附錄多級(jí)變速箱的優(yōu)化設(shè)計(jì)傳動(dòng)部件的建模教授博士博 ? 伊達(dá)爾 ROSI?，DR 亞歷山大馬林科維奇,vencl 先生摘要: 利用優(yōu)化設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)，能夠確定最佳的齒輪傳動(dòng)參數(shù)之間的關(guān)系，以及各傳輸階段區(qū)別。本文提出了齒輪傳動(dòng)的優(yōu)化和多目標(biāo)優(yōu)化程序一一標(biāo)準(zhǔn)程序?qū)τ诿總€(gè)傳輸階段。本文的第二部分是集中在圓柱齒輪，常用的機(jī)械零件，齒輪傳動(dòng)的主要零件。這些模型是用零件裝配設(shè)計(jì)在 CATIA 軟件模塊 v5r11。在有限元分析模型研究 someapplications完成了優(yōu)化。關(guān)鍵字：優(yōu)化設(shè)計(jì)，常用的機(jī)械零件，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，齒輪建模，CATIA1.簡(jiǎn)介從優(yōu)化與決策理論的概念可以知道所有階段的設(shè)計(jì)中的重要作用過程。優(yōu)化設(shè)計(jì)的理論和應(yīng)用方法將展示出一個(gè)多級(jí)變速箱的例子。變速箱是機(jī)器的一個(gè)重要組成成員，廣泛應(yīng)用于工程領(lǐng)域，它必須滿足非常嚴(yán)格的技術(shù)要求，可靠性，效率，精密制造的齒輪，軸承等。精密的測(cè)試制造齒輪、軸承等該領(lǐng)域的最新成果技術(shù)已應(yīng)用于制造過程。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，與相應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序（AutoCAD，Solid Works，CATIA，等） ，有很多專家發(fā)現(xiàn)在高技術(shù)水平的地方減速器設(shè)計(jì)系統(tǒng)發(fā)展很快。因此，可以說，目前，變速箱的設(shè)計(jì)不再是一個(gè)“日常工作” ，大多數(shù)情況下，基于設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。本文演示應(yīng)用非線性多目標(biāo)優(yōu)化方法，專家以當(dāng)一個(gè)模塊在變速箱設(shè)計(jì)系統(tǒng)為目的建立這樣一個(gè)強(qiáng)大的方法。簡(jiǎn)介一些標(biāo)準(zhǔn)，考慮到的理想性能，結(jié)合高質(zhì)量齒輪箱部件模型對(duì)一個(gè)火車齒輪模型實(shí)現(xiàn)一個(gè)重要步驟。2.變速箱分解變速箱復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)可以分解成相應(yīng)的交互齒輪數(shù)。這意味著對(duì)于多級(jí)變速箱的程序優(yōu)化也可以通過相應(yīng)數(shù)量進(jìn)行的階段。在第一個(gè)優(yōu)化階段，特點(diǎn)是比較小的變量數(shù)，每箱傳動(dòng)比的分配的階段是在定義的條件該齒輪體積最小。在第二階段，多目標(biāo)優(yōu)化問題的求解通過引入更多的標(biāo)準(zhǔn)，表示變速箱的基本性能。因此，必須滿足以下幾個(gè)方面的限制：負(fù)荷分布，應(yīng)力，運(yùn)動(dòng)學(xué)正確的共軛齒輪。多級(jí)變速箱的目標(biāo)函數(shù)表示該齒輪組的體積，可以寫在表格下面的關(guān)系[ 1 ]：f(x) = 0.25πd13jI((1+uI2)+jIId32/d12jI(1+uII2)+.) (1)注釋：Ul，UII–特定的傳動(dòng)比多級(jí)齒輪傳動(dòng)的階段；D1，D3–直徑，主動(dòng)齒輪；J = B / D1 主動(dòng)的齒輪直徑寬度比驅(qū)動(dòng)齒輪的運(yùn)動(dòng)學(xué)圈。對(duì)目標(biāo)函數(shù)的聲明，它也是必要的從功能限制的角度定義的第一階段齒輪的表面強(qiáng)度，這可以寫在下面的表格：G（x）=Z ·[(2·K·T1)/d13] ·(U1+1)/U1≤[SH]1/SH (2)而且，從強(qiáng)度角度量：g``(x)=K·Y·(2T1)/(Ψ1·d1 2·m1) ≤[Φf]1/SF (3)在完全類似的情況下，功能限制從傳輸階段的表面的體積力確定了變速箱。從開始的對(duì)變速器傳動(dòng)比的技術(shù)要求，它也要確定在功能上的限制方程形式：h1(x)=u-u1·u2·u3·…·u(n)=0 (4)根據(jù)確定的目標(biāo)函數(shù)和的限制，可以注意到這個(gè)問題屬于非線性優(yōu)化領(lǐng)域的不等式形式的限制。為解決這個(gè)問題的方案，計(jì)算機(jī)程序 SUMT 法，基于混合罰函數(shù)，已經(jīng)被應(yīng)用。圖 1 顯示結(jié)果的圖形表示計(jì)算機(jī)程序 SUMT。基于截面相應(yīng)的功能的域?qū)τ诙嗉?jí)最佳傳動(dòng)比變速箱是通過以下方式定義：圖 1：輪系總傳動(dòng)比和體積之間的關(guān)系完成此分析分解變速箱，這是增加了一個(gè)對(duì)的形式的限制不等式，基于應(yīng)力的限制：-I 級(jí)齒輪齒應(yīng)力-II 級(jí)齒輪齒應(yīng)力基于齒輪應(yīng)力關(guān)系價(jià)值的齒輪模塊法：--對(duì)接觸應(yīng)力對(duì)彎曲應(yīng)力圖 2 顯示的圖形解釋的關(guān)系（7）和（8）的齒數(shù) Z1 功能。上兩個(gè)在圖 2 線路提出了齒輪模數(shù)值并對(duì)接觸應(yīng)力和較低的值的齒根應(yīng)力的測(cè)定。線和在圖 2 中可容空間。表明，接觸應(yīng)力與齒輪模數(shù)的關(guān)系（7）優(yōu)先，是用于齒輪的尺寸測(cè)定。齒數(shù) Z1圖 2：模數(shù)值與齒數(shù)圖3.齒輪建模齒輪在今天是非常重要的機(jī)械零件，普遍使用在不同類型的變速箱和傳動(dòng)裝置。特別是圓柱形的齒輪是最適用的，具有很高的傳動(dòng)效率和簡(jiǎn)單的生產(chǎn)。圓柱齒輪建模是非常重要的設(shè)計(jì)過程，為使齒輪箱實(shí)際模型，如齒輪和傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的分析優(yōu)化。