雙圓弧齒輪減速器設(shè)計(jì)

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本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目： 抽油機(jī) 用 53 型 雙圓弧齒輪 減速器設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 系 別： 機(jī)電工程系 專業(yè)年級(jí)： 2007級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師： 2011 年 6 月 16 日中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘要 本文 在對(duì) 我國(guó) 油田抽油機(jī)用減速器 現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 充分調(diào)研的基礎(chǔ)上 ， 完成了對(duì)游梁式抽油機(jī) 53 型雙圓弧齒輪減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算，其中包括驅(qū)動(dòng)裝置的選擇、總傳動(dòng)比的設(shè)定及各級(jí)傳動(dòng)比的分配、 各軸動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)和各級(jí)傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算，并結(jié)合設(shè)計(jì)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)校正和強(qiáng)度校核。用 制三維圖 ,最終設(shè)計(jì)出符合要求的齒輪減速器 關(guān)鍵字： 雙圓弧齒輪；減速器；強(qiáng)度校核； 中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） of on 3 of at of to of to of 中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄 第 1 章 概述 ......................................................................................................................... 1 速器研究的目的和意義 ....................................................................................... 1 輪減速器的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) ............................................................................... 1 題研究的內(nèi)容 ....................................................................................................... 3 度安排 ................................................................................................................... 3 第 2 章 傳動(dòng)方案的擬定 ...................................................................................................... 5 動(dòng)方案的選擇 ....................................................................................................... 5 動(dòng)機(jī)的選擇 ........................................................................................................... 7 傳動(dòng)比確定及各級(jí)傳動(dòng)比分配 ........................................................................... 9 算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) ........................................................................... 9 第 3 章 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)及計(jì)算 ............................................................................................ 11 速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) ............................................................................................. 11 速 級(jí) 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) ............................................................................................. 18 第 4 章 軸及其輔助零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 ............................................................................ 