畢業(yè)論文終稿-雙圓弧齒輪減速器設(shè)計[下載送CAD圖紙 全套打包資料]

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需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯目 錄摘 要 ...................................................................IABSTRACT...............................................................II1 緒 論 .................................................................11.1 研究背景及意義 ......................................................................................................11.2 國內(nèi)外研究及發(fā)展現(xiàn)狀 .........................................................................................11.3 雙圓弧齒輪減速器的優(yōu)點 ......................................................................................22 總體方案及參數(shù)的選擇 ..................................................42.1 設(shè)計要求 ..................................................................................................................42.2 傳動方案的選擇 ......................................................................................................42.3 電動機的選擇 ..........................................................................................................62.3.1 選擇電動機類型 ............................................................................................62.3.2 選擇電動機容量 ............................................................................................62.3.3 選擇電動機轉(zhuǎn)速 ............................................................................................72.4 傳動比計算 ..............................................................................................................72.4.1 計算總傳動比 ................................................................................................72.4.2 分配各級傳動比 ............................................................................................72.5 運動和動力參數(shù)技術(shù) ..............................................................................................82.5.1 各軸轉(zhuǎn)速 ........................................................................................................82.5.2 各軸輸入功率 .................................................................................................82.5.3 各軸轉(zhuǎn)矩 ........................................................................................................83 帶、齒輪傳動的設(shè)計與校核 .............................................103.1V 帶傳動的設(shè)計 .....................................................................................................103.1.1 V 帶的基本參數(shù) ...........................................................................................103.1.2 帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計 ..........................................................................................123.2 高速級齒輪傳動設(shè)計 ............................................................................................123.2.1 