去年，這個(gè)過程可以很快速定性使用新的軟件工具，如 CATIA。這個(gè)軟件是很復(fù)雜的，但一些主要模塊部分的設(shè)計(jì)和裝配設(shè)計(jì)中采用圓柱齒輪建模。主要問題是任何齒輪建模是定義一個(gè)真正的齒之后，將其導(dǎo)入到齒輪體的制備。圓柱形的齒輪建模包括幾個(gè)階段，取決于齒輪體及其生產(chǎn)方式：齒輪建模過程的第一階段是定義漸開線齒輪齒廓。第二階段，在切割或擠壓齒輪箱體，部分是利用 CATIA 模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)齒輪機(jī)構(gòu)。第三階段，只有在焊接方法齒輪本體，是將所有部件使用組件設(shè)計(jì)模塊。所有這些階段包括多種經(jīng)營它將分別描述在后續(xù)的章節(jié)。每一章的主要內(nèi)容為一般建模，使用一些具有特殊的操作 CATIA 軟件在齒輪建模與實(shí)例不同的圓柱齒輪建模。內(nèi)齒輪齒廓曲線有一節(jié)四個(gè)不同的線和外部環(huán)境分析，明確了齒輪的完整輪廓。所以有漸開線齒廓圓弧，圓弧形腳，齒頂圓弧擺線弧作為連接[ 4 ]。在分析運(yùn)動(dòng)學(xué)方法對(duì)輪廓定義是定義一個(gè)很大的限制設(shè)置和約束方程的參數(shù)輪廓圓弧角。經(jīng)過矩陣變換接觸線嚙合矩陣參數(shù)方程齒輪的齒廓曲線可以確定。基于此解析運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的計(jì)算機(jī)程序來定義齒輪廓[ 5 ]點(diǎn)。齒輪建模是非常有用的，使現(xiàn)實(shí)的齒輪傳動(dòng)的仿真，所以有很多其他的分析。不同的軟件工具在今天使用的機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械零件的造型，如 ACAD，機(jī)械工程師和最后的桌面，親年工程制圖，CATIA 等，但可以看出齒輪建模（特別是內(nèi)齒輪）與真實(shí)分布比較復(fù)雜的建模所有其他的機(jī)械元件。這里將介紹圓柱齒輪建模使用 CATIA 的可能性 v5r11 軟件。取決于生產(chǎn)方式和齒輪體形式可以使用設(shè)計(jì)模塊或部分 CATIA 軟件組件設(shè)計(jì)。對(duì)于簡(jiǎn)單的圓柱齒輪設(shè)計(jì)（平）第一步是定義正確的草圖，在漸開線齒形坐標(biāo)（從第一階段）應(yīng)進(jìn)口。后設(shè)計(jì)師可以將基于草圖的特征（創(chuàng)建墊） ，把切齒輪模型是在圖 3 所示。圖 3：圓柱齒輪的簡(jiǎn)單模型向前一步是設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)齒輪體，可以通過旋轉(zhuǎn) skatch 使建模圖，或是生產(chǎn)過程的模擬。在圖 4 給出了一種齒輪模型也采用 skatch 很少基于草圖的，打扮和轉(zhuǎn)化特征。介紹了齒輪使用中常見的，他們有一個(gè)外部的漸開線齒廓。但在某些情況下，如行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)，有必要做一個(gè)模型內(nèi)部的異形齒輪。為此，設(shè)計(jì)師必須計(jì)算漸開線齒廓坐標(biāo)的新表，由使用外部齒輪作為一種工具，使內(nèi)部輪廓。正確的素描和其他特征，其他圓柱齒輪建模已被使用。圖 4：圓柱齒輪模型制造裝配設(shè)計(jì)是另一個(gè)模塊設(shè)計(jì)，這是在完成所有零件和標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)在部分或形狀建模元素的模塊設(shè)計(jì)。此外，它是可能的插入新的在現(xiàn)有的組件和身體也做布爾操作之間的身體如果它是必要的。這些之間的布爾運(yùn)算體組裝體，相交體，等。使用裝配設(shè)計(jì)的最佳樣本圓柱齒輪的焊接數(shù)量的分離元素。這意味著這種類型的齒輪組成以許多元素為藍(lán)本，零件設(shè)計(jì)的主要部件為漸開線齒形，外板焊接中央筒板和兩側(cè)兩圈六加強(qiáng)筋（圖 5） 。圖 5：焊接的圓柱齒輪齒輪建模是非常重要的因?yàn)樵S多應(yīng)用程序可以做：完成組裝后可以做運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，使用另一個(gè) CATIA 模塊單元。內(nèi)外齒輪的模型可用于解決很多機(jī)械工程的問題，如結(jié)構(gòu)分析，相應(yīng)的齒輪之間接觸壓力和許多其他分析[ 8 ]。一個(gè)典型的這可能是以下結(jié)構(gòu)為例采用有限元法進(jìn)行分析，其中圖 6 顯示了齒輪模型 77633 這使得 18965 節(jié)點(diǎn)四面體。圖 7：在有限元網(wǎng)形齒輪模型應(yīng)力值（圖 7）是在高負(fù)荷的齒輪重要的建設(shè)性的觀點(diǎn)可以在設(shè)計(jì)和優(yōu)化過程和程序也非常有用。圖 7：利用應(yīng)力值加載齒輪模型計(jì)算及其結(jié)構(gòu)分析4.結(jié)論本文是一個(gè)簡(jiǎn)短的說明，更廣泛的研究與建設(shè)強(qiáng)大的多目標(biāo)優(yōu)化方法引入變速箱設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)。指出了分解的多級(jí)變速箱復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的必要性。在此過程中，變速箱優(yōu)化程序也通過了相應(yīng)數(shù)量的階段。在這第一次的優(yōu)化階段，實(shí)際的域應(yīng)用齒輪箱的定義，然而，在第二階段，多目標(biāo)優(yōu)化解決了問題。從這里介紹建模部分，可以說，它只提出一個(gè)簡(jiǎn)短的圓柱齒輪在 CATIA 的可能性模型軟件。除了建模部分介紹和裝配設(shè)計(jì)模塊，在本文結(jié)束添加 CATIA 強(qiáng)大的今天可能的最完整的設(shè)計(jì)軟件在工程設(shè)計(jì)中具有廣泛的應(yīng)用范圍。