便攜式行李箱創(chuàng)新設(shè)計(jì)

1、頁(yè)腳機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：題目：5MW風(fēng)電機(jī)組齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)方案風(fēng)電機(jī)組齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)方案專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班級(jí)：七班班級(jí)：七班學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)：1153010707、1153010723、11530107201153010729、1153010721：智群、吳波、黃良偉、勇杰、徐志強(qiáng)：智群、吳波、黃良偉、勇杰、徐志強(qiáng)瀟湘學(xué)院瀟湘學(xué)院頁(yè)腳2014年11月11日目錄目錄一、工作原理一、工作原理 3二、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)二、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 4三、設(shè)計(jì)要求三、設(shè)計(jì)要求 5四、設(shè)計(jì)方案四、設(shè)計(jì)方案 5五、數(shù)據(jù)匯總并繪圖五、數(shù)據(jù)匯總并繪圖 11六、設(shè)計(jì)體會(huì)六、

2、設(shè)計(jì)體會(huì) 12七、參考文獻(xiàn)七、參考文獻(xiàn) 13頁(yè)腳一、工作原理一、工作原理保證能源供應(yīng)是人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的最重要條件之一。當(dāng)今世界，能源與環(huán)境問題并列成為人類社會(huì)共同面臨的重大挑戰(zhàn)，影響著人類社會(huì)發(fā)展的進(jìn)程與未來(lái)。緩解能源危機(jī)、開發(fā)可再生能源、 實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展成為世界各國(guó)能源發(fā)展戰(zhàn)略的重大舉措。 風(fēng)電作為可再生能源中現(xiàn)階段能大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的重要類別， 近年來(lái)在世界各國(guó)發(fā)展迅速， 丹麥和德國(guó)等風(fēng)電開發(fā)利用較好的歐洲國(guó)家計(jì)劃在2020年左右風(fēng)力發(fā)電量占到其國(guó)總發(fā)電量的20%甚至更多。我國(guó)風(fēng)電具有大規(guī)模發(fā)展的前景，我國(guó)可開發(fā)的風(fēng)力資源至少有10億千瓦，而我國(guó)目前的風(fēng)電裝機(jī)容量不到全國(guó)總裝

3、機(jī)容量的0.8%。隨著風(fēng)力發(fā)電的迅速發(fā)展，陸地風(fēng)力發(fā)電的一些問題，如占用土地、影響自然景觀、噪音、對(duì)周圍居民生活帶來(lái)不便等，逐漸暴露出來(lái)。由于海上風(fēng)況整體優(yōu)于陸地，隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，海上風(fēng)電受到了人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注， 并逐漸成為風(fēng)電開發(fā)利用一個(gè)重要組成部分， 歐洲已呈現(xiàn)出將風(fēng)電機(jī)組從陸地移向近海的趨勢(shì)。我國(guó)擁有18000km以上的海岸線，同時(shí)邊緣海中島嶼5000多個(gè)，風(fēng)能資源極其豐富，其中，沿海水深2-15米近海區(qū)域的風(fēng)力資源可開發(fā)儲(chǔ)量有7.5億千瓦、是陸地風(fēng)力資源的3倍，而且靠近我國(guó)的用電負(fù)荷中心。開發(fā)近海風(fēng)電有利于實(shí)現(xiàn)我國(guó)能源發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)，是實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展的

4、重大舉措。要想開發(fā)好海上風(fēng)電，首先要開發(fā)出好的海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。而作為海上風(fēng)電機(jī)組整機(jī)設(shè)計(jì)中最初的一個(gè)流程， 傳動(dòng)鏈設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)結(jié)果的好壞將直接導(dǎo)致整個(gè)設(shè)計(jì)的成敗，是對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)結(jié)果影響最大的一個(gè)環(huán)節(jié)。機(jī)械連接與功率傳遞水平軸風(fēng)機(jī)槳葉通過齒輪箱及其高速軸與萬(wàn)能彈性聯(lián)軸節(jié)相連,將轉(zhuǎn)矩傳遞到發(fā)電機(jī)的傳動(dòng)軸,此聯(lián)軸節(jié)應(yīng)按具有很好的吸收阻尼和震動(dòng)的特性， 表現(xiàn)為吸收適量的徑向、軸向和一定角度的偏移，并且聯(lián)軸器可阻止機(jī)械裝置的過載。二、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)二、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)1891年，丹麥人首先發(fā)明風(fēng)電機(jī)組，到如今已經(jīng)有一百二十三年的歷史，而作為風(fēng)電機(jī)組的重要組成部分，風(fēng)電齒輪箱的發(fā)展尤為迅速。時(shí)至今日，國(guó)外主流風(fēng)電機(jī)組已達(dá)到