選擇材料、精度及參數(shù) ...............................................................................123.2.2 按抗彎曲疲勞強度計算齒輪模數(shù) ..............................................................133.2.3 確定齒輪傳動參數(shù) ......................................................................................143.2.4 驗算齒根彎曲疲勞強度 ..............................................................................153.2.5 驗算齒面接觸疲勞強度 ..............................................................................173.2.6 幾何尺寸計算 ...............................................................................................183.3 低速機齒輪傳動設(shè)計 ............................................................................................193.3.1 選擇材料、精度及參數(shù) ..............................................................................193.3.2 按抗彎曲疲勞強度計算齒輪模數(shù) ..............................................................193.3.3 確定齒輪傳動參數(shù) ......................................................................................203.3.4 驗算齒根彎曲疲勞強度 ..............................................................................213.3.5 驗算齒面接觸疲勞強度 ..............................................................................233.3.6 幾何尺寸計算 ...............................................................................................234 軸及附件的設(shè)計與校核 .................................................254.1 軸的設(shè)計 ................................................................................................................254.1.1 輸入軸的設(shè)計 ..............................................................................................254.1.2 中間軸的設(shè)計 ...............................................................................................274.1.3 輸出軸的設(shè)計 ...............................................................................................284.2 軸承的選擇與校核 ................................................................................................314.2.1 輸入軸軸承 ...................................................................................................314.2.2 中間軸軸承 ...................................................................................................324.2.3 輸出軸軸承 ...................................................................................................334.3 鍵的選擇與校核 ...................................................................................................334.3.1 輸入軸與帶輪的鍵 .......................................................................................334.3.2 齒輪 2 與中間軸的鍵 ...................................................................................344.3.3 齒輪 3 與軸的鍵 ..........................................................................................344.4 減速器附件設(shè)計及潤滑密封 ..............................................................................354.4.1 減速器附件設(shè)計 ..........................................................................................354.4.2 