游梁式抽油機(jī)53型減速器設(shè)計(jì) VIP

本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目： 游梁式抽油機(jī) 53 型減速器設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 劉 帥 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： 王 國(guó) 棟 2011 年 6 月 2 日 西南石油大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 摘要 本文闡述了我國(guó)齒輪減速器的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，著重 對(duì)游梁式抽油機(jī) 53型雙圓弧齒輪減速器進(jìn)行設(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、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 CAXA 繪制二維裝配圖 ,Autodesk Inventor 繪制三維圖 ,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；齒輪減速器；分流式人字齒結(jié)構(gòu)；強(qiáng)度校核 西南石油大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) ABSTRACT This paper expounds the present situation and development of gear reducer trend .Focusing on the beam pumping unit double-arced gear reducer 53 type design calculation, including drives choice, total ratio setting and the distribution of transmission ratio at all levels, gear transmission design and various design and calculation of the drive shaft ,and according to the design of the system dynamic correction and strength check. Using CAXA Autodesk Inventor, assembly drawing two-dimensional drawing three-dimensional graph, finally designed to meet the requirements of gear reducer Keywords: Double-arced gear ; Gear reducer ;Shunt person handwriting tooth structure ;Strength check 西南石油大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 目錄 第 1 章 概論 . 1 1. 齒輪減速器的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) . 1 2. 我國(guó)抽油機(jī)減速器現(xiàn)狀 . 2 第 2 章 傳動(dòng)方案的擬定 . 4 1. 傳動(dòng)方案 . 4 2. 電動(dòng)機(jī)的選擇 . 4 3. 總傳動(dòng)比確定及各級(jí)傳動(dòng)比分配 . 6 4. 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) . 7 第 3 章 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) . 9 1. 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) . 9 2. 低速機(jī)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) . 16 第 4 章 軸的設(shè)計(jì) . 24 1. 輸入軸的設(shè)計(jì) . 24 2. 中速軸的設(shè)計(jì) . 26 3.低速軸的設(shè)計(jì) . 29 第 5 章 軸承的選擇和校核計(jì)算 . 34 1. 輸入軸承的選擇與計(jì)算 . 34 2. 中間軸上軸承的校核與計(jì)算 . 35 3. 輸出軸上的軸承選擇與計(jì)算 . 36 第 6 章 鍵連接的選擇與校核計(jì)算 . 37 1. 輸入軸與帶輪的鍵連接 . 37 2. 齒輪 2 與中間軸的鍵連接 . 37 3. 齒輪 3 與軸的鍵連接 . 38 第 7 章 減速器附件 設(shè)計(jì)及潤(rùn)滑密封 . 39 1. 減速器附件設(shè)計(jì) . 39 2. 潤(rùn)滑與密封 . 40 第 8 章 減速器的二維裝配圖與三維設(shè)計(jì)圖 . 41 總結(jié) . 42 科瑞集團(tuán)實(shí)習(xí)報(bào)告 . 42 致謝 . 44 參考文獻(xiàn) . 45 西南石油大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 1 第 1 章 概論 1. 