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1、 本科毕业设计说明书 一种转换机构的设计DESIGN OF A SWITCHING MECHANISM 学院（部）： 机械工程学院 0专业班级： 0学生姓名： 0指导教师： 0 2012 年 5 月 28 日 一种转换机构的整体设计摘要增速器是指安装在原动机与工作机之问独立的闭式传动装置，用于增加转速应相应减小转矩。增速器是发电机组的重要组成部分，它承担了调速、改变运动形式、动力和运动的传递和分配等功能。考虑到发电机要求传动较小，结构紧凑、效率高等特点，本文采用单级斜齿轮传动的结构形式。关键词:增速器，发电机，结构紧凑，效率高DESIGN OF A SWITCHING MECHANISMABS
2、TRACTAccelerator is installed in the original motivation and work of independent closed gearing device, used to increase the speed should be reduced accordingly torque. Speeder is generating units important component, it assumed control, change the form of exercise, power and movement transmission a
3、nd distribution function. Considering the requirements of small generator drive, compact structure, high efficiency, this paper adopts the single-stage helical gear transmission structure.KEYWORD: speed increaser, generator, compact structure,high efficiency目录摘要IABSTRACTII1绪论11.1引言11.2国内外研究现状11.2.1国
4、内的研究现状和发展趋势11.2.2国外的研究现状和发展趋势21.3研究意义32.方案的总体设计43确定传动装置的总传动比和分配传动比63.1总传动比63.2 计算动装置的运动和动力参数64齿轮的设计75轴的设计155.1高速轴和轴承的设计155.2低速轴和轴承的设计216键的设计和计算287箱体结构的设计29结论32参考文献33致谢341绪论1.1引言目前有很多种转换机构，也有一些旋转变成直线的转换机构；发电也有很多种形式：火力发电，现阶段最普及的发电方式，也是技术最成熟的，缺点就是污染厉害，利用率不高；风力发电，属于新能源发电，洁净，无污染，缺点就是装机容量太小，受地域限制；水力发电，装机容
5、量大，洁净无污染，缺点，前期投资太大，建设周期长；核能发电，容量大，技术含量高，燃料运输方便。如何把转换机构与发电联系在一起，产生一种新的发电形式，一遍达到更高的效率。1.2国内外研究现状1.2.1国内的研究现状和发展趋势迄今为止,我国最主要的发电方式为火力发电与水力发电。火力发电一般是指利用石油、煤炭和天然气等燃料燃烧时产生的热能来加热水,使水变成高温,高压的水蒸气,然后再由水蒸气推动发电机来发电。火力发电根据使用的燃料不同,可分为石油火力发电,煤炭火力发电和LINGC(液化天然气火力发电)等。火力发电的主要设备系统包括:燃料供给系统、给水系统、蒸气系统、冷却系统、电气系统及其他一切辅助处理
6、设备,火力发电也是传统的电力能源获取的手段之一,尤其是在缺少水资源的地区。相对于需要修建大坝和水库的水力发电,具有投资少,见效快的特点。但火力发电对环境的污染较严重,这是目前急需要解决的难题。水力发电与火力发电相比,因为水力发电所用之水不计成本,所以水力发电的成本只及火力发电的四分之一,显得较为经济。自建国至1983年,我国已建成了大型水电站100多座,还有9万多座小型水电站,遍及1500多个县,发电量占全国总发电量的16.8%,然而这些发电量还只占可开发水力资源的2.5%。我国的可开发水能资源为3.8亿千瓦,年发电量为1.9万亿度,其中近期可开发的为1.03亿千瓦,年发电量4300亿度,居世
7、界首位。自80年代以来,我国继续大力发展水力发电,在黄河上游,兴建装机容量为120万千瓦的刘家峡水电站和容量为150万千瓦的龙羊峡水电站,在长江三峡出口兴建装机容量为271.5万千瓦的葛洲坝水电站。长江三峡是世界著名的大峡谷,可开发的水资源占全国的53%,是天下无双的水力资源富矿，脱贫致富,小水电将成为大规模持续发展的农村能源。1.2.2国外的研究现状和发展趋势国外除了火力发电和水力发电外，还有许多其他的发电形式。岩浆发电，被称为未来的绿色能源之一。美国能源部有 20 世纪 80 年代初开始进行火山岩浆发电的可行性基础研究，在夏威夷岛基拉厄阿伊基熔岩湖设立实验场，实验取得成功，并于 1989