5、兆瓦級(jí)，其中丹麥已達(dá)到3MW，美國(guó)為1.5MW，而最高為5MW機(jī)組已于2006初在德國(guó)投入試運(yùn)行。頁(yè)腳圖圖1全球鳳電累稅裝機(jī)容量及增長(zhǎng)率全球鳳電累稅裝機(jī)容量及增長(zhǎng)率由于我國(guó)在商業(yè)化大型風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)上起步較晚， 技術(shù)上較歐美等風(fēng)能技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家存在巨大差距。截至2010年，我國(guó)風(fēng)電機(jī)組1MW以下的機(jī)組占總裝機(jī)容量的70%，1MW2MW之間的風(fēng)電機(jī)型卻只占36%，2MW以上機(jī)型更少，僅占10%。根據(jù)國(guó)家發(fā)改委規(guī)劃，我國(guó)未來(lái)的風(fēng)電新增裝機(jī)將以15MW、2MW機(jī)型為主，1MW以下機(jī)型所占比重將逐漸降低。頁(yè)腳綜上所述，國(guó)現(xiàn)狀是：有豐富的資源，卻嚴(yán)重缺乏大功率風(fēng)電機(jī)型。所以本課題設(shè)計(jì)一款5MW的大功率風(fēng)電

6、機(jī)型。三、設(shè)計(jì)要求三、設(shè)計(jì)要求1、傳動(dòng)效率高；2、工作可靠性高；3、結(jié)構(gòu)緊湊；4、使用壽命長(zhǎng)；5、達(dá)到發(fā)電機(jī)發(fā)電所要求的轉(zhuǎn)速；6、能在惡劣的環(huán)境下工作；四、設(shè)計(jì)方案四、設(shè)計(jì)方案1.1增速齒輪箱方案選擇增速齒輪箱方案選擇方案一：兩級(jí)行星方案一：兩級(jí)行星+ +一級(jí)平行軸圓柱齒輪傳動(dòng)一級(jí)平行軸圓柱齒輪傳動(dòng)1-嶼祚碎無(wú)再頁(yè)腳方案二：一級(jí)行星方案二：一級(jí)行星+ +兩級(jí)平行軸圓柱齒輪傳動(dòng)兩級(jí)平行軸圓柱齒輪傳動(dòng)頁(yè)腳行星傳動(dòng)的以下優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)效率高，體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，傳遞功率圍大，使功率分流；合理使用了嚙合；共軸線式的傳動(dòng)裝置，使軸向尺寸大大縮小而；運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、抗沖擊和振動(dòng)能力較強(qiáng)。在具有上述特

7、點(diǎn)和優(yōu)越性的同時(shí)，行星齒輪傳動(dòng)也存在一些缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)形式比定軸齒輪傳動(dòng)復(fù)雜；對(duì)制造質(zhì)量要求高：由于體積小、散熱面積小導(dǎo)致油溫升高，故要求嚴(yán)格的潤(rùn)滑與冷卻裝置。這兩種行星傳動(dòng)與平行軸傳動(dòng)相混合的傳動(dòng)形式，綜合了兩者的優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過方案比較，經(jīng)過方案比較，5MW 齒輪箱采用方案一：一級(jí)行星齒輪箱采用方案一：一級(jí)行星+ +兩級(jí)平行軸的傳動(dòng)兩級(jí)平行軸的傳動(dòng)方案方案。為補(bǔ)償不可避免的制造誤差， 行星傳動(dòng)一般采用均載機(jī)構(gòu)， 均衡各行星輪傳遞的載荷，提高齒輪的承載能力、嚙合平穩(wěn)性和可靠性，同時(shí)可降低對(duì)齒輪的精度要求，從而降低制造成本。對(duì)于具有三個(gè)行星輪的傳動(dòng)，常用的均載機(jī)構(gòu)為基本構(gòu)件浮動(dòng)。由于太陽(yáng)輪重量輕，慣性小