齒輪減速器的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 20世紀(jì) 70年代末以來(lái)，世界減速器技術(shù)有了和打發(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)。 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 ISO1328-1975 的 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。 功率分支技術(shù)主要用于行星及大功率雙分支以及多分支裝置，如中心傳動(dòng)講的水泥磨主減速器。其核心技術(shù)是均載。 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)地單一有底座實(shí)心軸輸出地安裝方式，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)、笑話、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 JB179 60的 8 9級(jí)提高到 GB10095 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 2800kW 的水泥磨減速器、 1700mm 軋鋼機(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) 44000kW，齒輪圓周速度達(dá) 168m/s。 西南石油大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 2 80年代末至 90 年代初，我國(guó)相繼制訂了近 100各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、使用壽命、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)品作出了貢獻(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。面對(duì)這方面差距，我們的對(duì)策應(yīng)該是： 有條件的企業(yè)應(yīng)該瞄準(zhǔn)國(guó)際最先進(jìn)的水平，盡快研究開(kāi)發(fā)面向 21世紀(jì)的新產(chǎn)品。要研究出 更好的模塊化設(shè)計(jì)方法，以期形成較大的批量，求得規(guī)模效益。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)有的企業(yè)已經(jīng)先走了一步，開(kāi)發(fā)出這類產(chǎn)品。 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。 2. 我國(guó)抽油機(jī)減速器現(xiàn)狀 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。對(duì)于我國(guó)的抽油機(jī)主要有以下幾種指標(biāo)： 第一種，目前最多應(yīng)用也是市面上出售最多的一種抽油機(jī)的型號(hào)是 JHL型油田抽油機(jī)專用減速 機(jī)。它采用了雙圓弧齒形圓柱齒輪，其具有承載能力大，使用壽命長(zhǎng)，工作平穩(wěn)，噪音小，密封性能好，安全可靠，安裝使用方便等特點(diǎn)，適用各種野外條件下的連續(xù)作業(yè)，也可適用于礦用絞車。 第二種，油田用 硬齒輪減速機(jī)是按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（ GB19004-88)生產(chǎn)的，主要包括 ZDY（單級(jí)）、 ZLY（兩級(jí)）、 ZSY（三級(jí)）很 ZFY（四級(jí)）四大系列。 性能特點(diǎn)：1、中心距，傳動(dòng)比等主要均優(yōu)化設(shè)計(jì)，主要零、部件性好。 2、齒輪均采用優(yōu)質(zhì)合金剛滲碳、淬火而成，齒輪硬度達(dá) HRC58-62。 3、體積小、重量輕、精度高、承載能力大、壽命長(zhǎng)、可靠 性高、傳動(dòng)穩(wěn)、噪音低。 4、一般采用池潤(rùn)滑，自然冷卻，當(dāng)熱力率不能滿足時(shí)，可采用循環(huán)油潤(rùn)滑或風(fēng)扇，冷卻盤管冷卻。 西南石油大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 3 第三種，抽油機(jī)專用擺線針輪減速機(jī)。采用 行星傳動(dòng)原理，擺線針輪嚙合，設(shè)計(jì)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)新穎。 特點(diǎn)： 1、傳動(dòng)比大。一級(jí)減速時(shí)傳動(dòng)比為 1/6-1/87。兩級(jí)減速時(shí)傳動(dòng)比為 1/99-1/7569；三級(jí)傳動(dòng)時(shí)傳動(dòng)比為 1/5841-1/658503。另外根據(jù)需要還可以采用多級(jí)組合，速比達(dá)到指定大。 2、傳動(dòng)效率高。由于嚙合部位采用了滾動(dòng)嚙合，一般一級(jí)傳動(dòng)效率為 90%-95%。 3、結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量 輕。