潤滑與密封 ................................................................................................354.5 剎車裝置的設(shè)計 ...................................................................................................38總 結(jié) .................................................................39參考文獻(xiàn) ...............................................................40致 謝 ..................................................................41I摘 要隨著石油鉆采工業(yè)的迅速發(fā)展，對于鉆采設(shè)備的要求也就越來越高，減速器作為采油設(shè)備的一個重要組成部分也急需得到了相應(yīng)的改進(jìn)和提高。圓弧齒輪傳動是一種新型齒輪傳動，在冶金、礦山、起重運輸機械以及高速傳動中得到廣泛的應(yīng)用。圓弧齒輪是一種以圓弧做齒形的斜齒（或人字齒）輪。雙圓弧齒輪減速器主要由輸入軸、中間軸、輸出軸、圓弧齒輪、軸承、鍵等構(gòu)成。本次設(shè)計首先，通過對圓弧齒輪傳動減速器結(jié)構(gòu)及原理進(jìn)行分析，在此分析基礎(chǔ)上提出了總體結(jié)構(gòu)方案；接著，對主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了計算選擇；然后，對各主要零部件進(jìn)行了設(shè)計與校核；最后，通過 AutoCAD 制圖軟件繪制了雙圓弧齒輪減速器裝配圖及主要零部件圖。通過本次設(shè)計，鞏固了大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識，如：機械原理、機械設(shè)計、材料力學(xué)、公差與互換性理論、機械制圖等；掌握了普通機械產(chǎn)品的設(shè)計方法并能夠熟練使用 AutoCAD 制圖軟件，對今后的工作于生活具有極大意義。關(guān)鍵詞：圓弧齒輪，減速器，軸，設(shè)計IIAbstractWith the rapid development of the oil drilling industry, the requirements for drilling equipment is more and more high, oil production equipment reducer as an important part also in urgent need of improvement and the corresponding increase. Arc gear transmission is a new gear, is widely used in metallurgy, mining, material handling equipment and high-speed drive system. Arc gear is a circular arc tooth helical do (or herringbone) round. Double arc gear reducer is mainly composed of an input shaft, an intermediate shaft, an output shaft, gear, bearing, bond.The design is first, by performing on the arc gear reducer structure and principle analysis presented in this analysis, based on the overall structure of the program; then, the main technical parameters were calculated selection; then, for each of the main components were Design and Verification; and finally, through the AutoCAD drawing software to draw a double arc gear reducer assembly drawing and major components Fig.Through this design, the consolidation of the university is the professional knowledge, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerances and interchangeability theory, mechanical drawing and the like; mastered the design of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD mapping software on the future work of great significance in life.Keywords: Gear, Reducer, Shafts, DesignIIIIVVVIVII1 緒 論11 緒 論1.1 研究背景及意義近年來，隨著石油鉆采工業(yè)的迅速發(fā)展，對于鉆采設(shè)備的要求也就越來越高。因此，作為采油設(shè)備的一個重要組成部分——減速器，也得到了相應(yīng)的改進(jìn)和提高。為提高采油效率，設(shè)計更加合理而精密的減速器成為當(dāng)務(wù)之急。設(shè)計出一款與之相匹配的減速器，在動力傳輸，軸承潤滑等方面做出更好的改進(jìn)，使之更加合理，經(jīng)濟(jì)。本畢業(yè)設(shè)計是“API 系列常規(guī)抽油機模塊化設(shè)計”研究項目的一部分，它的完成為該項目提供重要的基礎(chǔ)依據(jù)；同時，培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計能力，掌握雙圓弧齒輪設(shè)計的一些基本知識。