8、年选定了用岩浆发电的发电厂址，在加利福尼亚州的隆巴列伊地区打了一口 6000 米 的深井，利用地下岩浆发电， 90 年代中后期建成岩浆发电厂。其设计思想是用泵把水压入井孔直达高温岩浆，水遇到岩浆变成蒸汽后喷出地面驱动汽轮发电机发电，可以抵得上一台 5 万千瓦的发电机组。美国地质部发现，仅美国就有 5 万多处有岩浆活动，每处平均拥有相当于 1.72 亿桶石油的能量，而且这些岩浆很容易获利。发电站可以将岩浆的热量转变为电力，就像目前将蒸汽转变为电力一样容易。美国能源量可折合为 250 2500 亿桶石油，比美国矿物燃烧的全部蕴藏量还多。科研人员坚信，在 10 年内，他们能使岩浆发电系统转变成一个个
9、商业发电站。 潮汐发电，据联合国教科文组织统计，世界海洋潮汐能蕴藏量为 30 亿千瓦，若全部转换成电能，每年发电量大约为 1. 2 万亿度。潮汐发电就是在海湾或有潮汐的河口建一拦水堤坝，将海湾或河口与海洋隔开构成水库，再在坝内或坝房安装水轮发电机组，然后利用潮汐涨落时海水位的升降，使海水通过轮机转支水轮发电机组发电。 世界上第一座具有经济价值，而且也是目前世界上最大的潮汐发电站，是 1966 年在法国沿海建造的朗期洛潮汐电站，它使用潮汐电站进入了实用阶段，其装机容量为 24 万千瓦，年均发电量为 5.44 亿度。我国第一座大型双程式潮汐电站 1980 年在浙江温岭江厦港落成，装机容量 3200
10、 千瓦，年发电量 1000 万度。 植物发电 ，一项新的研究发现，一种可以在欧洲和美国种植的高高的装饰性植物能够向人们提供大量的清洁能源，而不会引发依赖于变暧等不良后果。美国研究人员在伊利诺伊州对这种名MISCANTHUS 的植物种植试验后发现，这种多年生植物是一种非常经济且使可持续发展的能源作物。 去年，伊利诺伊大学的研究人员获得了每公顷约 60 吨的作物产量，爱尔兰都柏林圣三一学院的迈 克琼斯称，如果在爱尔兰 10% 的可耕地上种植上这种植物，就可解该国 30% 的用电需求。在美国，科学家们正着眼于将这种植物和煤一半对一半混合起来，燃烧后生产电力，在现成的一些发电站里，这一技术已经能够得以
11、实施，而另外一些发电站还需要进行改进。研究人员说，这种极具吸引力的多年生植物可长到约 4.3 米 高，字与一些类似的植物能够提供一种明显抵消化石燃料辐射的方法。当这种植物生长的时候，字会吸收空气的二氧化碳；而当它燃烧的时候，又会把这些二氧化碳释放出来，所以对大气中的二氧化碳量的净效应为零。他们还说：“我们的观点是，这些我着力研究的新植物会为人类作很大的贡献。而研究它们却不需要主要技术性的突破。 风力发电 ，20 世纪 70 年代，风能利用进入研究阶段，到 80 、 90 年代已经开始了商业化的规模发展时期。自 1995 年以来，世界风能发电以 487% 的 速率 增长，即几乎增加近 5 倍。目
12、前美国已成为世界上风力机装机容量最多的国家，现在世界上最大的新型风力发电机组已在夏威夷岛建成运行。瑞典、荷兰、英国、丹麦、德国、日本、西班牙，也根据各自国家的情况制定了相应的风力发电计划。为此，欧洲风能协会和绿色和平组织共同发起“风力 12 ” 计划，力争 2002 年全世界风能发电总量达到 12 亿千瓦。 波浪发电，海浪主要由风引起，此外，潮汐作用能产生“潮波”，海面气压突变能产生“气压波”，海底火山爆发和海底地震能激起“海啸”。据估计，每平方公里海面上，海浪蕴藏的功率达 10 万 20 万千瓦。 100 多年来，世界各国科学家提出 300 多种设想，发明了各种各样的波浪发电装置。由于海浪具
13、有力量强、速度慢和周期性变化的特点，因此波浪发电装置必须解决获得连续稳定的出力、增加速度、结构坚固和提高效率等问题。 20 世纪末会计付诸实用的波浪发电装置，发电功率都很小，主要为浮标和海岸灯塔供电。日本海洋科学技术中心研制的“海明”号大型波浪能发电船，内装功率为 126 千瓦的 3 台空气透平发电机组，自 1978 年以来多次进行海上发电试验，获得成功。成为国际性的试验基地。1.3研究意义 电给人类的文明带来了深远的影响，转换机构让人们更好地利用各种能源，把两者结合可以创造一种新的发电形式。2.方案的总体设计1. 组成：动力机车、从动车座、增速器、发电机。2. 特点：从动车座是对称的，所以增
14、速器也对称设计，设计四个放电机同时工作，已达到最高效率。3. 确定传动方案：考虑到所给的参数计算得到的总传动比较小，为了达到更好地实现传动，故设计单级斜齿轮增速器。其传动方案总体设计图如下：1 发电机2 联轴器3 斜齿轮4 车轮图2-1 传动方案设计图4.确定总体设计方案：由于转换机构的最终目的，是与发电机相连使其能够发电。所以对于整体设计的方案是让单级齿轮增速器的输入轴与轨轮相连，另一端输出轴与发电机相连，从而达到发电的目的。而轨轮放在导轨上，为了更能方便，让导轨制造成圆形，使其能够作圆周循环运动。由于车体有四个轮子，为了达到更大的发电利用率，采取对称设计，单级斜齿轮增速器放置四个，分别与四儿轮子相连，从而与四个发电机相连，从而达到四个风电机同时工作的目的，达到最大的效率。3确定传动装置的总传动比和分配传动比3.1 总传动比所给参数为车轮直径D=300mm，速度为v=15km/h，发电机的输入转速为n=1500r/min。则增速器的输入转速为n=v/D=15/300=833.333r/min总传动比为i=1500/833.333=1.8由于总传动比较小，故选用单级齿轮系。 3.2 计算动装置的运动和动力参数（1）各轴转速 i=833.3331.800=1500r/min833.333r/min