體積和普 通圓柱齒輪減速機(jī) 相比可減小 2/1-2/3。 4、故障少，壽命長(zhǎng)。主要傳動(dòng)嚙合件使用軸承鋼磨削制造，因此機(jī)械性能與耐磨性能均佳，又因其為滾動(dòng)摩擦，因而故障少，壽命長(zhǎng)。 5、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠。因傳動(dòng)過(guò)程中為多齒嚙合，所以使之運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，噪聲低。 6、拆裝方便，容易維修。 7、過(guò)載能力強(qiáng)，耐沖擊，慣性力矩小，適用于起動(dòng)頻繁和正反轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)的特點(diǎn)。 第四種， 三環(huán)減速機(jī)由三片相同的內(nèi)齒環(huán)板帶動(dòng)一個(gè)外齒齒輪輸出，故稱為三環(huán)減速器，屬平行軸一動(dòng)軸齒輪傳動(dòng)減速器，齒輪嚙合運(yùn)動(dòng)屬于動(dòng)軸輪系，具有少齒差行星傳動(dòng)特征，輸 出與輸入軸間平行配置，又有平行軸圓柱齒輪減速器的特征。具有承載和超載能力強(qiáng)、傳動(dòng)比大、分級(jí)密集、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量輕、裝拆維修方便、適用性寬廣等優(yōu)點(diǎn)。 工作特點(diǎn)： 1、工作環(huán)境溫度為 -40 C+45 ，環(huán)境溫度低于 0 時(shí)，啟動(dòng)前潤(rùn)滑油應(yīng)預(yù)熱。 2、 高速軸轉(zhuǎn)速不得超過(guò)功率表中規(guī)定的最高值。 3、 瞬時(shí)允許尖鋒轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的 2.7倍。4、 適用于連續(xù)，短時(shí)或斷續(xù)工作制，可正反轉(zhuǎn)。 5、減速器與原動(dòng)機(jī)（常用電動(dòng)機(jī)）和工作機(jī)之間應(yīng)用非剛性聯(lián)軸器且其軸心線應(yīng)嚴(yán)格對(duì)中。 西南石油大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 4 第 2 章 傳動(dòng)方案的擬定 1. 傳動(dòng)方案 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)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)較復(fù)雜，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)。傳動(dòng)方案如圖 2-1 圖 2-1傳動(dòng)方案示意圖 2. 電動(dòng)機(jī)的選擇 2.1 選擇電動(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) 西南石油大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 5 2.2 選擇電動(dòng)機(jī)的容量 2.2.1減速器輸出功率wPwP= w6Tn9.55 10出（ 2-1） 由公式（ 2-1）得 wP= 27.749kw 抽油機(jī)輸出轉(zhuǎn)速wn等于抽油機(jī)的沖次 wn=12r/min（ 6/9/12） 2.2.2 電動(dòng)機(jī)至減速器之間傳動(dòng)裝置的總效率為 321 2 3 （ 2-2） 1 ， 2 ， 3 分別為皮帶，軸承及齒輪傳動(dòng)的效率， 1 =0.96， 2 =0.98， 3 =0.97 由公式（ 2-2）得 3 2 3 21 2 3 0 . 9 6 0 . 9 8 0 . 9 6 = 0 . 8 3 2 7 2.2.3 確定電動(dòng)機(jī)的額定功率 edP dP = wP / （ 2-3） 電動(dòng)機(jī)的輸出功率為 dP 由公式 （ 2-3） 得 dP =33.3kw 選定電動(dòng)機(jī)的額定 功率 edP =37kw 西南石油大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 6 2.3 選擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 抽油機(jī)的沖程 wn =5 r/min 該傳動(dòng)系統(tǒng)為分流式圓柱齒輪傳動(dòng)，查閱教材表18-1推薦傳動(dòng)比為 12i i i =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 1dn =8wn =8 57.32=458.56r/mi 2dn =60wn =60 57.32=3439.2r/min 可見(jiàn)同步轉(zhuǎn)速為 1000r/min ， 1500r/min ， 3000r/min的電動(dòng)機(jī)都符合，這里初選同步轉(zhuǎn)速為 1000r/min ， 1500r/min ， 3000r/min的三種電動(dòng)機(jī)進(jìn)行比較，由參考文獻(xiàn) 1中表 16-1查得： 表 2-1 方案 