通過設(shè)計，提高分析問題解決問題的能力。通過設(shè)計加深了對所學(xué)知識的認(rèn)識和理解，為進(jìn)一步開拓專業(yè)知識創(chuàng)造條件，鍛煉了動手動腦的能力，通過實踐運用鞏固了所學(xué)知識，加深了解其基本原理。1.2 國內(nèi)外研究及發(fā)展現(xiàn)狀改革開放以來，我國引進(jìn)一批先進(jìn)的加工裝備。通過不斷引進(jìn)、消化和吸收國外先進(jìn)技術(shù)以及科研攻關(guān)，開始掌握了各種高速和低速重載齒輪裝置的設(shè)計制造技術(shù)。材料和熱處理質(zhì)量及齒輪加工精度都有較大的提高，通用圓柱齒輪的制造精度可從 JB 179—60 的 8～9 級提高到 GB10095－88 的 6 級，高速齒輪的制造精度可穩(wěn)定在 4～5 級。部分減速器采用硬齒面后，體積和重量明顯減小，承載能力、使用壽命、傳動效率有了大幅度的提高，對節(jié)能和提高主機的總體水平起到明顯的作用。從 1988 年以來，我國相繼制定了 50-60 種齒輪和蝸桿減速器的標(biāo)準(zhǔn)，研制了許多新型減速器，這些產(chǎn)品大多數(shù)達(dá)到了 20 世紀(jì) 80 年代的國際水平。目前，我國可設(shè)計制造 2800kW 的水泥磨減速器、 1700㎜軋鋼機的各種齒輪減速器。各種棒材、線材軋機用減速器可全部采用硬齒面。但是，我國大多數(shù)減速器的水平還不高，老產(chǎn)品不可能立即被替代，新老產(chǎn)品并存過渡會經(jīng)歷一段較長的時間。近十幾年來，計算機技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)在機械制造中的廣泛應(yīng)用，改變了制造業(yè)的傳統(tǒng)觀念和生產(chǎn)組織方式。一些先進(jìn)的齒輪生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)采用精益雙圓弧齒輪減速器設(shè)計2生產(chǎn)、敏捷制造、智能制造等先進(jìn)技術(shù)．形成了高精度、高效率的智能化齒輪生產(chǎn)線和計算機網(wǎng)絡(luò)化管理。適應(yīng)石油鉆采工業(yè)要求的新產(chǎn)品開發(fā)，關(guān)鍵工藝技術(shù)的創(chuàng)新競爭，產(chǎn)品質(zhì)量競爭以及員工技術(shù)素質(zhì)與創(chuàng)新精神，是 2l 世紀(jì)企業(yè)競爭的焦點。在 2l 世紀(jì)成套機械裝備中．齒輪仍然是機械傳動的基本部件。由于計算機技術(shù)與數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，使得機械加工精度、加工效率太為提高，從而推動了機械傳動產(chǎn)品多樣化，整機配套的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，以及造型設(shè)計藝術(shù)化，使產(chǎn)品更加精致。CNC 機床和工藝技的發(fā)展，推動了機械傳動結(jié)構(gòu)的飛速發(fā)展。在傳動系統(tǒng)設(shè)計中的電子控制、液壓傳動。齒輪、帶鏈的混合傳動，將成為變速箱設(shè)計中優(yōu)化傳動組合的方向。在傳動設(shè)計中的學(xué)科交叉，將成為新型傳動產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢。總之，當(dāng)今世界各國減速器及齒輪技術(shù)發(fā)展總趨勢是向六高、二低、二化方面發(fā)展。六高即高承載能力、高齒面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高傳動效率：二低即低噪聲、低成本；二化即標(biāo)準(zhǔn)化、多樣化。減速器和齒輪的設(shè)計與制造技術(shù)的發(fā)展，在一定程度上標(biāo)志著一個國家的工業(yè)水平，因此，開拓和發(fā)展減速器和齒輪技術(shù)在我國有廣闊的前景，對于石油這個重工業(yè)來說更是迫不及待。1.3 雙圓弧齒輪減速器的優(yōu)點圓弧齒輪傳動是一種新型齒輪傳動，在冶金、礦山、起重運輸機械以及高速傳動中得到廣泛的應(yīng)用。圓弧齒輪是一種以圓弧做齒形的斜齒（或人字齒）輪。圓弧齒輪傳動可分為單圓弧齒輪和雙圓弧齒輪傳動兩種形式。對于單圓弧齒輪，通常小齒輪做成凸齒。為加工方便，一般法面齒形做成圓弧，兩端面齒形只是近似的圓弧。工作時，從一個端面看，先是主動輪齒的凹部推動從動輪齒的凸部，離開后，再以它的凸部推動對方的凹部，故雙圓弧齒輪傳動在理論上同時有兩個接觸點，經(jīng)跑合后，這種傳動實際上有兩條接觸線，因此可以實現(xiàn)多對齒和多點嚙合。此外，由于其齒根厚度較大，雙圓弧齒輪傳動不僅承載能力比單圓弧齒輪傳動約高 30％以上，而且傳動較平穩(wěn)，振動和噪聲較小，并且可用同一把滾刀加工相配對的兩個齒輪。因此。高速重載時，雙圓弧齒輪傳動有取代單圓弧齒輪傳動的趨向。其齒廓形狀，具有比漸開線齒輪高得多的承載能力。漸開線齒輪是兩個凸齒面相接觸，綜合曲率半徑很小，接觸應(yīng)力很大，接觸強度低，齒面上容易出現(xiàn)疲勞點1 緒 論3蝕。圓弧齒輪傳動是凸凹齒面接觸，齒面的綜合曲率半徑比漸開線齒輪大許多倍，所以接觸強度有很大提高。雙圓弧齒輪的齒形參數(shù)可以靈活設(shè)計，齒腰和齒根的厚度可按強度要求調(diào)節(jié)，加之齒根用一段大圓弧連接，這擾非常有利于輪齒彎曲強度的提高。圓弧齒輪嚙合傳動時，因其運動特性，接觸區(qū)以很高的滾動速度沿齒寬方向移動。當(dāng) a =10* -22’時，滾動速度是圓周速度的 5.67-2. 75 倍，齒面間容易形成油膜。早在 1960 年 Essen 國際齒輪會議上曾指出圓弧齒輪的主要優(yōu)點之一是潤滑性能良好，油膜厚度為漸開線齒輪的 10 倍。此外，齒面間的滑動速度很小，綜合起來，嚙合摩擦損失減小 50～60%,磨損減少 2/3～3/4。漸開線齒輪滑動速度沿齒高不同，離節(jié)線越遠(yuǎn)，速度愈大。因而引起不同的磨損程度而導(dǎo)致齒形變化，使嚙合傳動質(zhì)量惡化。圓弧齒輪滑動速度沿齒高方向均等，所以，齒面磨合時，嚙合齒廓更趨于圓弧，有良好的跑合性能。齒面的跑合磨損無損于齒形精度，而且圓弧齒輪的跑合工藝，實際上起到了裝配后的對研精加工工藝的作用。綜上所述圓弧齒輪能有效地提高承載能力。