25 的設(shè)計(jì) .................................................................................................................. 25 承的選擇與校核 .................................................................................................. 33 連接的選擇與校核計(jì)算 ..................................................................................... 35 減速器附件設(shè)計(jì)及潤(rùn)滑密封 ............................................................................... 37 第 5 章 減速器的二維裝配圖與三維設(shè)計(jì)圖 .................................................................... 40 第 6 章 結(jié)論 ........................................................................................................................ 48 總 結(jié) .................................................................................................................................... 49 致謝 ........................................................................................................................................ 51 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................................ 52 中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1章 概述 速器研究的目的和意義 A 通過(guò)設(shè)計(jì)熟悉機(jī)器的具體操作，增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)和社會(huì)適應(yīng)能力，進(jìn)一步鞏固，深化已學(xué)過(guò)的理論知識(shí)，提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力。 B 學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法，掌握通用機(jī)械零件，機(jī)械傳動(dòng)裝置或簡(jiǎn)單機(jī)械的設(shè)計(jì)原理和過(guò)程。 C 對(duì)所學(xué)技能的訓(xùn)練，例如：計(jì)算 繪圖，查閱設(shè)計(jì)資料和手冊(cè)，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。 D 學(xué)會(huì)運(yùn)用多種手段工具解決問(wèn)題，如：在本 設(shè)計(jì)中可選擇 制圖工具。 通過(guò)設(shè)計(jì)，提高分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力。通過(guò)設(shè)計(jì)加深了對(duì)所學(xué)知識(shí)的認(rèn)識(shí)和理解，為進(jìn)一步開(kāi)拓專業(yè)知識(shí)創(chuàng)造條件，鍛煉了動(dòng)手動(dòng)腦的能力，通過(guò)實(shí)踐運(yùn)用鞏固了所學(xué)知識(shí)，加深了解其基本原理。 輪減速器的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 減速器是用于原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的傳動(dòng)裝置。用來(lái)降低轉(zhuǎn)速和增大扭矩，以滿足工作的需要。在現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用很廣泛。具有品種多，批量小更新?lián)Q代快的特點(diǎn)。圓柱齒輪減速器具有體積小，重量輕，承載能力大，傳動(dòng)平穩(wěn)，效率高，所配電機(jī)范圍廣等特點(diǎn)，可廣泛用于各行業(yè)需要減速的設(shè)備 上。當(dāng)今的減速器正向大功率，大傳動(dòng)比，小體積，高機(jī)械效率以及使用壽命長(zhǎng)的方向發(fā)展。我國(guó)減速器及齒輪技術(shù)發(fā)展總趨勢(shì)是向六高 二低，二化方面發(fā)展。六高既高承載能力，高齒面硬度，搞速度，搞精度。高可靠性和高傳動(dòng)效率。二低是低噪聲，低成本；二化是標(biāo)準(zhǔn)化多樣化，在現(xiàn)在機(jī)械中應(yīng)用極為廣泛。 20 世紀(jì) 70 年代末以來(lái)，減速器技術(shù)有了很大發(fā)展。產(chǎn)品發(fā)展的總趨勢(shì)是小型化、高速化、低噪聲和高可靠性；技術(shù)發(fā)展中最引人注目的是硬齒面技術(shù)、功率分支技術(shù)和模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)。 中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 到 80 年代，國(guó)外硬齒面技術(shù)已日趨成熟。采用優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛件、滲碳淬 火磨齒的硬齒面齒輪，精度不低于 6 級(jí)，綜合承載能力為中硬齒面調(diào)質(zhì)齒輪的3～ 4 倍，為軟齒面齒輪的 4～ 5 倍。