传动齿轮箱的设计要求有哪些

首先我想请教下40mm*40*30mm的齿轮箱是个什么概念？是不是400*400*300？

如果有需要，我可以帮你设计。

主要的设计步骤：1. 确定部分参数。按照你的速比要求，应该是2级传动齿轮，那么首先选定齿轮材质、确定热处理工艺并查表确定许用应力值；

2. 确定主要参数。主要确定载荷系数、齿宽系数等并确定许用接触应力、传递力矩（需要计算）、中心距；

3. 初步确定模数、齿数、螺旋角、齿宽、变位系数等参数；

4. 齿面接触强度校核；

5.轮齿弯曲强度校核；

推荐书籍：《机械设计手册》（齿轮篇）是单行本（或者机械设计手册）

《重型机械设计手册》

《机械工程材料学》

一、变速器壳体的设计注意问题主要集中在以下几个方面

(1)变速器壳体用于安装、支撑和容纳变速器部件、操作机构和其他附件。变速箱壳体在运行过程中承受复杂的负载。轴套的强度和刚度对保证轴齿的正常运转非常重要。

(2)壳体结构复杂，尺寸大。它是变速器中最大的部件，对轻量化设计有很高的要求。

(3)变速器产生的大部分噪音、振动和热量被壳体吸收和传递。应考虑外壳在减少振动和噪音方面的作用。

(4)新能源传递速度快，很多情况下飞溅润滑不能满足要求。通常选择强制润滑，需要在壳体内部设计润滑油通道。

(5)新能源驱动集成了电机、控制器等部件。在满足传统设计要求的前提下，实现壳体设计的紧凑化、小型化和高度集成化是设计师面临的巨大挑战。规范合理的设计思路和程序可以帮助设计人员在变速箱壳体的设计中做出正确的选择，保证变速箱壳体的设计水平。

二、设计原则

(1)齿轮箱壳体的设计应满足功能要求；

(2)满足强度和刚度要求是齿轮箱壳体设计的重要原则；

(3)轻量化设计，严格控制外壳的体积和质量；

(4)变速箱壳体的设计应考虑制造方法和工艺水平；

(5)齿轮箱壳体的设计应考虑装配的可行性。此外，它应该易于维护、维修和更换零件；

(6)齿轮箱壳体的设计应严格控制相关尺寸和公差精度，确保匹配零件之间的相对位置准确；

(7)对于需要内部油气回路的壳体，还应考虑壳体的密封。

三、设计步骤

(1)对变速器的外部和内部设计条件进行详细准确的了解，然后进行车架顶部的设计，基于车架顶部的壳体进行三维建模，包括模具建模、毛坯建模、成品构建。

(2)壳体建模完成后，进行结构强度刚度计算和振动模态分析计算，根据计算结果进行模型优化或多方案对比；

(3)继续细化模型充分考虑制造工艺和经济性，最终设计二维图纸提供生产加工。

1. 齿轮轮齿损伤

由上图可知，齿箱故障中，轮齿故障比例最大。轮齿损伤有轮齿折断、齿面损伤两种形式。轮齿折断是由于设计的应力小于作用在轮齿上的极限应力，或齿轮承受过高的交变载荷，设计疲劳载荷不足。由于齿面承受过大的接触剪应力、应力循环次数、润滑不良、热处理和安装调试等原因，齿面容易发生包括胶合、点蚀、齿面剥落、表面压碎等损伤。下图为风电齿轮箱齿面损伤和轮齿折断照片。

由于风载的不稳定性，无法通过经验得到正确的载荷数值，齿轮箱设计时要选择合理的载荷应用系数，充分考虑预防过载因素和载荷动载荷谱，正确选择齿轮参数、材料和齿轮精度；保证加工精度，消除应力集中；安装时充分清洁，防止异物进入箱体，并按规范运行、维护。故障发生后，应根据实际情况分析故障原因。