雙圓弧齒輪減速器設(shè)計42 總體方案及參數(shù)的選擇2.1 設(shè)計要求設(shè)計技術(shù)參數(shù)要求如下：（1）總傳動比（i）： 27 — 31 （2）齒輪模數(shù)（m）：第一級 6—8、第二級 9—11（3）減速器的額定扭矩： 640000/73 InLbs/kN.m （4）最高輸出軸轉(zhuǎn)速（n）： 12 min-1 （5）傳遞的功率（P ） 23—75 kW（6）同類減速器的主要構(gòu)件的幾何尺寸、與減速器相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)、API 標(biāo)準(zhǔn)及易損件、標(biāo)準(zhǔn)件圖樣2.2 傳動方案的選擇抽油機減速器是一種承受重復(fù)交變載荷、長期連續(xù)運轉(zhuǎn)的減速裝置。減速器常用的分布方案有展開式，同軸式，分流式以及對稱分流式，現(xiàn)分別對四種方案加以對比分析。（1）對稱分流式（圖 2-1）圖 2-1 傳動方案 1 示意圖該方案結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由于齒輪相對于軸承對稱布置，與展開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，使用與變載荷的場合。與分流式相比，輸出軸危險截面上的轉(zhuǎn)矩是軸所傳遞轉(zhuǎn)矩的一半。 （2）分流式（圖 2-2）2 總體方案及參數(shù)選擇5圖 2-2 傳動方案 2 示意圖該方案結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由于齒輪相對于軸承對稱布置，與展開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，使用與變載荷的場合。（3）展開式（圖 2-3）圖 2-3 傳動方案 3 示意圖該方案結(jié)構(gòu)簡單，但齒輪相對于軸承的位置不固定，因此要求軸有交大的剛度。高速級齒輪布置在遠(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合。（4）同軸式（2-4）圖 2-4 傳動方案 4 示意圖該方案減速器的橫向尺寸較小，兩對齒輪侵入油中深度大致相同。但軸向尺寸雙圓弧齒輪減速器設(shè)計6大和重量較大，且中間軸較長，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。抽油機減速器是一種承受重復(fù)交變載荷、長期連續(xù)運轉(zhuǎn)的減速裝置。抽油機由電動機驅(qū)動，電動機 1 皮帶 2 將動力傳入減速器 3，在輸出端帶動曲柄工作。由于抽油機工作時的載荷變化大，傳動系統(tǒng)中采用兩級對稱分流式雙圓弧圓柱齒輪減速器結(jié)構(gòu)，高速級齒輪相對于軸承位置對稱，沿齒寬載荷分布較均勻，高速級和低速級均為人字齒雙圓弧圓柱齒輪傳動。通過比較知選擇傳動方案 1 如圖 2-1；2.3 電動機的選擇2.3.1 選擇電動機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機2.3.2 選擇電動機容量（1）減速器輸出功率 wP= wP6Tn9.50?出 （2-1）已知最高輸出軸轉(zhuǎn)速（n） =12r/min，此處取輸出軸轉(zhuǎn)速為： =8r/minwn wn由公式（2-1 ）得= 61.15kww（2） 電動機至減速器之間傳動裝置的總效率為 η321???（2-2）， ， 分別為皮帶，軸承及齒輪傳動的效率，1230.96.80.97;?， ，由公式（2-2 ）得3221.6.=.85????（3） 確定電動機的額定功率 edPwdPp（2-3 ）電動機的輸出功率 d2 總體方案及參數(shù)選擇7可由公式（2-3）得到： 71.93dPKW?選定電動機的額定功率 75edPK?2.3.3 選擇電動機轉(zhuǎn)速輸出軸轉(zhuǎn)速 為： =8r/min 該傳動系統(tǒng)為分流式圓柱齒輪傳動，查閱教材表wn18-1 已知傳動比為 =27～31，帶傳動推薦傳動比為 ，則總傳動比可取23i?12~4i?54 至 124 之間，則電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為=54 =54×8=432r/min， =124 =124×8=992r/min'1dnw'2dnw可見同步轉(zhuǎn)速為 750r/min,1000r/min 的電動機都符合,這里初選這兩種電動機進(jìn)行比較,由參考文獻(xiàn)[1]中表 16-1 查得：表 2-1[1]電動機轉(zhuǎn)速 n/(r/min)方案電動機型號額定功率（KW） 同步轉(zhuǎn)速 滿載轉(zhuǎn)速堵 轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn) 矩額 定 轉(zhuǎn) 矩 最 大 轉(zhuǎn) 矩額 定 轉(zhuǎn) 矩 質(zhì)量/kg1 Y315S-6 75 1000 980 1.6 2.0 8502 Y315M-8 75 750 740 1.7 2.0 1008由表中數(shù)據(jù)，綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量，價格以及總傳動比，即選定方案 2，即，選取的電機型號為：Y315M-82.4 傳動比計算2.4.1 計算總傳動比由參考文獻(xiàn)[1]中表 16-1 查得：滿載轉(zhuǎn)速 r/min740mn?總傳動比 =740/8=92.5/wi2.4.2 分配各級傳動比查閱參考文獻(xiàn)[1]《機械設(shè)計課程設(shè)計》中表 2-3 分配各級傳動比為了保證結(jié)構(gòu)的緊湊性取 V 帶傳動的傳動比為： 13i?雙圓弧齒輪減速器設(shè)計8則減速器的傳動比為： 230.8i?取高速級的圓柱齒輪傳動比 ≈6.16(1~.3)i則低速級的圓柱齒輪的傳動比為 53i2.5 運動和動力參數(shù)技術(shù)2.5.1 各軸轉(zhuǎn)速電動機軸為電機軸 0，減速器高速級軸為軸 1，中速軸為軸 2 低速級軸為軸 3，則= 740r/min0nr/min17426.3i?120/minnrir/min238i?2.5.2 各軸輸入功率17.9306.5dPKW????2.2336.92.5.3 各軸轉(zhuǎn)矩950PTn??（2-4）由公式（2-4 ）得31169.059502.7104TNmn?????2 總體方案及參數(shù)選擇9=15.83422950PTn??310Nm?33376.?