一個(gè)中等規(guī)格的硬齒面減速器的重量?jī)H為中硬齒面減速器的 1/3 左右，且噪聲低、效率高、可靠性高。 對(duì)通用減速器而言，除普遍采用硬齒面技術(shù)外，模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)已成為其發(fā)展的一個(gè)主要方向。它旨在追求高性能的同時(shí)，即可能減少零部件及毛坯的品種規(guī)格和數(shù)量，以便于組織生產(chǎn)，形成批量，降低成本，獲得規(guī)模效益。同時(shí)，利用基本零件，增加產(chǎn)品的型式和花樣，盡可能多地開(kāi)發(fā)使用地變型設(shè)計(jì)或派生系列產(chǎn)品，如由一 個(gè)通用系列派生出多個(gè)專用系列；擺脫了傳統(tǒng)單一有底座實(shí)心軸輸出安裝方式，增添了空心軸輸出的無(wú)底座懸掛式、多方位安裝面等不同型式，擴(kuò)大了使用范圍。 改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)陸續(xù)引進(jìn)先進(jìn)加工裝備，通過(guò)引進(jìn)、吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和科研攻關(guān)，開(kāi)始掌握了各種高速和低速重載齒輪裝置的設(shè)計(jì)制造技術(shù)。材料和熱處理質(zhì)量級(jí)齒輪加工精度都有較大提高，通用圓柱齒輪的制造精度可以從 60 的 8～ 9級(jí)提高到 88 的 6 級(jí)，高速齒輪的制造精度可穩(wěn)定在 4～ 5 級(jí)。目前我國(guó)已可設(shè)計(jì)制造 2800水泥磨減速器、 1700鋼機(jī)各種 齒輪減速器。各種棒、線材軋機(jī)用減速器已全部采用硬齒面。我國(guó)自行設(shè)計(jì)制造的高速齒輪裝置的功率已達(dá)44000輪圓周速度達(dá) 168m/s。 80 年代末至 90 年代初，我國(guó)相繼制訂了近 100 個(gè)齒輪和蝸桿減速器的標(biāo)準(zhǔn)，研制了許多新型減速器，大體上實(shí)現(xiàn)了通用減速器的更新?lián)Q代。許多產(chǎn)品達(dá)到了 80 年代的國(guó)際水平。部分減速器采用硬齒面厚，體積和重量明顯減小，承載能力用壽命、傳動(dòng)效率和可靠性有了大幅度提高，對(duì)節(jié)能和提高主機(jī)的總體水平起到明顯的作用，為發(fā)展我國(guó)的機(jī)械產(chǎn)品做出了貢獻(xiàn)。 進(jìn)入 90 年代中后期，國(guó)外又陸續(xù)推出了更新?lián)Q 代的減速器，不但更突出了模塊化設(shè)計(jì)的杰特點(diǎn)，而且，在承載能力、總體水平，外觀質(zhì)量方面又有明顯提高。研究、開(kāi)發(fā)、推廣成本較低而承載能力又能接近硬齒面的中硬齒面滾齒的新齒形和新結(jié)構(gòu)。國(guó)內(nèi)多年來(lái)使用行之有效的雙圓弧齒輪、三環(huán)減速器和已成功應(yīng)用的點(diǎn)線捏合齒輪等技術(shù)、應(yīng)不斷完善，大力推廣 [10]。 隨著齒輪的幾何形狀，材質(zhì)和加工過(guò)工藝的改變，使得齒輪不斷發(fā)展。目前，齒中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 輪傳動(dòng)仍是各類機(jī)械中應(yīng)用最為廣乏的漸 開(kāi)線齒輪傳遞的功率已經(jīng)達(dá)到十幾萬(wàn)馬力，齒輪的圓周速度達(dá) 200m/s,最大直徑可達(dá)數(shù)十米。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，對(duì)重在高速 大功率的齒輪提出了更高的要求，而外嚙合的漸開(kāi)線齒輪由于傳動(dòng)是凸齒廓對(duì)凹齒廓，要降低接觸應(yīng)力就必須增大齒面的曲率半徑，勢(shì)必要增大齒輪的直徑，很難達(dá)到體積小的要求。再則漸開(kāi)線齒輪的傳動(dòng)效率不夠高看看，這對(duì)于建構(gòu)緊湊的大功率，高效能傳動(dòng)在散熱問(wèn)題上造成很大的困難。因此雙圓弧齒輪得到應(yīng)用來(lái)降低齒面接觸應(yīng)力，提高傳動(dòng)效率。 1956 年諾維科夫提出了圓弧齒輪。圓弧齒輪沿齒長(zhǎng)方向齒面的相對(duì)曲率半徑很大，在同樣的參數(shù)條件下，當(dāng)齒輪 的螺旋角 35 ~ 10? ? 時(shí)，圓弧齒輪的齒面相對(duì)曲率半徑比漸 開(kāi)線斜齒輪大十幾倍到二百多倍。圓弧齒輪齒面由初始的點(diǎn)接觸，到飽和后的線接觸，當(dāng)其受載變形后，又變?yōu)榫植康拿娼佑|。因此，齒面接觸應(yīng)力大幅度地降低，齒面承載能力大為提高。 題研究的內(nèi)容 減速器的設(shè)計(jì)包括： （ 1）傳動(dòng)方案的分析和擬定，選擇正確合理的傳動(dòng)方案； （ 2）電動(dòng)機(jī)的選擇，選擇電動(dòng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式，確定電動(dòng)機(jī)的容量，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 （ 3）傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 （ 4）傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 （ 5）軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 及校核，軸承連接件潤(rùn)滑密封的選擇和校核； （ 6）箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算； 度安排 3月 1號(hào) 8號(hào) 搜集閱讀參考資料，確定傳動(dòng)方案，畫(huà)圖傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖，熟悉制圖軟件，提交開(kāi)題報(bào)告； 3月 19號(hào) 9號(hào) 選擇電動(dòng)機(jī)，進(jìn)行傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算； 