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 （ KW） 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n/(r/min) 額定轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩質(zhì)量/kg 同步轉(zhuǎn)速 滿載轉(zhuǎn)速 1 Y160M1-2 37 3000 2930 2.0 2.2 200 2 Y160M-4 37 1500 1460 2.2 2.2 230 3 Y160L-6 37 1000 970 2.0 2.0 200 4 Y180L-8 37 750 740 1.7 2.0 220 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 3. 總傳動(dòng)比確定及各級(jí)傳動(dòng)比分配 3.1 計(jì)算總傳動(dòng)比 由參考文獻(xiàn) 1中表 16-1查得： 滿載轉(zhuǎn)速 nm=740 r / min； 西南石油大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 7 總傳動(dòng)比 i=nm /wn =740/5=148 r / min 3.2 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 3各級(jí)傳動(dòng)中 分配各級(jí)傳動(dòng)比； 取高速級(jí)的圓柱齒輪傳動(dòng)比 2i = 3(1 .3 1 .4 )i =6.10，則低速級(jí)的 圓柱齒輪的傳動(dòng)比為 3i =4.78 4. 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 4.1 各軸轉(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/min 01 1740 r / m i n = 1 4 5 . 7 8 r / m i n5 . 0 7 6nn i12 2 2 3 . 8 9 r / m i nnn i23 3 5 r / m i nnn i4.2 按電動(dòng)機(jī)額定功率 edP 計(jì)算各軸輸入功率 23 3 1 . 9 7 0 . 9 8 0 . 9 7 k w 3 0 . 6 8 k wI I IPP 1 3 3 . 3 0 . 9 6 3 1 . 9 7IdP P K W 23III IIPP =10.89 0.96 0.97 kw =28.30kw 西南石油大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 8 4.3 各軸轉(zhuǎn)矩 9550 PT n （ 2-4） 由公式（ 2-4）得 31113 1 . 9 79 5 5 0 9 5 5 0 2 . 0 9 4 1 01 4 5 . 7 8PT N m N mn gg 22 9550 2PT n 30.68/23.89 =12.26 310Nm 33339 5 5 0 9 5 5 0 ( 2 8 . 3 0 / 5 ) 5 3 . 9 1 0PT N mN 將軸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)匯總于下表以備查用： 表 1-3 軸名 功率 P（ kw） 轉(zhuǎn)矩 T（ N.mm） 轉(zhuǎn)速 n（ r/min） 傳動(dòng)比 i 效率 電機(jī)軸 33.30 740 5.076 0.96 1 軸 31.97 2.10 610 145.78 6.10 0.94 2 軸 30.68 12.26 610 23.89 4.78 0.94 3 軸 28.30 53.9 610 5.00 西南石油大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 9 第 3 章 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 1. 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 1.1 選擇材料、精度及參數(shù) 1.1.1 按圖 1 所示傳動(dòng)方案，選用圓弧圓柱齒輪 傳動(dòng) 1.1.2抽油機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用 7級(jí)精度（ GB10095-88） 1.1.3 材料選擇。選擇小齒輪材料為 45號(hào)鋼質(zhì)），硬度為 280 HBS，大齒輪材料為 45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為 240 HBS，二者的硬度差為 40 HBS。 1.1.4 初選小齒輪齒數(shù) 2 18Z ，則大齒輪齒數(shù) 2Z =6.10 18=109.8 取 2 110Z ； 采用人字齒； 暫定 25 o ； 選取齒寬系數(shù) 0.5d ； 1.2 按抗彎曲疲勞強(qiáng)度初步確定齒輪模數(shù) 1.2.1抽油機(jī)減速器屬于中等振動(dòng) 暫取 K=1.7 1.2.2根據(jù)材料種類及硬度確定齒輪的疲勞極限 由圖 3-39b查得 小齒輪 lim 1 525F M P a 由圖 3-39h查得 大齒輪 lim 2 410F M P a 由圖 3-40b查得 lim 1 860H M P a 由圖 3-40h查得 西南石油大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 10 lim 2 700H M P a v 3ZZ=cos （ 3-1） -螺旋角 Z-齒數(shù) 由公式（ 3-1）得 1v1 31ZZ = = 1 8 / 0 . 