將軸的運動參數(shù)匯總于下表以備查用：表 2-3 各軸動力參數(shù)軸名 功率P（kw） 轉(zhuǎn)矩T（N.mm） 轉(zhuǎn)速n（r/min） 傳動比 效率 ?電機軸 71.93 60.9281?7403 0.96輸入軸 69.05 2.673 6246.676.16 0.96中間軸 66.32 15.834 610?40輸出軸 63.69 76.03 685 0.96雙圓弧齒輪減速器設(shè)計10雙圓弧齒輪減速器設(shè)計113 帶、齒輪傳動的設(shè)計與校核3.1V 帶傳動的設(shè)計3.1.1 V 帶的基本參數(shù)1）確定計算功率 ：cP已知： ； ；kw93.71?min/740rn?查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表 13-8 得工況系數(shù)： ；2.1?AK則： kwkKAc 3.869.12.??2）選取 V 帶型號：根據(jù) 、 查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》圖 13-15 選用 C 型 V 帶,cPmn3）確定大、小帶輪的基準(zhǔn)直徑 d（1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑：；d20?（2）計算大帶輪基準(zhǔn)直徑：；midd 5802.123.1?????? ）（）（帶圓整取標(biāo)準(zhǔn)系列 ，誤差小于 5%，是允許的。m6024）驗算帶速： ssndvm /)25,(/7.1064.3106 ??????帶的速度合適。5）確定 V 帶的基準(zhǔn)長度和傳動中心距：中心距： )(2)(7.021021 dda???初選中心距 m?（2）基準(zhǔn)長度：雙圓弧齒輪減速器設(shè)計12maddaLd3260104)26()02(14. )()22120???????   ?對于 A 型帶選用 mLd35?（3）實際中心距： mad 9523601020 ??????6）驗算主動輪上的包角 ：?由 ad?? 3.57)(18012???得???? 12096.5.)06(1 ???主動輪上的包角合適。7）計算 V 帶的根數(shù) ：zLArKPzc ?)(0???， 查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表 13-3 得：min/74nmmd201?；kwP5.160（2） ，查表得： ；3i/?帶，r kwP1.0??（3）由 查表得，包角修正系數(shù)?96.1?95?K（4）由 ，與 V 帶型號 A 型查表得： Ld0 .l綜上數(shù)據(jù)，得3.9.05.)15.6(372????z取 合適。106?z8）計算預(yù)緊力 （初拉力）：F根據(jù)帶型 A 型查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表 13-1 得： mkgq/1.0?3 帶、齒輪傳動的設(shè)計與校核13NqvkzvPFc4.152075.1095.276.81.502???????????     ?9）計算作用在軸上的壓軸力 ：QFNZFQ3.178296.15sin4206i1??   ??其中 為小帶輪的包角。?10）V 帶傳動的主要參數(shù)整理并列表：帶型 帶輪基準(zhǔn)直徑 (mm) 傳動比 基準(zhǔn)長度(mm)C201?d63 3250中心距（mm） 根數(shù) 初拉力 (N) 壓軸力 (N)995 6 1520.4 17877.33.1.2 帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計1）帶輪的材料：采用鑄鐵帶輪（常用材料 HT200）2）帶輪的結(jié)構(gòu)形式：V 帶輪的結(jié)構(gòu)形式與 V 帶的基準(zhǔn)直徑有關(guān)。小帶輪接電動機， 較md201?大，所以采用孔板式結(jié)構(gòu)帶輪。3.2 高速級齒輪傳動設(shè)計3.2.1 選擇材料、精度及參數(shù)（1） 按圖 2-1 所示傳動方案，選用圓弧圓柱齒輪傳動；雙圓弧齒輪減速器設(shè)計14（2）抽油機為一般工作機器，速度不高，故選用 7 級精度；（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) ，則大齒輪齒數(shù) 6.16×18=110.018Z?2Z?取 ；采用人字齒；暫定 ；選取齒寬系數(shù) ；21;Z?5?? 0.5d?3.2.2 按抗彎曲疲勞強度計算齒輪模數(shù)（1）抽油機減速器屬于中等振動，暫取 K=1.7；（2）根據(jù)材料種類及硬度確定齒輪的疲勞極限由圖 3-39b[1]查得：小齒輪 lim152FMPa??由圖 3-39h[1]查得：大齒輪 li40由圖 3-40b[1]查得： li186H由圖 3-40h[]查得： lim27av3Z=cos?（3-1）-螺旋角 Z-齒數(shù)由公式（3-1 ）得：1v3Z=8/0.742.18cos??查圖 3-35b[1] F1Y2.由公式（3-1 ）得：2v3Z1/0.74.cos??查圖：3-5b 得， F2=.8查圖 3-36b[1]： 1457/.96.,.23Y??查表 3-14[1]： .03EY?查表 3-37b[1]：2=.75??FlimNXPn=?（3-2）由公式（3-2 ）得：3 帶、齒輪傳動的設(shè)計與校核15Flim1NXPnli2FFiY=51/.628=40.5MPa???計算式應(yīng)?。?） （ ）中之大值代入計算1/FPY2/FP?2tan()aZ???????（3-3）-單側(cè)齒寬的縱向重合度 -齒寬系數(shù)a?由公式（3-3 ）得：12tantan()(0.5/2)(180)2.375;6.,0.37,K=;aZ?????????????????因 齒 端 修 薄總的縱向重合度 .374.?人字齒單側(cè)齒寬承擔(dān)二分之一的載荷 331T2.670=N.m=10.??1132.58nm()()EuFndPYkZ???????（3-4）由公式（3-4 ）得 1132.58n 11 2.583()()21.70...03.7.3()64.8EuFndPTk??????????????設(shè)計要求：齒輪模數(shù)（m）第一級 6—8，故取 mn=63.2.3 確定齒輪傳動參數(shù)??12cosnza???