2. 轴承损坏

轴承是齿轮箱的重要部件。由于安装、润滑、污染和轴承疲劳等因素，造成轴承产生点蚀、裂纹、表面剥落等而失效，从而使齿轮箱产生损坏。下图为某风场空心轴端轴承损坏图片。

齿轮箱设计时应充分考虑轴承载荷，选择合理的安全余量，正确选择轴承类型，保证轴承润滑，规范安装，并且加强对轴承运行状态的监控。如有异常及时停机，避免由于轴承的损坏而对齿轮箱造成灾难性的破坏。

3. 齿轮油泵过载

齿轮油泵过载通常发生在北方寒带风电场。在冬季低温环境下，当风电机组由于各种原因长期停机后，齿轮箱内油温较低，齿轮箱润滑油粘度较高，造成油泵启动时负载较重，从而导致油泵电机过载。

润滑油温度过低，粘度过大时，应在待机状态下，启动加热器，将油温加热至正常温度，再开机运行。盲目开机会造成齿轮油泵损坏。

油泵过载另外的原因是，油泵密封老化，润滑油进入油泵内而造成油泵过载。这种情况应该更换油封，清洗油泵，油泵干燥后方可恢复运行。

4. 齿轮箱油温过高

最新国家标准规定齿轮箱油温不能超过85°，造成齿轮箱油温过高的有以下几种因素：润滑不充分；传动部件存在卡滞现象；机组振动过大；温度传感器故障等。

正常情况下，齿轮箱不会出现油温过高现象，若齿轮箱出现异常高温现象，需仔细分析，判断发生故障的原因。首先应检查润滑油供应是否充分；再次检查齿轮啮合情况，有无金属杂质，传动部件有无卡滞现象；再次检查机组的振动情况和温度传感器是否正常工作。如果是因为机组长时间满发而导致的温度过高，不可盲目开机，应在机组油温恢复正常值后开机运行。

5. 齿轮油位低

齿轮油位低是由于油位低于下限，可能的故障原因有：冬季长时间停机后油温度降低，油位开关因为齿轮油粘度太高而动作迟缓，产生误报；传感器损坏不能正确报警；齿轮箱运转前的静止油位与动态油位相差太大，动态油位偏低，不能正常报警。

风电机组发生该故障后，运行人员应及时到现场检查齿轮油位，必要时测试传感器功能。此类故障应根据实际情况作出正确的判断，以免造成不必要的重大损失。

6. 齿轮箱漏油

齿轮箱的接口端和管接头处由于密封结构的设计不合理或者密封质量问题，均有可能导致漏油，同时漏油处也容易造成外部灰尘进入箱体而污染润滑油。

目前来看，齿轮箱漏油问题基本是属于设计缺陷。设计时应仔细考虑密封结构，严格控制密封件的质量，规范安装，防止安装时划伤密封件。一旦现场发生漏油事故，应根据实际结构，分析问题所在，采取切实可行方案，并检测润滑油有无受到污染。

随着国内风电行业的迅速发展，风电机组齿轮箱质量已比较可靠，国内主要齿轮箱生产厂家已较好地掌握了设计核心技术，具备独立设计研发的能力。在设计平台方面，采用UG、solidworks 和ProE 等设计软件进行三维造型， ANSYS、ADAMS 等软件做结构分析，Romax、Smart 和Kissoft 软件做系统分析等，为风电齿轮箱设计提供了强大的技术支撑和保障。通过合理分析齿轮箱载荷，选择合适齿轮参数与轴承，加强齿轮箱各个部件的加工与装配，并且按照规范做好日常维护和定期的维护保养，上述故障形式目前已很少出现。风电齿轮箱目前已完全可以在高山、荒野、海滩、海岛等恶劣的自然环境中稳定可靠的运行。

1、齿轮箱的产品选择面广

齿轮箱通常是采用通用的设计方案，但是在特殊情况下齿轮箱的设计方案可以根据使用者的需求而进行变化，变型为行业专用的齿轮箱。齿轮箱的设计方案中，平行轴、直立轴、通用箱体和各种零部件都能按照使用者要求更改。