7 4 4 2 4 . 1 8c o s 查圖 3-35b F1Y =2.11由公式（ 3-1）得 2v2 3ZZ = = 1 1 0 / 0 . 7 4 4 1 4 7 . 7 7c o s3 3 5 b 時(shí)查 圖F2Y =1.82查圖 3-36b = 1 4 5 . 7 8 / 2 3 . 8 9 6 . 1 01 . 0 2 3Y 查表 3-14 2.053EY 查表 3-37b 25Y =0.775 o F lim N XFPF m inYY= n （ 3-2） 由公式（ 3-2）得 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 nYY= = 5 2 5 1 1 / 1 . 6 3 2 8nYY= = 4 1 0 1 1 / 1 . 6 2 5 6nM P aM P a 西南石油大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 11 計(jì)算式應(yīng)?。?11/F FPY ）（ 22/F FPY ）中之大值代入計(jì)算 12 t a n()22a ZZ （ 3-3） -單側(cè)齒寬的縱向重合度 a-齒寬系數(shù) 由公式（ 3-3）得 12t a n t a n( ) ( 0 . 5 / 2 ) (1 8 1 1 0 ) 2 . 3 7 52 2 6 . 2 820 . 3 7 5K = 0a ZZ 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 . m22 113 2 . 5 8n1m ( ) ( )2 E u F E n dFPY Y Y Y YTkkZ （ 3-4） 由公式（ 3-4）得 113 2 . 5 8n11132 . 5 83nm ( ) ( )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 dFPY Y Y Y YTkkZ 取 1.3 確定齒輪傳動(dòng)參數(shù) 122 c o snm z za （ 3-5） 由公式（ 3-5）得 12 4 1 8 1 1 0 3 5 3 . 0 8 42 c o s 2 c o s 2 5nm z za o 西南石油大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 12 取 a=350 12a r c c o s 2nm z za （ 3-6） 由公式（ 3-6）得 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 za o cos nzmd （ 3-7） 由公式（ 3-7）得 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 5nzmd o mm 22 1 1 0 5 5 5 0 / 0 . 9 1 4 3 6 0 1 . 5 5 3 ( )c o s c o s 2 3 . 8 9 5nzmd m m osin nmb （ 3-8） 由公式（ 3-8）得 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 0nmb m m o 取 b=100（ mm） 1.4 驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 查表 3-12，抽油機(jī)工作中等振動(dòng)， 1.5AK ； 6 0 1 0 0 0dnv （ 3-9） 由公式（ 3-9）得 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 0dnv m s 查圖 3-31 vK = 1 . 0 27 級(jí) 精 度 時(shí) ， ；西南石油大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 13 查圖 3-32， d11b 1 0 0= = = 1 . 0 2 m / s K = 1 . 1 0d 9 8 . 4 3 6 時(shí) ， 查表 3-13，按七級(jí)精度，F(xiàn)2K =1.10； 查圖 3-36b，u1 4 5 . 7 8u = = 6 . 1 0 Y = 1 . 0 2 32 3 . 8 9 時(shí) ， ；查圖 3-37b， = 2 3 . 8 9 5 Y = 0 . 7 6 5 ， ；查圖 3-35b，1V1 331 8 1 8Z = 2 3 . 5 6c o s ( 0 . 9 1 4 3 ) 0 . 7 6 4z ；F1Y =2.13 2V2 331 1 0 1 1 0Z = 1 4 3 . 9 8c o s ( 0 . 9 1 4 3 ) 0 . 7 6 4z ；F2Y =1.825 查表 3-14，鍛鋼 -球墨鑄鐵 0 . 1 4EE n dY = 2 . 5 0 3 M P aY = 1 K = 0齒 端 修 薄 ， ， ； 小齒輪的齒根應(yīng)力 10 . 8 6A V 1 2F2 . 8 51T K K K K= ( )2 E u F E n dF nY Y Y Y YK z m （ 3-10） AK 使 用 系 數(shù)VK 動(dòng) 載 系 數(shù) 1 EK 載 荷 分 配 系 數(shù) Y 彎 曲 彈 性 系 數(shù) u FY 彎 曲 齒 數(shù) 比 系 數(shù) Y 齒 形 系 數(shù)由公式（ 3-10）得 10 . 