（3-5）由公式（3-5 ）得：雙圓弧齒輪減速器設(shè)計16取 a=427mm????12681427;coscs5nmzam?????12rnza（3-6）由公式（3-6 ）得 ??126129arcosarcos584nmz???????snd（3-7）由公式（3-7 ）得18619.cos25nzmdm?????2734.n?sinmb????（3-8）由公式（3-8 ）得，取 b=105mm2.375.14605.91sinsinbm?????3.2.4 驗算齒根彎曲疲勞強度查表 3-12[1]，抽油機工作中等振動， ；1.5AK?601dnv???（3-9）由公式（3-9 ）得 3.498.6145.70./0ms??查圖 3-31[1]： vK=27級 精 度 時 ， ；3 帶、齒輪傳動的設(shè)計與校核17查圖 3-32[1]， ；d 11b0=.2/K=.098.46ms?，查表 3-13[1]，按七級精度， ；F2.查圖 3-36b[1]， u5.7u=0Y=1.3389時 ， ；查圖 3-37b[1]， 2..65?， ；查圖 3-35b[1]，1V338Z23.56cos(0.94).7z??； F1Y=.32V33Z=.cos(0.94).76z??； F2=.8查表 3-14[1]，鍛鋼---球墨鑄鐵，??0.14EEndY2.5MPa=K??齒 端 修 薄 ， ， ；小齒輪的齒根應(yīng)力 10.86AV12F 2.85T()EuFndFYzm??????（3-10 ）K?使 用 系 數(shù) ?動 載 系 數(shù) 1EK??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) 齒 形 系 數(shù)由公式（3-10）得 10.86AV12F1 2.85T=()EuFndFYKzm??????0.63 2.5805..31.076.1364;0 MPa? ?????? ?? ?? ?大齒輪的齒根應(yīng)力為： 221.85641.3FFYMPa???小齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：7160145.7836240153Nnt???雙圓弧齒輪減速器設(shè)計18大齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：77125302.16.Nu???查圖 3-41a[1]， 6130Y=??， ；nX3-42b[1]m5?查 圖 ， ， ；安全系數(shù) FliS=NXY?（3-11 ）由公式（3-11）得 Flim1523.64NX??Fli1220S=.95XY齒根彎曲疲勞強度安全。3.2.5 驗算齒面接觸疲勞強度查表 3-13[1]， 21.39()HK?按 七 級 精 度 ；查表 3-14[1]，鍛鋼-- 球墨鑄鐵，0.27EZ=31.46MPa；查圖 3-36b[1]， u=6.0.5， ；查圖 3-37b[1]，當(dāng) 3890?， ；查圖 3-38b[1]得到：??V1na122a12Z3.56mZ.=498=0963+.7;， ， ；， ， ；齒面接觸應(yīng)力： a0.73AV1H2H2.19ZTK=()Eunzm??????（3-12 ）-接觸彈性系數(shù) -接觸齒數(shù)比系數(shù) -接觸螺旋角系數(shù) -接觸弧長ZEuZ?ZA系數(shù)3 帶、齒輪傳動的設(shè)計與校核19由公式（3-12）得： a0.73AV1H2H2.19ZTK=()Eunzm??????0.733 2.1905..46058.70? ?????? ?? ?4=1.2.=75MPa查圖 3-41b[1]， N>1;N?， Z查圖 3-43[1]，采用 320 號極壓工業(yè)齒輪油 ??2403/,1.085;LvmsZ??查圖 3-44[1]，0.75.1.69/.762389g Vvt?? ，安全系數(shù) HlimLVZS=N?（3-13 ）-接觸壽命系數(shù) -潤滑劑系數(shù) -速度系數(shù)l ZV由公式（3-13）得： Hlim1LVZ8601.5.76S==1893N???li2LH2H7.0.45齒面接觸疲勞強度安全。3.2.6 幾何尺寸計算上述計算得到基本參數(shù)為： 25n12m=6,Z8,=,;??由公式得小齒輪分度圓直徑： ；1nd9.6cos25m???小齒輪齒頂圓直徑： ；a1a=+h.0.=12.雙圓弧齒輪減速器設(shè)計20小齒輪齒根圓直徑： ；f1d=2h9.16.=105.96f m??大齒輪的分度圓直徑： ；2nZm734.8cos5??大齒輪齒頂圓直徑： ；a22d=+h.0.96=5.?大齒輪齒根圓直徑： ；f 12f m?中心矩 ；????12847coscs5nmz?????齒寬 05b3.3 低速機齒輪傳動設(shè)計3.3.1 選擇材料、精度及參數(shù)（1） 按圖（2-1）所示傳動方案，選用人字齒圓柱齒輪傳動（2） 抽油機為一般工作機器，速度不高，故選用 7 級精度（GB10095-88 ）（3） 材料選擇。查圖表（P191 表 10-1） ，選擇大小齒輪材料為 45 號鋼（調(diào)質(zhì)）。（4） 初選小齒輪齒數(shù) ，則大齒輪齒數(shù)318Z?451890;Z??取 ，采用人字齒，暫定 ，選取齒寬系數(shù) ；90Z?0?? .d?單側(cè)重合度，由公式（3-3）得： ????120.531892.481,=2.481.atgtg? ???? ?????????3.3.2 按抗彎曲疲勞強度計算齒輪模數(shù)（1）抽油機減速器屬于中等振動，暫取 K=1.7；（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 3-39b 查得：小齒輪 lim152FMPa??由圖 3-39h 查得：大齒輪 lim240Fa?由圖 3-40b 查得： li186HMP?由圖 3-40h 查得： li273 帶、齒輪傳動的設(shè)計與校核21由公式（3-1 ）得：當(dāng) ， ；3v1Z=8/0.64927.cos??F1Y=2.06， ；4v23/.13.時 F2.83查圖 3-36b：當(dāng) ， ；=2.89/475??105Y?查表 3-14 ；05EY?查表 3-37b：當(dāng) ， ；3?o.?由公式（3-2 ）得：Flim3NXPinli4FFi=521/.6328Y=0.5MPa???計算式應(yīng)?。?） （ ）中之大值代入計算1/FP2/FPY?