8、，作為均載浮動(dòng)件時(shí)浮動(dòng)靈敏，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，被廣泛應(yīng)用于中低速工況下的浮動(dòng)均載，尤其是具有三個(gè)行星輪時(shí)，效果最為顯著。設(shè)計(jì)齒輪箱的輸入轉(zhuǎn)速為12.1rpm,輸出轉(zhuǎn)速為1173.7rpm，轉(zhuǎn)動(dòng)比轉(zhuǎn)動(dòng)比1：97，由于增速比較大，按照此轉(zhuǎn)動(dòng)比，齒輪箱的結(jié)構(gòu)形式可設(shè)計(jì)為：一級(jí)行星傳動(dòng)+兩級(jí)平行軸傳動(dòng)。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Z1+2Z2=Z3(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(Zi+Z2)sinl80/KZ2+2ha(3)設(shè)計(jì)行星輪時(shí)，為使各基本構(gòu)件

9、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， 在連接線上有一定間隙。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，即滿足安裝條件頁(yè)腳(Z1+Z3)/K=cC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。(4)保證輪系能夠?qū)崿F(xiàn)給定的傳動(dòng)比iIH,即滿足傳動(dòng)比條件。當(dāng)齒圈不動(dòng)時(shí)有Z1中心太陽(yáng)輪齒數(shù);Z2行星輪齒數(shù)；Z3齒圈齒數(shù)；K行星輪個(gè)數(shù)；傳動(dòng)比分配情況如下：行星輪傳動(dòng)比：i=6.8二級(jí)平行軸總傳動(dòng)比I=97/6.8=14.261.2行星輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)行星輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選

10、取螺旋角7.5度,壓力角22.5度。1、配齒計(jì)算Zi1+b6.8iZaZ179bZ0.5x(z-Z)-74Cba2、中心距與模數(shù)設(shè)計(jì)為了計(jì)算輸入轉(zhuǎn)矩，需要先得到輸入功率，而輸出功率已知，則先要算出總的傳動(dòng)效率n,設(shè)nxn2n3n4分別為一級(jí)行星輪傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、軸承、彈性聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率，查表得n1=0.98,n2=0.97,n3=0.99,n4=0.97則n=nnnn=0.86,P二P/n=5.811234P輸入轉(zhuǎn)矩T955095504585578.514585578.51N-mm1n nixz1anw取Z31,即C=70。a頁(yè)腳設(shè)載荷不均勻系數(shù)Kc=1,(太陽(yáng)輪浮動(dòng)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表取Kc

11、=1)。428.45mm模數(shù)m=8.04,取m=10nZ+Znac中心距a=m（Z+Z）/cos/cosp=524.53524.53mm2 2nac3、幾何尺寸計(jì)算d=Zm=310mmaand=Zm=1790mmbbnd=Zm=740mmbbn13兩級(jí)平行軸傳動(dòng)設(shè)計(jì)兩級(jí)平行軸傳動(dòng)設(shè)計(jì)1.3.1參數(shù)設(shè)計(jì)1兩級(jí)平行軸的總傳動(dòng)比：i=ii=14.2623令i=1.2i，得i=3.31,i=4.3123232.各軸轉(zhuǎn)速n=ni=82.281o行n=ni=354.63354.63211n=ni=1173.73223.各軸輸入轉(zhuǎn)矩P=P耳=4585.59x0.98=4493.89KW1001頁(yè)腳P=Pn=

12、4493.894493.89x0.970.97x0.990.99=4315.474315.47KM2112P=Pn=4315.47x0.97x0.99=4144.15KM32234.各軸輸入轉(zhuǎn)矩T=95509550 xP/ /n=521592.7N.m111T=95509550 xP/ /n=110213.3N.m222T=9550 xP/n二33419.5N.m3331.4.2 第一級(jí)齒輪傳動(dòng)參數(shù)計(jì)算第一級(jí)齒輪傳動(dòng)參數(shù)計(jì)算1初選小齒輪齒數(shù)Z=31,大齒輪齒數(shù)Z2二iXZ=133.6,取Z2=1342.初選螺旋角13=143.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)mm/雖3： YyYyn3申Z283怯Hd1a

