度
HBS>
260
720
320
插齿6级
斜齿轮
2.3.1行星传动强度校核
在行星轮系传动中，太阳轮与行星轮间接触强度最大，故只需验证该啮合副齿轮接触
强度即可。
根据中国船级社风力发电机组规范，对各级行星轮系进行强度校核。
（1）第一级行星轮系
1）太阳轮与行星轮外啮合接触强度及弯曲强度校核：
太阳轮a和行星轮。
太阳轮a受到转矩：
行星轮c转矩:
111171
37057Nm
齿面接触疲劳强度
行星轮齿根弯曲疲劳强度
齿根弯曲疲劳强度
Fp
互KaKvKKYYfYSa282.05MPabmd
（2）第二级行星齿轮
I）太阳轮与行星轮外啮合接触强度校核：
太阳轮a和行星轮c的材料选用ZOCrMnTi,渗碳淬火，齿面硬度56一60HRC
查图，选取
Hlim1500MPa,Fllim480MPa。
参数选择方法与第一级类似。
齿面接触疲劳强度H:
太阳轮齿根弯曲疲劳强度
2T
bmdW
YYfYsa200.9MPa
2）行星轮与内齿圈弯曲强度校核内齿轮的材料选用
调质，齿面硬度HBSA260查手册，选取
Hlim720MPa,Fllim
320MPa
内齿圈齿根弯曲疲劳强度
互KaKvKKYYfYSa225MPabmd
2.3.2斜齿圆柱齿轮强度校核
56一60HRC，查阅手册，选取
材料选用20CrMnTi，渗碳淬火，齿面硬度
Him1500MPa,Filim480MPa
亠生0查手册得Zh2.5,Ze189.8/iMPa
Z1Z2
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