目 錄[摘要] -------------------------------------------------------------------1[Abstract] ----------------------------------------------------------------1第 1 章 引 言 ---------------------------------------------------------21.1 風(fēng)力發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電機(jī)簡(jiǎn)介 ------------------------------------------21.2 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 --------------------------------------21.3 偏航減速器簡(jiǎn)介 -----------------------------------------------------21.4 課題意義 -----------------------------------------------------------4第 2 章 總體方案設(shè)計(jì) ---------------------------------------------------52.1 技術(shù)要求 ----------------------------------------------------------52.2 主要技術(shù)參數(shù) ------------------------------------------------------52.3 總體方案設(shè)計(jì) ------------------------------------------------------6第 3 章 行星輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 --------------------------------------------83.1 方案設(shè)計(jì) ----------------------------------------------------------83.2 傳動(dòng)比分配 --------------------------------------------------------83.3 第一級(jí)行星齒輪傳動(dòng) ------------------------------------------------93.3.1 配齒數(shù) ----------------------------------------------------------93.3.2 初步計(jì)算齒輪主要參數(shù) ---------------------------------------------93.3.3 幾何尺寸計(jì)算 ----------------------------------------------------103.3.4 齒面疲勞強(qiáng)度校核 ------------------------------------------------113.3.5 第一級(jí)行星輪軸強(qiáng)度計(jì)算 -----------------------------------------133.3.6 第一級(jí)花鍵強(qiáng)度計(jì)算 ----------------------------------------------133.3.7 第一級(jí)軸承校核 -------------------------------------------------143.4 第二級(jí)行星齒輪傳動(dòng) -----------------------------------------------163.4.1 配齒數(shù) ---------------------------------------------------------163.4.2 初步計(jì)算齒輪主要參數(shù) -------------------------------------------163.4.3 幾何尺寸計(jì)算 ---------------------------------------------------173.4.4 齒面疲勞強(qiáng)度校核 -----------------------------------------------173.4.5 第二級(jí)行星輪軸計(jì)算 ----------------------------------------------203.4.6 第二級(jí)輸出端花鍵副 ----------------------------------------------203.4.7 第二級(jí)軸承校核 --------------------------------------------------203.5 第三級(jí)行星齒輪傳動(dòng) -----------------------------------------------213.5.1 配齒數(shù) ---------------------------------------------------------213.5.2 初步計(jì)算齒輪主要參數(shù) -------------------------------------------223.5.3 幾何尺寸計(jì)算 ----------------------------------------------------233.5.4 齒面疲勞強(qiáng)度校核 ------------------------------------------------233.5.5 第三級(jí)行星輪軸計(jì)算 ---------------------------------------------253.5.6 第三級(jí)輸出端花鍵副 ---------------------------------------------263.5.7 第三級(jí)軸承校核 --------------------------------------------------263.6 第四級(jí)行星齒輪傳動(dòng) -----------------------------------------------273.6.1 配齒數(shù) ---------------------------------------------------------273.6.2 初步計(jì)算齒輪主要參數(shù) -------------------------------------------273.6.3 幾何尺寸計(jì)算 ---------------------------------------------------283.6.4 齒面疲勞強(qiáng)度校核 -----------------------------------------------293.6.5 第四級(jí)行星輪軸計(jì)算 ----------------------------------------------313.6.6 第四級(jí)輸出端花鍵副 ----------------------------------------------313.6.7 第四級(jí)軸承校核 --------------------------------------------------323.7 電動(dòng)機(jī)輸入處深溝球軸承校核 ----------------------------------------33第 4 章 三維模型 -------------------------------------------------------344.1 輸入軸部裝爆炸視圖 ------------------------------------------------344.2 第一級(jí)行星架部裝爆炸視圖 ------------------------------------------344.3 第二級(jí)行星架部裝爆炸視圖 ------------------------------------------354.4 第三級(jí)行星架部裝爆炸視圖 ------------------------------------------354.5 第四級(jí)行星架部裝爆炸視圖 ------------------------------------------364.6 下箱體部裝爆炸視圖 ------------------------------------------------364.7 偏航行星減速器總裝爆炸視圖 ----------------------------------------37第 5 章 致謝 ------------------------------------------------------------38參考文獻(xiàn) ---------------------------------------------------------------39附錄 --------------------------------------------------------------------40風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析[摘要]本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析，經(jīng)過設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算，完成了所有的數(shù)據(jù)，并繪制出了圖紙。本文對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航減速器的設(shè)計(jì)過程進(jìn)行了闡述。在本文中，首先介紹了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)展和構(gòu)成，其次介紹了偏航減速器在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的作用以及它的發(fā)展情況。然后根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和技術(shù)要求，設(shè)計(jì)了整體方案。確定整體方案后，對(duì)偏航減速器的所有零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算，其中主要包括齒輪的設(shè)計(jì)和校核，行星輪軸的設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算，花鍵的選定，軸承的選定和壽命計(jì)算。還設(shè)計(jì)了偏航減速器的其他零部件和箱體，最后完成了所有的設(shè)計(jì)計(jì)算。關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電機(jī)、偏航減速器、齒輪、花鍵、軸、軸承The design and analysis of the yaw speed reducer wind turbine[Abstract]The task of this graduation project is the design of yaw speed reducer wind turbine. After the design calculations and check calculations, I completed all of the data, and draw out the engineering drawings. The article described the design process .In this article, I described the development and composition of the wind turbine first.And then,I introduced the function of the yaw speed reducer in the wind turbine as well as its development. Then, according to the design tasks and technical requirements,I designed the overall program. After determining the overall program, I finished the design calculations and check calculations of all parts of the yaw gear. Which mainly include the design and verification of the gear，The design and strength calculations of the planetary axle, The selection of the spline,The selection and life spanning of the bearings.Also designed the other pares and the box of the yaw gear,Finally completed all the design calculations.Keys:Wind turbine,Yaw speed reducer,Gear,Spline,Axis,Bearing附錄多級(jí)變速箱的優(yōu)化設(shè)計(jì)傳動(dòng)部件的建模教授博士博 ? 