13、F由齒面接觸疲勞強(qiáng)度法面模數(shù)小于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算法面模數(shù),取m=8滿足接觸疲勞強(qiáng)度，但為了同時(shí)滿足彎曲疲勞強(qiáng)度，需按彎曲疲勞強(qiáng)度算來(lái)計(jì)算分度圓直徑。d d=zm=248248mm11d d=zm=10721072mm221.4.3 第二級(jí)齒輪傳動(dòng)參數(shù)計(jì)算第二級(jí)齒輪傳動(dòng)參數(shù)計(jì)算1初選小齒輪齒數(shù)Z1=31,大齒輪齒數(shù)Z2=iiXZi=102.6，取Z2=1032.初選螺旋角3=143.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)mm3盒nV申Z283laJ*d1aF由齒面接觸疲勞強(qiáng)度法面模數(shù)小于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算法面模數(shù),取m=7滿足接觸疲勞強(qiáng)度，但為了同時(shí)滿足彎曲疲勞強(qiáng)度，需按彎曲疲勞強(qiáng)度算來(lái)頁(yè)腳計(jì)算分度圓

14、直徑。d d=zm=217217mm11d d=zm=721721mm22頁(yè)腳五、數(shù)據(jù)匯總并繪圖五、數(shù)據(jù)匯總并繪圖齒輪齒輪模數(shù)模數(shù)齒數(shù)齒數(shù) mm分度圓直徑分度圓直徑 mm行星輪行星輪Za1031310Zb101791790Zc1074740第一級(jí)平第一級(jí)平行軸齒輪行軸齒輪Z1831248Z281341072第二級(jí)平第二級(jí)平行軸齒輪行軸齒輪Z1731217Z27103721六、設(shè)計(jì)體會(huì)六、設(shè)計(jì)體會(huì)智群參與總體設(shè)計(jì)，分配創(chuàng)新設(shè)計(jì)任務(wù)，積極輔導(dǎo)與監(jiān)督各成員完成設(shè)計(jì)任務(wù)。黃良偉參與創(chuàng)新設(shè)計(jì)的資料查閱、數(shù)據(jù)計(jì)算以及文檔編寫，在此次創(chuàng)新設(shè)計(jì)中與小組成員一起努力解決遇到的困難、 在一定的基礎(chǔ)上提高我們對(duì)機(jī)械

15、的認(rèn)識(shí)， 鞏固了學(xué)過的課程。吳波參與此次創(chuàng)新設(shè)計(jì)風(fēng)電機(jī)組齒輪的工作原理資料查詢，以及風(fēng)電機(jī)齒輪的數(shù)據(jù)計(jì)頁(yè)腳算以及設(shè)計(jì)方案的選取，在此次創(chuàng)新設(shè)計(jì)中與小組成員一起討論，相互合作，既完成了設(shè)計(jì)又鞏固了專業(yè)課程知識(shí)。徐志強(qiáng)參與了此次創(chuàng)新設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方案的選擇，方案一與方案二進(jìn)行了比較，對(duì)它們的原理進(jìn)行了分析，得出了其優(yōu)缺點(diǎn)，而最終選出了最終方案，在這次創(chuàng)新設(shè)計(jì)中我學(xué)會(huì)了很多，并且增多了與同學(xué)間的交流。勇杰參與了此次創(chuàng)新設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)匯總與繪圖，積極與組員交流溝通、處理遇到的各種難題，參與此次設(shè)計(jì)提高了自己的專業(yè)知識(shí)。在這次設(shè)計(jì)過程中， 體現(xiàn)出團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的能力以及綜合運(yùn)用知識(shí)的能力， 體會(huì)了學(xué)以致用、突出自己勞動(dòng)成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)我們平時(shí)學(xué)習(xí)的不足和薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補(bǔ)。這次的創(chuàng)新設(shè)計(jì)中不僅檢驗(yàn)了我們所學(xué)習(xí)的知識(shí)，也培養(yǎng)了我們?nèi)绾稳グ盐找患虑?，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設(shè)計(jì)過程中，與同學(xué)分工設(shè)計(jì)，和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)，相互監(jiān)督。學(xué)會(huì)了合作，學(xué)會(huì)了運(yùn)籌帷幄，學(xué)會(huì)了寬容，學(xué)會(huì)了理解，也學(xué)會(huì)了做人與處世。創(chuàng)新設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知