4月 1號(hào) 號(hào) 傳動(dòng)系統(tǒng)中的傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算； 中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 5月 2號(hào) 0號(hào) 繪制減速器裝配圖草圖和裝配圖； 5月 11號(hào) 5號(hào) 繪制減速器箱體零件圖、齒輪及軸的零件圖及三維實(shí)體圖； 5月 25號(hào) 5號(hào) 檢查論文，準(zhǔn)備答辯； 中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 第 2 章 傳動(dòng)方案的擬定 動(dòng)方案的選擇 抽油機(jī)減速器是一種承受重復(fù)交變載荷、長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的減速裝置。減速器常用的分布方案有展開(kāi)式，同軸式，分流式以及對(duì)稱分流式，現(xiàn)分別對(duì)四種方案加以對(duì)比分析。 （ 1） 對(duì)稱分流式 （圖 2 圖 2示意圖 該方案結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由于齒輪相對(duì)于軸承對(duì)稱布置，與展開(kāi)式相比載荷沿齒寬分布較均勻，軸承受載較均勻。中間軸危險(xiǎn)截面上的轉(zhuǎn)矩只想當(dāng)于軸所傳遞轉(zhuǎn)矩的一半，使用與變載荷的場(chǎng)合。與分流式相比，輸出軸危險(xiǎn)截面上的轉(zhuǎn)矩是軸所傳遞轉(zhuǎn)矩的一半。 （ 2） 分流式 （圖 2 圖 2示意圖 中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 該方案結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由于齒輪相對(duì)于軸承對(duì)稱布置，與展開(kāi)式相比載荷沿齒寬分布較均勻，軸承受載較均勻。中間軸危險(xiǎn)截面上的轉(zhuǎn)矩只想當(dāng)于軸所傳遞轉(zhuǎn)矩的一半，使用與變載荷的場(chǎng)合。 （ 3） 展開(kāi)式 （圖 2 圖 2動(dòng)方案 3 示意圖 該 方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但齒輪相對(duì)于軸承的位置不固定，因此要求軸有交大的剛度。高速級(jí)齒輪布置在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩輸入端，這樣，軸在轉(zhuǎn)矩作用下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形和在載荷作用下產(chǎn)生的彎曲變形可部分互相抵消，以減緩沿齒寬分布不均勻的現(xiàn)象。用于載荷比較平衡 的場(chǎng)合。 （ 4） 同軸式 （ 2 圖 2動(dòng)方案 4 示意圖 該方案減速器的橫向尺寸較小，兩對(duì)齒輪侵入油中深度大致相同。但軸向尺寸大和重量較大，且中間軸較長(zhǎng)，剛度差，沿齒寬載荷分布不均勻，高速軸的承載能力難于充分利用。 抽油機(jī)減速器是一種承受重復(fù)交變載荷、長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的減速裝置。抽油機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī) 1 皮帶 2 將動(dòng)力傳入減速器 3，在輸出端帶動(dòng)曲柄工作。由于抽油機(jī)工作時(shí)的載荷變化大，傳動(dòng)系統(tǒng)中采用兩級(jí)對(duì)稱分流式雙圓弧圓柱齒輪減速器結(jié)構(gòu)，中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 高速級(jí)齒輪相對(duì)于軸承位置對(duì)稱，沿齒寬載荷分布較均勻，高速級(jí)和低速級(jí) 均為人字齒雙圓弧圓柱齒輪傳動(dòng)。通過(guò)比較知選擇傳動(dòng)方案 1 如圖 2 動(dòng)機(jī)的選擇 擇電動(dòng)機(jī)類型 按已知工作條件和要求，選用 Y 系列一般用途的三相異步電動(dòng)機(jī) 擇電動(dòng)機(jī)的容量 （ 1）減速器輸出功率0?出（2 由公式（ 2 抽油機(jī)輸出轉(zhuǎn)速r/ 2） 電動(dòng)機(jī)至減速器之間傳動(dòng)裝置的總效率為η 321 2 3? ? ? ?? ? ? （ 2 1? ， 2? ， 3? 分別為皮帶 ，軸承及齒輪傳動(dòng)的效率， 1 2 30 . 9 6 0 . 9 8 0 . 9 7 ;? ? ?? ? ?， ，由公式（ 2 3 2 3 21 2 3 0 . 9 6 0 . 9 8 0 . 9 6 = 0 . 8 3 2 7? ? ? ?? ? ? ? ? ? （ 3） 確定電動(dòng)機(jī)的額定功率p ??（ 2 電動(dòng)機(jī)的輸出功率文） 8 可由公式 （ 2得到： 3 3 W? 選定電動(dòng)機(jī)的額定功 率 37W?擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 抽油機(jī)的沖程 5r/傳動(dòng)系統(tǒng)為分流式圓柱齒輪傳動(dòng)，查閱教材表 18薦傳動(dòng)比為23i 8～ 60，則總傳動(dòng)比可取 8 至 60 之間 則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為 '18 8× '260 60× 見(jiàn)同步轉(zhuǎn)速為 1000r/500r/000r/電動(dòng)機(jī)都符合 ,這里初選同步轉(zhuǎn)速為 1000r/500r/000r/三種電動(dòng)機(jī)進(jìn)行比較 ,由參考文獻(xiàn) [1]中表 16得： 表 2] 方案 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定 功率 （ 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n/(r/堵 轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn) 矩額 定 轉(zhuǎn) 矩 最 大 轉(zhuǎn) 矩額 定 轉(zhuǎn) 矩 質(zhì)量/步 轉(zhuǎn)速 滿載 轉(zhuǎn)速 1 7 3000 2930 00 2 7 1500 1460 30 3 7 1000 970 00 4 7 750 740 20 由表中數(shù)據(jù)，綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量，價(jià)格以及總傳動(dòng)比，即 選定方案 4 中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 傳動(dòng)比確定及各級(jí)傳動(dòng)比分配 算總傳動(dòng)比 由參考文獻(xiàn) [1]中表 16得： 滿載轉(zhuǎn)速 740r/傳動(dòng)比 /n n?=740/5=148 r/ 分配各級(jí)傳動(dòng)比 查閱參考文獻(xiàn) [1]《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》中表 2配各級(jí)傳動(dòng)比； 取高速級(jí)的圓柱齒輪傳動(dòng)比23(1 1 低速級(jí)的圓柱齒輪的傳動(dòng)比為3i?算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 軸轉(zhuǎn)速 電動(dòng)機(jī)軸為電機(jī)軸 0，減速器高速級(jí)軸為軸 1，中速軸為軸 2 低速級(jí)軸為軸 3，則 0n= 740 r/11740 1 4 5 . 7 85 . 0 7 6nn i? ? ?r/222 3 nn i?? r/335nn i??r/ 按電動(dòng)機(jī)額定功率11 3 3 . 3 0 . 9 6 3 1 . 9 7 K W?? ? ? ?中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 2 1 2 3 3 0 . 6 8P P K W????3 2 2 3 2 8 . 3 0P P K W????軸轉(zhuǎn)矩 9550 PT n?? （ 2 由公式（ 2 31113 1 . 9 79 5 5 0 9 5 5 0 2 . 0 9 4 1 01 4 5 . 7 8 ? ? ? ? ? ? 22 9550 2PT n??× 10 33339 5 5 0 9 5 5 0 ( 2 8 . 3 0 / 5 ) 5 3 . 9 1 0 ? ? ? ? ? ? 將軸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)匯總于下表以備查用 ： 表 2軸動(dòng)力參數(shù) 軸名 功率 P（ 轉(zhuǎn)矩 T（ 轉(zhuǎn)速 n（ r/ 傳動(dòng)比 i 效率 ? 電機(jī)軸 0? 740 入軸 10? 間軸 10? 出軸 10? 國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 第 3 章 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)及計(jì)算 速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 擇材料、精度及參數(shù) （ 1） 按圖 2示傳動(dòng)方案，選用圓弧圓柱齒輪傳動(dòng) ； （ 2）抽油機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選 用 7 級(jí)精度 ； （ 3） 材料選擇。選擇 大 小齒輪材料為 45（調(diào)制） ； （ 4） 初選小齒輪齒數(shù)1 18Z ?，則大齒輪齒數(shù)2Z?18=2 110;Z ?； 采用人字齒；暫定 25?? ；選取齒寬系數(shù) ?； 抗彎曲疲勞強(qiáng)度初步確定齒輪模數(shù) （ 1）抽油機(jī)減速器屬于中等振 動(dòng) 暫取 K= （ 2）根據(jù)材料種類及硬度確定齒輪的疲勞極限 由圖 3]查得 ： 小齒輪 li m 1 525F M P a? ? 由圖 3]查得 ： 大齒輪 li m 2 410F M P a? ? 由圖 3]查得 ：li m 1 860H M P a? ?由圖 3查得 ：li m 2 700H M P a? ?v 3ZZ= （3 ? 由公式（ 3 ： 中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 11 = 1 8 / 0 . 7 4 4 2 4 . 1 8c o s ? ? 查圖 3] 3 ： 2 = 1 1 0 / 0 . 7 4 4 1 4 7 . 7 7c o 5 b? ??時(shí)查 圖] = 1 4 5 . 7 8 / 2 3 . 8 9 6 . 1 0 , 1 . 0 2 3Y ?? ?? 查表 3] 查表 3] 25Y = ? F li m N m i n?? （3 由公式（ 3 ： F l i m 1 N 1 X 1F P 1F m i nF l i m 2 N 2 X 2F P 2F m i = 5 2 5 1 1 / 1 . 6 3 2 8= 4 1 0 1 1 / 1 . 6 2 5 6 a????? ? ?? ? ?計(jì)算式應(yīng)?。?11/F ）（ 22/F ）中之大值代入計(jì)算 12 t a n()22a ? ?? ???（3 ?? a?由公式（ 3 ： 中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 12t a n t a n( ) ( 0 . 5 / 2 ) ( 1 8 1 1 0 ) 2 . 3 7 5 ;2 2 6 . 2 82 , 0 . 3 7 5 , K = 0 ;a ??? ????? ?? ? ? ? ? ?? ? ? 因 齒 端 修 薄總的縱向重合度 2 = 2 . 3 7 5 2 = 4 . 7 5?? ??人字齒單側(cè)齒寬承擔(dān)二分之一的載荷 3 31T 2 . 1 0 1 0T = = N . m = 1 . 0 5 1 0 N . ? 113 2 . 5 8 ) ( )2 E u F E n Y Y ?????? ?（3 由公式（ 3 113 2 . 