伊達(dá)爾 ROSI?，DR 亞歷山大馬林科維奇,vencl 先生摘要: 利用優(yōu)化設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)，能夠確定最佳的齒輪傳動(dòng)參數(shù)之間的關(guān)系，以及各傳輸階段區(qū)別。本文提出了齒輪傳動(dòng)的優(yōu)化和多目標(biāo)優(yōu)化程序一一標(biāo)準(zhǔn)程序?qū)τ诿總€(gè)傳輸階段。本文的第二部分是集中在圓柱齒輪，常用的機(jī)械零件，齒輪傳動(dòng)的主要零件。這些模型是用零件裝配設(shè)計(jì)在 CATIA 軟件模塊 v5r11。在有限元分析模型研究 someapplications完成了優(yōu)化。關(guān)鍵字：優(yōu)化設(shè)計(jì)，常用的機(jī)械零件，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，齒輪建模，CATIA1.簡(jiǎn)介從優(yōu)化與決策理論的概念可以知道所有階段的設(shè)計(jì)中的重要作用過程。優(yōu)化設(shè)計(jì)的理論和應(yīng)用方法將展示出一個(gè)多級(jí)變速箱的例子。變速箱是機(jī)器的一個(gè)重要組成成員，廣泛應(yīng)用于工程領(lǐng)域，它必須滿足非常嚴(yán)格的技術(shù)要求，可靠性，效率，精密制造的齒輪，軸承等。精密的測(cè)試制造齒輪、軸承等該領(lǐng)域的最新成果技術(shù)已應(yīng)用于制造過程。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，與相應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序（AutoCAD，Solid Works，CATIA，等） ，有很多專家發(fā)現(xiàn)在高技術(shù)水平的地方減速器設(shè)計(jì)系統(tǒng)發(fā)展很快。因此，可以說，目前，變速箱的設(shè)計(jì)不再是一個(gè)“日常工作” ，大多數(shù)情況下，基于設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。本文演示應(yīng)用非線性多目標(biāo)優(yōu)化方法，專家以當(dāng)一個(gè)模塊在變速箱設(shè)計(jì)系統(tǒng)為目的建立這樣一個(gè)強(qiáng)大的方法。簡(jiǎn)介一些標(biāo)準(zhǔn)，考慮到的理想性能，結(jié)合高質(zhì)量齒輪箱部件模型對(duì)一個(gè)火車齒輪模型實(shí)現(xiàn)一個(gè)重要步驟。2.變速箱分解變速箱復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)可以分解成相應(yīng)的交互齒輪數(shù)。這意味著對(duì)于多級(jí)變速箱的程序優(yōu)化也可以通過相應(yīng)數(shù)量進(jìn)行的階段。在第一個(gè)優(yōu)化階段，特點(diǎn)是比較小的變量數(shù)，每箱傳動(dòng)比的分配的階段是在定義的條件該齒輪體積最小。在第二階段，多目標(biāo)優(yōu)化問題的求解通過引入更多的標(biāo)準(zhǔn)，表示變速箱的基本性能。因此，必須滿足以下幾個(gè)方面的限制：負(fù)荷分布，應(yīng)力，運(yùn)動(dòng)學(xué)正確的共軛齒輪。多級(jí)變速箱的目標(biāo)函數(shù)表示該齒輪組的體積，可以寫在表格下面的關(guān)系[ 1 ]：f(x) = 0.25πd13jI((1+uI2)+jIId32/d12jI(1+uII2)+.) (1)注釋：Ul，UII–特定的傳動(dòng)比多級(jí)齒輪傳動(dòng)的階段；D1，D3–直徑，主動(dòng)齒輪；J = B / D1 主動(dòng)的齒輪直徑寬度比驅(qū)動(dòng)齒輪的運(yùn)動(dòng)學(xué)圈。對(duì)目標(biāo)函數(shù)的聲明，它也是必要的從功能限制的角度定義的第一階段齒輪的表面強(qiáng)度，這可以寫在下面的表格：G（x）=Z ·[(2·K·T1)/d13] ·(U1+1)/U1≤[SH]1/SH (2)而且，從強(qiáng)度角度量：g``(x)=K·Y·(2T1)/(Ψ1·d1 2·m1) ≤[Φf]1/SF (3)在完全類似的情況下，功能限制從傳輸階段的表面的體積力確定了變速箱。從開始的對(duì)變速器傳動(dòng)比的技術(shù)要求，它也要確定在功能上的限制方程形式：h1(x)=u-u1·u2·u3·…·u(n)=0 (4)根據(jù)確定的目標(biāo)函數(shù)和的限制，可以注意到這個(gè)問題屬于非線性優(yōu)化領(lǐng)域的不等式形式的限制。為解決這個(gè)問題的方案，計(jì)算機(jī)程序 SUMT 法，基于混合罰函數(shù)，已經(jīng)被應(yīng)用。圖 1 顯示結(jié)果的圖形表示計(jì)算機(jī)程序 SUMT?；诮孛嫦鄳?yīng)的功能的域?qū)τ诙嗉?jí)最佳傳動(dòng)比變速箱是通過以下方式定義：圖 1：輪系總傳動(dòng)比和體積之間的關(guān)系完成此分析分解變速箱，這是增加了一個(gè)對(duì)的形式的限制不等式，基于應(yīng)力的限制：-I 級(jí)齒輪齒應(yīng)力-II 級(jí)齒輪齒應(yīng)力基于齒輪應(yīng)力關(guān)系價(jià)值的齒輪模塊法：--對(duì)接觸應(yīng)力對(duì)彎曲應(yīng)力圖 2 顯示的圖形解釋的關(guān)系（7）和（8）的齒數(shù) Z1 功能。上兩個(gè)在圖 2 線路提出了齒輪模數(shù)值并對(duì)接觸應(yīng)力和較低的值的齒根應(yīng)力的測(cè)定。線和在圖 2 中可容空間。表明，接觸應(yīng)力與齒輪模數(shù)的關(guān)系（7）優(yōu)先，是用于齒輪的尺寸測(cè)定。齒數(shù) Z1圖 2：模數(shù)值與齒數(shù)圖3.齒輪建模齒輪在今天是非常重要的機(jī)械零件，普遍使用在不同類型的變速箱和傳動(dòng)裝置。特別是圓柱形的齒輪是最適用的，具有很高的傳動(dòng)效率和簡(jiǎn)單的生產(chǎn)。圓柱齒輪建模是非常重要的設(shè)計(jì)過程，為使齒輪箱實(shí)際模型，如齒輪和傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的分析優(yōu)化。