8 6A V 1 2F12 . 8 51T K K K K= ( )2 E u F E n dF nY Y 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 12 3 0 1 8 5 164MPa 大齒輪的齒根應(yīng)力 西南石油大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 14 22111 . 8 2 51 6 4 1 4 0 . 52 . 1 3FFF FY M P aY 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) 7 7121 5 3 1 0 2 5 . 1 1 06 . 1 0NN u 查圖 3-41a， 6N 1 N 13 1 0 Y = Y =N ， 1 ；nX3 - 4 2 b m 5 Y = 1查 圖 ， ， ；安全系數(shù) F limFS= NXFYY （ 3-11） 由公式（ 3-11）得 F l i m 1 1 1F11525S = 3 . 2164NXFYY F l i m 1 2 2F22410S = 2 . 9 21 4 0 . 5NXFYY 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度安全。 1.5 驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 查表 3-13，2 1 . 3 9 ( )HK 按 七 級(jí) 精 度 ；查表 3-14，鍛鋼 -球墨鑄鐵， 0 . 2 7EZ = 3 1 . 3 4 6 M P a ；查圖 3-36b，uu = 6 .1 0 Z = 1 .0 4 5， ；查圖 3-37b，當(dāng) = 2 3 . 8 9 5 Z = 0 . 5 8 ， ；查圖 3-38b， 西南石油大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 15 V 1 n a 1V 2 n a 2a 1 a 2aZ = 2 3 . 5 6 m = 5 m m Z = 0 . 9 9 2Z = 1 4 3 . 9 8 m = 5 m m Z = 0 . 9 6 3Z + ZZ = = 0 . 9 7 8 .2， 時(shí) ， ；， 時(shí) ， ； 齒面接觸應(yīng)力 a0 . 7 3A V 1 H 2H2 . 1 91Z Z Z ZT K K K K= ( )2 Eu nK z m （ 3-12） ZE -接觸彈性系數(shù) Zu -接觸齒數(shù)比系數(shù) Z -接觸螺旋角系數(shù) ZA -接觸弧長(zhǎng)系數(shù) 由公式（ 3-12）得 a0 . 7 3A V 1 H 2H2 . 1 91Z Z Z ZT K 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 3-41b， 7N 5 1 0 1;N， Z查圖 3-43，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 3-44， 0 . 7 5 0 . 7 5 1 . 6 9 / 0 . 7 62 3 . 8 9 5 0 . 4 4 3 0gVvv m st g t g o ， Z安全系數(shù) H li m L VHHZ Z ZS= N （ 3-13） ZN -接觸壽命系數(shù) Zl -潤(rùn)滑劑系數(shù) ZV -速度系數(shù) 由公式（ 3-13）得 H l i m 1 1 L VH1HZ Z Z 8 6 0 1 1 . 0 8 5 0 . 7 6S = = 1 . 8 9375N H l i m 2 2 L VH2HZ Z 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。 西南石油大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 16 1.6 齒輪的幾何尺寸計(jì)算 法向模數(shù) n 1 2m = 5 m m Z = 1 8 Z = 1 1 0 = . 8 o， 齒 數(shù) ， ， 螺 旋 角 2 3 9 5由公式得 小齒輪分度圓直徑 1n1 Zm 1 8 5 9 0d = = = = 9 8 . 4 3 6 m mc 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 ad = d + 2 h = 9 8 . 4 3 6 + 2 0 . 9 5 = 1 0 5 . 6 4 6 m m 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 6 m mf 大齒輪的分度圓直徑 2n2 Zm 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 9 m mf 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 mm 2. 低速機(jī)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 2.1 選擇材料、精度及參數(shù) 2.1.1 按圖 1 所示傳動(dòng)方案，選用人字齒圓柱齒輪傳動(dòng) 2.1.2 抽油機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用 7級(jí)精度（ GB10095-88） 2.1.3 材料選擇。