5 8 5 83 ) ( )21 0 5 0 1 0 1 . 7 2 . 0 5 3 1 . 0 2 3 0 . 7 7 5 1 . 8 3 1()2 2 0 1 8 2 5 64 . 4m = 5E u F E n Y Y ? ???? ? ? ? ? ???? ??? ? ????取 定齒輪傳動(dòng)參數(shù) ? ?122 c o z ? （ 3 由公式（ 3 ： ? ? ? ?12 4 1 8 1 1 0 3 5 3 . 0 8 4 ;2 c o s 2 c o s 2 5nm z ?? ? ?a=350 ?12a r c c o s 2nm z ?? （3 由公式（ 3 ? ?12 5 1 2 8a r c c o s a r c c o s 2 3 . 8 9 52 7 0 0nm z ? ?? ? ? 中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 ?（3 由公式（ 3 11 1 8 5 9 0 / 0 . 9 1 4 3 9 8 . 4 3 6c o s c o s 2 3 . 8 9 5m m? ?? ? ? ?22 1 1 0 5 5 5 0 / 0 . 9 1 4 3 6 0 1 . 5 5 3c o s c o s 2 3 . 8 9 5m m? ?? ? ? ?????（3 由公式（ 3 2 . 3 7 5 3 . 1 4 1 5 2 9 . 8 4 4 9 2 . 1 1s i n s i n 2 3 . 8 9 5 0 . 4 0 5 0m m??????? ? ? ?b=100 驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 查表 3]，抽油機(jī)工作中等振動(dòng)， ； 60 1000? ?（3 由公式（ 3 11 3 . 1 4 1 9 8 . 4 3 6 1 4 5 . 7 8 0 . 7 5 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0m s? ??? ? ??? 查圖 3] 1 . 0 27 級(jí) 精 度 時(shí) ， ；查圖 3]， 0 0= = = 1 . 0 2 / K = 1 . 1 0d 9 8 . 4 3 6 ，； 查表 3]，按七級(jí)精度， 中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 查圖 3]， 5 . 7 8u = = 6 . 1 0 Y = 1 . 0 2 32 3 . 8 9 時(shí) ， ；查圖 3]， = 2 3 . 8 9 5 Y = 0 . 7 6 5?? ， ；查圖 3]，131 8 1 8Z = 2 3 . 5 6c o s ( 0 . 9 1 4 3 ) 0 . 7 6 4z ? ? ? ? ；231 1 0 1 1 0Z = 1 4 3 . 9 8c o s ( 0 . 9 1 4 3 ) 0 . 7 6 4z ? ? ? ? ；查表 3]，鍛鋼 ? ? 0 . 1 4EE n 2 . 5 0 3 M P 1 K = 0??齒 端 修 薄 ， ， ； 小齒輪的齒根應(yīng)力 10 . 8 6A V 1 2 8 51T K K K K= ( )2 E u F E n dF Y Y YK z m???? ? ??（3 使 用 系 數(shù) 動(dòng) 載 系 數(shù) 1 ?載 荷 分 配 系 數(shù) Y 彎 曲 彈 性 系 數(shù) u F??Y 彎 曲 齒 數(shù) 比 系 數(shù) Y 齒 形 系 數(shù)由公式（ 3 10 . 8 6A V 1 2 8 51T K K K K= ( )2 E u F E n dF Y Y YK z m???? ? ??0 . 8 632 . 5 81 0 5 0 1 0 1 . 5 1 . 0 2 1 . 1 0 1 . 1 0 2 . 0 5 3 1 . 0 2 3 0 . 7 6 5 2 . 1 3 1 1 6 4 ;2 3 0 1 8 5 M P a??? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ???? ? ???大齒輪的齒根應(yīng)力 為： 22111 . 8 2 51 6 4 1 4 0 . 52 . 1 3Y M P ? ? ? ?小齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ： 7116 0 6 0 1 4 5 . 7 8 3 6 5 2 4 2 0 1 5 3 1 0N n t? ? ? ? ? ? ? ? 大齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ： 中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 7 7121 5 3 1 0 2 5 . 1 1 06 . 1 0NN u ?? ? ? ? 查圖 3]， 6N 1 N 13 1 0 Y = Y =N ?? ， 1 ； 4 2 b [ 1 ] m 5 Y = 1?查 圖 ， ， ；安全系數(shù) F ? （3 由公式（ 3 F l i m 1 1 1 3 . 2164? ??F l i m 1 2 2 2 . 9 21 4 0 . 5? ??齒根彎曲疲勞強(qiáng)度安全。 算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 查表 3]，2 1 . 3 9 ( ) 按 七 級(jí) 精 度 ；查表 3]，鍛鋼 0 . 2 7 3 1 . 3 4 6 M P a ；查圖 3]， 6 . 1 0 Z = 1 . 0 4 5， ；查圖 3]，當(dāng) = 2 3 . 8 9 5 Z = 0 . 5 8?? ， ；查圖 3]得到： ? ?V 1 n a 1V 2 n a 2a 1 a 2 2 3 . 5 6 m = 5 Z = 0 . 9 9 2Z = 1 4 3 . 9 8 m = 5 Z = 0 . 9 6 3Z + = 0 . 9 7 8 ;2， ， ；， ， ； 齒面接觸應(yīng)力 ： 7 3A V 1 H 2 1 91Z Z Z K K K= ( )2 Eu nK z m ???? ? ??（3 中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 接觸彈性系數(shù) 接觸齒數(shù)比系數(shù) Z? 