去年，這個(gè)過程可以很快速定性使用新的軟件工具，如 CATIA。這個(gè)軟件是很復(fù)雜的，但一些主要模塊部分的設(shè)計(jì)和裝配設(shè)計(jì)中采用圓柱齒輪建模。主要問題是任何齒輪建模是定義一個(gè)真正的齒之后，將其導(dǎo)入到齒輪體的制備。圓柱形的齒輪建模包括幾個(gè)階段，取決于齒輪體及其生產(chǎn)方式：齒輪建模過程的第一階段是定義漸開線齒輪齒廓。第二階段，在切割或擠壓齒輪箱體，部分是利用 CATIA 模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)齒輪機(jī)構(gòu)。第三階段，只有在焊接方法齒輪本體，是將所有部件使用組件設(shè)計(jì)模塊。所有這些階段包括多種經(jīng)營它將分別描述在后續(xù)的章節(jié)。每一章的主要內(nèi)容為一般建模，使用一些具有特殊的操作 CATIA 軟件在齒輪建模與實(shí)例不同的圓柱齒輪建模。內(nèi)齒輪齒廓曲線有一節(jié)四個(gè)不同的線和外部環(huán)境分析，明確了齒輪的完整輪廓。所以有漸開線齒廓圓弧，圓弧形腳，齒頂圓弧擺線弧作為連接[ 4 ]。在分析運(yùn)動(dòng)學(xué)方法對(duì)輪廓定義是定義一個(gè)很大的限制設(shè)置和約束方程的參數(shù)輪廓圓弧角。經(jīng)過矩陣變換接觸線嚙合矩陣參數(shù)方程齒輪的齒廓曲線可以確定?；诖私馕鲞\(yùn)動(dòng)學(xué)模型的計(jì)算機(jī)程序來定義齒輪廓[ 5 ]點(diǎn)。齒輪建模是非常有用的，使現(xiàn)實(shí)的齒輪傳動(dòng)的仿真，所以有很多其他的分析。不同的軟件工具在今天使用的機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械零件的造型，如 ACAD，機(jī)械工程師和最后的桌面，親年工程制圖，CATIA 等，但可以看出齒輪建模（特別是內(nèi)齒輪）與真實(shí)分布比較復(fù)雜的建模所有其他的機(jī)械元件。這里將介紹圓柱齒輪建模使用 CATIA 的可能性 v5r11 軟件。取決于生產(chǎn)方式和齒輪體形式可以使用設(shè)計(jì)模塊或部分 CATIA 軟件組件設(shè)計(jì)。對(duì)于簡(jiǎn)單的圓柱齒輪設(shè)計(jì)（平）第一步是定義正確的草圖，在漸開線齒形坐標(biāo)（從第一階段）應(yīng)進(jìn)口。后設(shè)計(jì)師可以將基于草圖的特征（創(chuàng)建墊） ，把切齒輪模型是在圖 3 所示。圖 3：圓柱齒輪的簡(jiǎn)單模型向前一步是設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)齒輪體，可以通過旋轉(zhuǎn) skatch 使建模圖，或是生產(chǎn)過程的模擬。在圖 4 給出了一種齒輪模型也采用 skatch 很少基于草圖的，打扮和轉(zhuǎn)化特征。介紹了齒輪使用中常見的，他們有一個(gè)外部的漸開線齒廓。但在某些情況下，如行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)，有必要做一個(gè)模型內(nèi)部的異形齒輪。為此，設(shè)計(jì)師必須計(jì)算漸開線齒廓坐標(biāo)的新表，由使用外部齒輪作為一種工具，使內(nèi)部輪廓。正確的素描和其他特征，其他圓柱齒輪建模已被使用。圖 4：圓柱齒輪模型制造裝配設(shè)計(jì)是另一個(gè)模塊設(shè)計(jì)，這是在完成所有零件和標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)在部分或形狀建模元素的模塊設(shè)計(jì)。此外，它是可能的插入新的在現(xiàn)有的組件和身體也做布爾操作之間的身體如果它是必要的。這些之間的布爾運(yùn)算體組裝體，相交體，等。使用裝配設(shè)計(jì)的最佳樣本圓柱齒輪的焊接數(shù)量的分離元素。這意味著這種類型的齒輪組成以許多元素為藍(lán)本，零件設(shè)計(jì)的主要部件為漸開線齒形，外板焊接中央筒板和兩側(cè)兩圈六加強(qiáng)筋（圖 5） 。圖 5：焊接的圓柱齒輪齒輪建模是非常重要的因?yàn)樵S多應(yīng)用程序可以做：完成組裝后可以做運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，使用另一個(gè) CATIA 模塊單元。內(nèi)外齒輪的模型可用于解決很多機(jī)械工程的問題，如結(jié)構(gòu)分析，相應(yīng)的齒輪之間接觸壓力和許多其他分析[ 8 ]。一個(gè)典型的這可能是以下結(jié)構(gòu)為例采用有限元法進(jìn)行分析，其中圖 6 顯示了齒輪模型 77633 這使得 18965 節(jié)點(diǎn)四面體。圖 7：在有限元網(wǎng)形齒輪模型應(yīng)力值（圖 7）是在高負(fù)荷的齒輪重要的建設(shè)性的觀點(diǎn)可以在設(shè)計(jì)和優(yōu)化過程和程序也非常有用。圖 7：利用應(yīng)力值加載齒輪模型計(jì)算及其結(jié)構(gòu)分析4.結(jié)論本文是一個(gè)簡(jiǎn)短的說明，更廣泛的研究與建設(shè)強(qiáng)大的多目標(biāo)優(yōu)化方法引入變速箱設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)。指出了分解的多級(jí)變速箱復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的必要性。在此過程中，變速箱優(yōu)化程序也通過了相應(yīng)數(shù)量的階段。在這第一次的優(yōu)化階段，實(shí)際的域應(yīng)用齒輪箱的定義，然而，在第二階段，多目標(biāo)優(yōu)化解決了問題。從這里介紹建模部分，可以說，它只提出一個(gè)簡(jiǎn)短的圓柱齒輪在 CATIA 的可能性模型軟件。除了建模部分介紹和裝配設(shè)計(jì)模塊，在本文結(jié)束添加 CATIA 強(qiáng)大的今天可能的最完整的設(shè)計(jì)軟件在工程設(shè)計(jì)中具有廣泛的應(yīng)用范圍。