查圖表（ P191 表 10-1），選擇小齒輪材料為 45 號(hào)鋼（調(diào)質(zhì)西南石油大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 17 處理），硬度為 280 HBS，大齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為 240 HBS，二者的硬度差為 40 HBS。 2.1.4 初選小齒輪齒數(shù) 3Z =18，則大齒輪齒數(shù) 4Z =4.78 18=86.04 取4 86Z ； 采用人字齒； 暫定 30 o ； 選取齒寬系數(shù) 0.5d； 單側(cè)重合度 由公式（ 3-3）得 12 0 . 5 3 01 8 8 62 2 2 2 3 . 1 4 12 . 3 9 2= 2 . 4 0a t g t gZZ o取 2.2 按抗彎曲疲勞強(qiáng)度初步確定齒輪模數(shù) 2.1.1抽油機(jī)減速器屬于中等振動(dòng) 暫取 K=1.7 2.1.2根據(jù)材料種類及硬度確定齒輪的疲勞極限 由圖 3-39b查得 小齒輪 lim 1 525F M P a 由圖 3-39h查得 大齒輪 lim 2 410F M P a 由圖 3-40b查得 lim 1 860H M P a 由圖 3-40h查得 lim 2 700H M P a 查圖 3-35 西南石油大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 18 由公式（ 3-1）得 當(dāng)3v1 3ZZ = = 1 8 / 0 . 6 4 9 2 7 . 7 3c o s 、 F1Y =2.06 4v2 3ZZ = = 8 6 / 0 . 6 4 9 1 3 2 . 4c o s 時(shí) F2Y =1.83 查圖 3-36b 當(dāng) = 2 3 . 8 9 / 4 . 7 8 5 1.025Y 查表 3-14 2.053EY 查表 3-37b 當(dāng) 30 o Y =0.805 由公式（ 3-2）得 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 nYY= = 5 2 5 1 1 / 1 . 6 3 2 8nYY= = 4 1 0 1 1 / 1 . 6 2 5 6nM P aM P a 計(jì)算式應(yīng)?。?11/F FPY ）（ 22/F FPY ）中之大值代入計(jì)算 單側(cè)齒寬的縱向重合度 由公式（ 3-3）得 34t a n t a n( ) ( 0 . 5 / 2 ) (1 8 8 6 ) 3 . 3 7 52 2 6 . 2 830 . 3 7 5K = 0a ZZ 因 齒 端 修 薄 西南石油大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 19 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 . m22 由公式（ 3-4）得 113 2 . 5 8n11132 . 5 83nm ( ) ( )26 1 3 0 1 0 1 . 7 2 . 0 5 3 1 . 0 2 5 0 . 8 0 5 1 . 8 3 1()2 3 0 1 8 2 5 68 . 3m = 8E u F E n dFPY Y Y Y YTkkZ 取 2.3 確定齒輪傳動(dòng)參數(shù) 中心距 由公式（ 3-5）得 34 5 1 8 8 6 4 8 0 . 3 7 02 c o s 2 c o s 3 0nm z za o取 a=480 由公式（ 3-6）得 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 za o 由公式（ 3-7）得 33 1 8 8 1 4 4 / 0 . 8 6 6 7 1 6 6 . 1 4 7 ( )c o s c o s 2 9 . 9 2 6 4nzmd m m o44 8 6 8 6 8 8 / 0 . 8 6 6 7 7 9 3 . 8 1 6 ( )c o s c o s 2 3 . 8 9 5nzmd m m o由公式（ 3-8）得 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 9nmb m m o 西南石油大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 20 取 b=100 mm 2.4 驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 查表 3-12，抽油機(jī)工作中等振動(dòng)， 1.5AK ； 由公式（ 3-9）得 查圖 3-31， 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 0dnv m s 查圖 3-32，當(dāng)d13b 1 2 0= = = 0 . 7 2 2 K = 1 . 0 6d 1 6 6 . 1 4 7 時(shí) ， vK = 1 . 0 07 級(jí) 精 度 時(shí) ， ；查表 3-13，按七級(jí)精度，F(xiàn)2K =1.10； 查圖 3-36b，當(dāng)u1 4 5 . 7 8u = = 6 . 1 0 Y = 1 . 0 2 32 3 . 8 9 時(shí) ， ；查圖 3-37b，當(dāng) = 2 9 . 9 2 6 Y = 0 . 8 0 時(shí) ， ；由公式