單側(cè)齒寬的縱向重合度，由公式（3-3）得： 34tantan()(0.5/)(186)3.75,,0.3752.2K=aZ?? ?????? ???????????因 齒 端 修 薄總的縱向重合度 ；2.37=4.?人字齒單側(cè)齒寬承擔(dān)二分之一的載荷故 332T15.840=Nm.910????由公式（3-4 ）得 1132.58n 11 2.583m()()27.90.7..0..3() 76EuFndPYkZ????????????? ?????設(shè)計要求：齒輪模數(shù)（m）第二級 9—11，故取 mn=93.3.3 確定齒輪傳動參數(shù)雙圓弧齒輪減速器設(shè)計22中心距 由公式（3-5）得，取 a=560mm????34918056.1842cos2cos3nmza??????由公式（3-6 ）得 ??349108arcsarcs2.792nz??????由公式（3-7 ）得31896.7cos2.nzmdm???403.9.n???由公式（3-8 ）得：，取 b=1402.481.14.7sinsi97mbm???????3.3.4 驗算齒根彎曲疲勞強度查表 3-12，抽油機工作中等振動， ；1.5AK?由公式（3-9 ）得：查圖 3-31， ；??31.40.28/60dnvms????查圖 3-32，當(dāng) ；d 13b2==.7K.6.4?時 ，vK1.07級 精 度 時 ， ；查表 3-13，按七級精度， ；F21.0查圖 3-36b，當(dāng) u45.78u=6Y=.2339時 ， ；查圖 3-37b，當(dāng) 2.0.??時 ， ；由公式（3-1 ）得：3 帶、齒輪傳動的設(shè)計與校核23查圖 3-35b，當(dāng)V318Z=27.649,cos(0.6).5z???F1Y=.0；當(dāng)4V3392.4,s(.8)zAF2=1.8；查表 3-14，鍛鋼---球墨鑄鐵，??0.14EEndY=2.5MPaK=??齒 端 修 薄 ， ， ；小齒輪的齒根應(yīng)力，由公式（3-10）得： 10.86AV12F3 2.85T=()EuFndFYzm??????0.63 2.5876.0.5.31.00612409MPa? ?????? ?? ?? ?大齒輪的齒根應(yīng)力為：443.6FFYPa???小齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：73260.893524051Nnt??大齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：77451..u??查圖 3-41a，當(dāng)6N130Y=??時 ， ；nX3-42bm85.9查 圖 ， 當(dāng) 時 ， ；安全系數(shù)由公式（3-11）得： Flim31520.9S=2.3;4NXY????Fli3244.1.590X齒根彎曲疲勞強度安全。雙圓弧齒輪減速器設(shè)計243.3.5 驗算齒面接觸疲勞強度查表 3-13， 21.39()HK?按 七 級 精 度 ；查表 3-14，鍛鋼--球墨鑄鐵，0.27EZ=3.584MPa；查圖 3-36b， uu=4.780當(dāng) 時 ， ；查圖 3-37b，當(dāng) 96.6??時 ， ；查圖 3-38b，當(dāng)??V1na12 2.m=0.96Z304=8Z， 時 ， ；， 時 ， ；??a1+Z=.97;齒面接觸應(yīng)力，由公式（3-12）得 a0.73AV1H2H2.19ZTK()Eunzm??????0.733 2.19760.5.658406.75840 MPa? ????? ?? ?? ?查圖 3-41b，7N>1;N?， Z查圖 3-43，采用 320 號極壓工業(yè)齒輪油 ??2403/,.0;LvmsZ?查圖 3-44，0.2.7.61/.7;95g Vvt??? A安全系數(shù)由公式（3-13）得 Hlim1LVZ8601.5.7S==13;4N???li2LH2H7.0.2;58齒面接觸疲勞強度安全。3.3.6 幾何尺寸計算上述計算得到的基本參數(shù)為： n12m=8,Z,90,=.7??3 帶、齒輪傳動的設(shè)計與校核25由公式得小齒輪分度圓直徑：3nZm189d==6.7m;cos2.???小齒輪齒頂圓直徑： a3a+h0.2.8小齒輪齒根圓直徑： fd=186.7.19=6.7;f??大齒輪的分度圓直徑：4nZm5430.815m;cos2..?o大齒輪齒頂圓直徑： a4d=+h6019=.2?大齒輪齒根圓直徑：f ..176;f??中心矩 ；????348502coscs29.nmzm?????齒寬 ；10b?空刀槽 ;l小齒輪 3 采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，大齒輪 4 采用孔板式結(jié)構(gòu);4 軸及附件的設(shè)計與校核264 軸及附件的設(shè)計與校核4.1 軸的設(shè)計4.1.1 輸入軸的設(shè)計（1）已知數(shù)據(jù)如下：=69.05kw ， =246.67r/min ， =2673 =1336.5P1n1TNm?1/2T?Nm?（2）求作用在齒輪 1 上的力 3411cos2670cos25.909.tTFd?????431tan.51tan7.61cos03r N???431.9.8.40atF????圖 4-1 高速軸齒輪受力圖（3）初步確定軸的最小直徑 30PdAn?（4-1）式中：P-功率 單位（kw） n-轉(zhuǎn)速 單位（r/min）根據(jù)公式（4-1） ，初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為 45 號鋼，調(diào)質(zhì)處理。取 =112，得 112 mm=73.27mm0A,131minPdA??369.05247?4 軸及附件的設(shè)計與校核27該軸直徑 d≤100mm，有一個鍵槽，軸頸增大 3%～4%,安全起見，取軸頸增大5%則 ，圓整后取 d1=76mm。1min1min.05.0573.26.9m????輸入軸的最小直徑是安裝帶輪處的直徑。（4） 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計a.擬定軸上零件的裝配方案經(jīng)分析比較，選用如圖所示的裝配方案。圖 4-2 高速軸裝配方案b.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度1)帶輪采用軸肩定位，I-II 段 =76mm ，由式 h=（0.07-0.1）d ，取12d?=88mm23d?初步