目 錄[摘要] -------------------------------------------------------------------1[Abstract] ----------------------------------------------------------------1第 1 章 引 言 ---------------------------------------------------------21.1 風(fēng)力發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電機(jī)簡(jiǎn)介 ------------------------------------------21.2 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 --------------------------------------21.3 偏航減速器簡(jiǎn)介 -----------------------------------------------------21.4 課題意義 -----------------------------------------------------------4第 2 章 總體方案設(shè)計(jì) ---------------------------------------------------52.1 技術(shù)要求 ----------------------------------------------------------52.2 主要技術(shù)參數(shù) ------------------------------------------------------52.3 總體方案設(shè)計(jì) ------------------------------------------------------6第 3 章 行星輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 --------------------------------------------83.1 方案設(shè)計(jì) ----------------------------------------------------------83.2 傳動(dòng)比分配 --------------------------------------------------------83.3 第一級(jí)行星齒輪傳動(dòng) ------------------------------------------------93.3.1 配齒數(shù) ----------------------------------------------------------93.3.2 初步計(jì)算齒輪主要參數(shù) ---------------------------------------------93.3.3 幾何尺寸計(jì)算 ----------------------------------------------------103.3.4 齒面疲勞強(qiáng)度校核 ------------------------------------------------113.3.5 第一級(jí)行星輪軸強(qiáng)度計(jì)算 -----------------------------------------133.3.6 第一級(jí)花鍵強(qiáng)度計(jì)算 ----------------------------------------------133.3.7 第一級(jí)軸承校核 -------------------------------------------------143.4 第二級(jí)行星齒輪傳動(dòng) -----------------------------------------------163.4.1 配齒數(shù) ---------------------------------------------------------163.4.2 初步計(jì)算齒輪主要參數(shù) -------------------------------------------163.4.3 幾何尺寸計(jì)算 ---------------------------------------------------173.4.4 齒面疲勞強(qiáng)度校核 -----------------------------------------------173.4.5 第二級(jí)行星輪軸計(jì)算 ----------------------------------------------203.4.6 第二級(jí)輸出端花鍵副 ----------------------------------------------203.4.7 第二級(jí)軸承校核 --------------------------------------------------203.5 第三級(jí)行星齒輪傳動(dòng) -----------------------------------------------213.5.1 配齒數(shù) ---------------------------------------------------------213.5.2 初步計(jì)算齒輪主要參數(shù) -------------------------------------------223.5.3 幾何尺寸計(jì)算 ----------------------------------------------------233.5.4 齒面疲勞強(qiáng)度校核 ------------------------------------------------233.5.5 第三級(jí)行星輪軸計(jì)算 ---------------------------------------------253.5.6 第三級(jí)輸出端花鍵副 ---------------------------------------------263.5.7 第三級(jí)軸承校核 --------------------------------------------------263.6 第四級(jí)行星齒輪傳動(dòng) -----------------------------------------------273.6.1 配齒數(shù) ---------------------------------------------------------273.6.2 初步計(jì)算齒輪主要參數(shù) -------------------------------------------273.6.3 幾何尺寸計(jì)算 ---------------------------------------------------283.6.4 齒面疲勞強(qiáng)度校核 -----------------------------------------------293.6.5 第四級(jí)行星輪軸計(jì)算 ----------------------------------------------313.6.6 第四級(jí)輸出端花鍵副 ----------------------------------------------313.6.7 第四級(jí)軸承校核 --------------------------------------------------323.7 電動(dòng)機(jī)輸入處深溝球軸承校核 ----------------------------------------33第 4 章 三維模型 -------------------------------------------------------344.1 輸入軸部裝爆炸視圖 ------------------------------------------------344.2 第一級(jí)行星架部裝爆炸視圖 ------------------------------------------344.3 第二級(jí)行星架部裝爆炸視圖 ------------------------------------------354.4 第三級(jí)行星架部裝爆炸視圖 ------------------------------------------354.5 第四級(jí)行星架部裝爆炸視圖 ------------------------------------------364.6 下箱體部裝爆炸視圖 ------------------------------------------------364.7 偏航行星減速器總裝爆炸視圖 ----------------------------------------37第 5 章 致謝 ------------------------------------------------------------38參考文獻(xiàn) ---------------------------------------------------------------39附錄 --------------------------------------------------------------------40風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析[摘要]本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析，經(jīng)過設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算，完成了所有的數(shù)據(jù)，并繪制出了圖紙。本文對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航減速器的設(shè)計(jì)過程進(jìn)行了闡述。在本文中，首先介紹了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)展和構(gòu)成，其次介紹了偏航減速器在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的作用以及它的發(fā)展情況。然后根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和技術(shù)要求，設(shè)計(jì)了整體方案。確定整體方案后，對(duì)偏航減速器的所有零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算，其中主要包括齒輪的設(shè)計(jì)和校核，行星輪軸的設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算，花鍵的選定，軸承的選定和壽命計(jì)算。還設(shè)計(jì)了偏航減速器的其他零部件和箱體，最后完成了所有的設(shè)計(jì)計(jì)算。關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電機(jī)、偏航減速器、齒輪、花鍵、軸、軸承The design and analysis of the yaw speed reducer wind turbine[Abstract]The task of this graduation project is the design of yaw speed reducer wind turbine. After the design calculations and check calculations, I completed all of the data, and draw out the engineering drawings. The article described the design process .In this article, I described the development and composition of the wind turbine first.And then,I introduced the function of the yaw speed reducer in the wind turbine as well as its development. Then, according to the design tasks and technical requirements,I designed the overall program. After determining the overall program, I finished the design calculations and check calculations of all parts of the yaw gear. Which mainly include the design and verification of the gear，The design and strength calculations of the planetary axle, The selection of the spline,The selection and life spanning of the bearings.Also designed the other pares and the box of the yaw gear,Finally completed all the design calculations.Keys:Wind turbine,Yaw speed reducer,Gear,Spline,Axis,Bearing