接觸弧長(zhǎng)系數(shù) 由公式（ 3 ： 7 3A V 1 H 2 1 91Z Z Z K K K= ( )2 Eu nK z m ???? ? ??0 . 7 332 . 1 91 0 5 0 1 0 1 . 5 1 . 0 2 1 . 1 0 1 . 3 9 3 1 . 3 4 6 1 . 0 4 5 0 . 5 8 0 . 9 7 82 3 0 1 8 5??? ? ? ? ? ? ? ?????? ? ??? 4= 1 . 2 5 1 0 0 . 0 3 = 3 7 5 M P a?? 查圖 3]， 7N > 5 1 0 1 ;N??， ]，采用 320 號(hào)極壓工業(yè)齒輪油 ? ?240 3 2 0 / , 1 . 0 8 5 ;Lv m m s Z??查圖 3]， ? ?0 . 7 5 0 . 7 5 1 . 6 9 / 0 . 7 62 3 . 8 9 5 0 . 4 4 3 0m st g t g?? ? ? ? ?， H l i m L N? ? （3 接觸壽命系數(shù) 潤(rùn)滑劑系數(shù) 速度系數(shù) 由公式（ 3 ： H l i m 1 1 L Z 8 6 0 1 1 . 0 8 5 0 . 7 6S = = 1 . 8 9375N? ? ? ? ??H l i m 2 2 L Z 7 0 0 1 1 . 0 8 5 0 . 7 6S = = 1 . 5 4375N? ? ? ? ??齒面接觸疲勞強(qiáng)度安全。 輪的幾何尺寸計(jì)算 法向模數(shù)n 1 2m = 5 Z = 1 8 Z = 1 1 0 = . 8 ;， 齒 數(shù) ， ， 螺 旋 角 2 3 9 5 小齒輪分度圓直徑 ： 中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 1m 1 8 5 9 0d = = = = 9 8 . 4 3 6c o s c o s 2 3 . 8 9 5 0 . 9 1 4 3 ? o； 小齒輪齒頂圓直徑 ： a 1 1 d + 2 h = 9 8 . 4 3 6 + 2 0 . 9 5 = 1 0 5 . 6 4 6 ； 小齒輪齒根圓直徑 ： f 1 1d = d 2 h = 9 8 . 4 3 6 2 1 . 1 5 = 8 7 . 4 4 6f ? ? ?； 大齒輪的分度圓直徑 ： 2m 1 1 0 5 5 5 0d = = = = 6 0 1 . 6 1 9 m mc o s c o s 2 3 . 8 9 5 0 . 9 1 4 3? ? o； 大齒輪齒頂圓直徑 ： a 2 2 2d = d + 2 h = 6 0 1 . 6 1 9 + 2 0 . 9 5 = 6 0 8 . 8 1 9 m m??； 大齒輪齒根圓直徑 ： f 2 2d = d 2 h = 6 0 1 . 6 1 9 2 1 . 1 5 = 5 9 2 . 8 1 9f ? ? ?； 中心矩 ? ? ? ?12 5 1 8 1 1 0 3502 c o s 2 c o s 2 3 . 8 9 5nm z za m m???? ? ?o； 齒寬 100b 速機(jī)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 擇材料、精度及參數(shù) （ 1） 按圖（ 2示傳動(dòng)方案，選用人字齒圓柱齒輪傳動(dòng) （ 2） 抽油機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用 7 級(jí)精度（ （ 3） 材料選擇。查圖表（ 10選擇 大 小齒輪材料為 45 號(hào)鋼（調(diào)質(zhì)） 。 （ 4） 初選小齒輪齒 數(shù)3 18Z ?，則大齒輪齒數(shù)4 6 . 7 8 1 8 8 6 ;Z ? ? ?取4 86Z ?， 采用人字齒 ， 暫定 30?? ， 選取齒寬系數(shù) ； 單側(cè)重合度 由公式（ 3 ： 中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 ? ? ? ?12 0 . 5 3 01 8 8 6 2 . 3 9 2 , = 2 . 4 02 2 2 2 3 . 1 4 1a t g t ? ?? ?? ? ??? ? ? ? ? ? ?? o 取 抗彎曲疲勞強(qiáng)度初步確定齒輪模數(shù) （ 1）抽油機(jī)減速器屬于中等振動(dòng) 暫取 K= （ 2）根據(jù)材料種類及硬度確定齒輪的疲勞極限 由 有參考文獻(xiàn) [1]圖 3得 小齒輪 li m 1 525F M P a? ?由圖 3得 ： 大齒輪 li m 2 410F M P a? ?由圖 3得 ： li m 1 860H M P a? ? 由圖 3得 ： li m 2 700H M P a? ? 由公式（ 3 ： 當(dāng)3 = 1 8 / 0 . 6 4 9 2 7 . 7 3c o s ? ?， 4 = 8 6 / 0 . 6 4 9 1 3 2 . 4c o s ? ? 時(shí)， 查圖 3 = 2 3 / 4 5? ?， ?； 查表 3； 查表 3 30?? o ， Y = 由公式（ 3 ： 中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 F l i m 3 N 3 X 3F P 3F m i nF l i m 4 N 4 X 4F P 4F m i = 5 2 5 1 1 / 1 . 6 3 2 8= 4 1 0 1 1 / 1 . 6 2 5 6 a????? ? ?? ? ?計(jì)算式應(yīng)?。?11/F ）（ 22/F ）中之大值代入計(jì)算 單側(cè)齒寬的縱向重合度 ， 由公式（ 3 ： 34t a n t a n( ) ( 0 . 5 / 2 ) ( 1 8 8 6 ) 3 . 3 7 5 , 3 , 0 . 3 7 52 2 6 . 2 8K = 0a ? ?? ??????? ? ? ? ? ? ? ? ?因 齒 端 修 薄總的縱向重合度 2 = 2 . 3 7 5 2 = 4 . 7 5?? ??； 人字齒單側(cè)齒寬承擔(dān)二分之一的載荷 故 3 32T 1 2 . 2 6 1 0T = = N m = 6 . 1 3 1 0 N ? ? ?由公式（ 3 113 2 . 5 8 5 83 ) ( )26 1 3 0 1 0 1 . 7 2 . 0 5 3 1 . 0 2 5 0 . 8 0 5 1 . 8 3 1( ) 8 . 32 3 0 1 8 2 5 6m = 8E u F E n Y Y ??????? ? ? ? ? ???????? ? ???