2、齿轮箱的运行稳定

齿轮箱的运行稳定可靠，传动功率较高。齿轮箱的外部箱体结构可以使用吸音材质制造，降低齿轮箱工作过程中产生的噪音。齿轮箱本身具备的箱体结构配合大风扇能有效降低齿轮箱的工作温度。在使用齿轮箱的过程中要及时的主要齿轮箱的清洗问题。齿轮箱清洗维护机利用齿轮箱原有的给排油系统以及过滤后的润滑油对齿轮箱进行清洗，不改变齿轮箱任何硬件设施、不添加任何清洗剂，保证了齿轮箱安全运营，延长了齿轮箱的使用寿命。

3、齿轮箱的功能齐全

齿轮箱除了减速功能之外，还具有改变传动方向和传动力矩的功能，例如齿轮箱在采用两个扇形齿轮后可以将力垂直传递到另一个转动轴来实现传动方向的改变，而齿轮箱改变传动力矩的原理是，同等功率条件下，速度转的越快的齿轮，轴所受的力矩越小，反之越大。

齿轮箱在运行过程中还能实现离合的功能，只要将两个原本啮合的传动齿轮分离，就可以将原动机和工作机之间的联系切断，达到动力和负载分开的效果。另外，齿轮箱可以通过一个主动轴带动多个从动轴的方式，来完成动力的分配工作。

电机与齿轮箱，直接联接以减少机台震动量，在降低机器的躁音同时也增加机台打磨后的平整度。 ——兴翼机械

齿轮箱承受来自风轮的作用力和齿轮传动时产生的反力，必须具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。齿轮箱箱体的设计应按照风电机组动力传动的布局安排、加工和装配条件、便于检查和维护等要求来进行。随着齿轮箱行业的不断飞速发展，越来越多的行业和不同的企业都运用到了齿轮箱，也有越来越多的企业在齿轮箱行业内发展壮大。

齿轮箱根据单元结构模块化设计原理，大大的减少了零部件种类，适合大规模生产及灵活多变的选型。减速器螺旋锥齿轮、斜齿轮均采用优质合金钢渗碳淬火，齿面硬度高达60±2HRC，齿面磨削精度高达5－6级。

传动部位轴承均选用国内知名品牌轴承或进口轴承，密封件选用骨架油封；吸音箱体结构、较大的箱体表面积和大风扇；使整机的温升、噪音降低，运转的可靠性得到提高，传递功率增大。可实现平行轴、直交轴、立式、卧式通用箱体，输入方式有电机联接法兰、轴输入；输出轴可直角或水平输出，备有实心轴和空心轴、法兰盘式输出轴。使齿轮箱满足狭小空间的安装要求，也可按客户需求供货。其体积比软齿减速箱小1/2，重量减轻一半，使用寿命提高3~4倍，承载能力提高8~10倍。广泛应用于印刷包装机械、立体车库设备、环保机械、输送设备、化工设备、冶金矿山设备、钢铁电力设备、搅拌设备、筑路机械、制糖工业、风力发电、扶梯电梯驱动、船舶领域、轻工领域、造纸领域、冶金行业、污水处理、建材行业、起重机械、输送线、流水线等大功率，大速比，高扭矩的场合。具有良好性价比、有利于国产化设备的配套。

齿轮箱有如下的作用：

1、加速减速,就是常说的变速齿轮箱。

2、改变传动方向，例如我们用两个扇形齿轮可以将力垂直传递到另一个转动轴。

3、改变转动力矩。同等功率条件下，速度转的越快的齿轮,轴所受的力矩越小，反之越大。

4、离合功能：我们可以通过分开两个原本啮合的齿轮,达到把发动机与负载分开的目的。比如刹车离合器等。

5、分配动力。例如我们可以用一台发动机，通过齿轮箱主轴带动多个从轴，从而实现一台发动机带动多个负载的功能。

齿轮箱的用途：

1、加速减速，就是常说的变速齿轮箱。

2、改变传动方向：例如我们用两个扇形齿轮可以将力垂直传递到另一个转动轴。

3、改变转动力矩：同等功率条件下，速度转的越快的齿轮，轴所受的力矩越小，反之越大。

4、离合功能：我们可以通过分开两个原本啮合的齿轮，达到把发动机与负载分开的目的。比如刹车离合器等。

5、分配动力：例如我们可以用一台发动机，通过齿轮箱主轴带动多个从轴，从而实现一台发动机带动多个负载的功能。