定齒輪傳動(dòng)參數(shù) 中心距 由公式（ 3 ? ? ? ?34 5 1 8 8 6 4 8 0 . 3 7 02 c o s 2 c o s 3 0nm z ? ?? ? ? 取 a=480公式（ 3 ? ?34 5 1 0 4a r c c o s a r c c o s 2 9 . 9 2 62 9 6 0nm z ? ?? ? ? 由公式（ 3 中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 33 1 8 8 1 4 4 / 0 . 8 6 6 7 1 6 6 . 1 4 7c o s c o s 2 9 . 9 2 6 4m m? ?? ? ? ? 6 8 6 8 8 / 0 . 8 6 6 7 7 9 3 . 8 1 6c o s c o s 2 3 . 8 9 5m m? ?? ? ? ?3 ： 2 . 3 9 3 . 1 4 1 8 6 0 . 0 6 1 2 0 . 3 3 8s i n s i n 2 9 . 9 2 6 0 . 4 9 8 9m m??????? ? ? ?b=100算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 查表 3油機(jī)工作中等振動(dòng)， ； 由公式（ 3 ： 查圖 3? ?31 3 . 1 4 1 1 6 6 . 1 4 7 0 . 2 0 8 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0m s? ?? ? ???； 查圖 3 2 0= = = 0 . 7 2 2 K = 1 . 0 6d 1 6 6 . 1 4 7? 時(shí) ，； 1 . 0 07 級(jí) 精 度 時(shí) ， ；查表 3七級(jí)精度， 查圖 3 5 . 7 8u = = 6 . 1 0 Y = 1 . 0 2 32 3 . 8 9 時(shí) ， ；查圖 3 = 2 9 . 9 2 6 Y = 0 . 8 0?? 時(shí) ， ；由公式（ 3 ： 查圖 3331 8 1 8Z = 2 7 . 6 4 9 ,c o s ( 0 . 8 6 6 ) 0 . 6 5 1z ? ? ? ?438 6 1 1 0Z = 1 3 2 . 1 0 4 ,c o s ( 0 . 8 6 6 ) 0 . 6 5 1z ? ? ? ?； 表 3鋼 ? ? 0 . 1 4EE n 2 . 5 0 3 M P 1 K = 0??齒 端 修 薄 ， ， ； 中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 小齒輪的齒根應(yīng)力 ， 由公式（ 3 ： 10 . 8 6A V 1 2 8 51T K K K K= ( )2 E u F E n dF Y Y YK z m???? ? ?? 0 . 8 632 . 5 86 1 3 0 1 0 1 . 5 1 . 0 0 1 . 0 6 1 . 1 0 2 . 0 5 3 1 . 0 2 5 0 . 8 0 2 . 0 6 1 2142 3 0 1 8 8 M P a??? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ???? ? ???大齒輪的齒根應(yīng)力 為 44331 . 8 2 31 6 4 1 9 02 . 0 6Y M P ? ? ? ?小齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ： 7326 0 6 0 2 3 . 8 9 9 3 6 5 2 4 2 0 2 5 1 0N n t? ? ? ? ? ? ? ? 大齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ： 7 7342 5 1 0 5 . 3 1 04 . 7 8NN u ?? ? ? ? 查圖 3 6N 1 N 13 1 0 Y = Y =N ?? 時(shí) ， 1 ； 4 2 b m 8 5 Y = 0 . 9 5??查 圖 ， 當(dāng) 時(shí) ， ； 安全系數(shù) 由公式（ 3 ： F l i m 3 1 1 5 1 0 . 9 5S = 2 . 3 3 ;214? ???? F l i m 3 2 2 0 0 . 9 5 1S = 2 . 0 5190? ???? 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度安全。 算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 查表 3 1 . 3 9 ( ) 按 七 級(jí) 精 度 ；查表 3鋼 0 . 2 7 3 0 . 5 8 4 M P a ；查圖 3 4 . 7 8 Z = 1 . 0 5 5當(dāng) 時(shí) ， ；中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 查圖 3 = 2 9 . 9 2 6 Z = 0 . 6 6?? 時(shí) ， ； 查圖 3 ? ?? ?V 1 n a 1V 2 n a 2Z = 2 7 . 6 4 9 m = 8 m m Z = 0 . 9 9 6Z = 1 3 2 . 1 0 4 m = 8 m m Z = 0 . 9 6 2， 時(shí) ， ；， 時(shí) ， ；? ?a 1 a 2 = 0 . 9 7 9 ;2齒面接觸應(yīng)力 ， 由公式（ 3 7 3A V 1 H 2 1 91Z Z Z K K K= ( )2 Eu nK z m ???? ? ?? 0 . 7 332 . 1 96 1 3 0 1 0 1 . 5 1 . 0 5 1 . 0 6 1 . 3 9 3 0 . 5 8 4 1 . 0 5 5 0 . 6 6 0 . 9 7 9 5842 3 0 1 8 8 M P a??? ? ? ? ? ? ? ?? ? ???? ? ???查圖 37N > 5 1 0 1 ;N??， 用 320 號(hào)極壓工業(yè)齒輪油 ? ?240 3 2 0 / , 1 . 0 8 5 ;Lv m m s Z??查圖 3? ?0 . 2 0 7 7 0 . 2 0 7 7 0 . 3 6 1 / 0 . 7 7 ;2 9 . 9 2 6 0 . 5 7 6m st g t g?? ? ? ? ?， 由公式（ 3 H l i m 1 1 L Z 8 6 0 1 1 . 0 8 5 0 . 7 7S = = 1