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本科生畢業(yè)設計（論文） 題 目： 抽油機 用 53 型 雙圓弧齒輪 減速器設計 學生姓名： 系 別： 機電工程系 專業(yè)年級： 2007級機械設計制造及其自動化 指導教師： 2011 年 6 月 16 日中國石油大學勝利學院畢業(yè)設計（論文） 摘要 本文 在對 我國 油田抽油機用減速器 現狀及發(fā)展趨勢 充分調研的基礎上 ， 完成了對游梁式抽油機 53 型雙圓弧齒輪減速器的設計計算，其中包括驅動裝置的選擇、總傳動比的設定及各級傳動比的分配、 各軸動力參數的計算 齒輪傳動設計和各級傳動軸的設計計算，并結合設計對系統(tǒng)進行了動態(tài)校正和強度校核。用 制三維圖 ,最終設計出符合要求的齒輪減速器 關鍵字： 雙圓弧齒輪；減速器；強度校核； 中國石油大學勝利學院畢業(yè)設計（論文） of on 3 of at of to of to of 中國石油大學勝利學院畢業(yè)設計（論文） 目錄 第 1 章 概述 ......................................................................................................................... 1 速器研究的目的和意義 ....................................................................................... 1 輪減速器的現狀及發(fā)展趨勢 ............................................................................... 1 題研究的內容 ....................................................................................................... 3 度安排 ................................................................................................................... 3 第 2 章 傳動方案的擬定 ...................................................................................................... 5 動方案的選擇 ....................................................................................................... 5 動機的選擇 ........................................................................................................... 7 傳動比確定及各級傳動比分配 ........................................................................... 9 算傳動裝置的運動和動力參數 ........................................................................... 9 第 3 章 齒輪傳動設計及計算 ............................................................................................ 11 速級齒輪傳動設計 ............................................................................................. 11 速 級 齒輪傳動設計 ............................................................................................. 18 第 4 章 軸及其輔助零件的設計與計算 ............................................................................ 25 的設計 .................................................................................................................. 25 承的選擇與校核 .................................................................................................. 33 連接的選擇與校核計算 ..................................................................................... 35 減速器附件設計及潤滑密封 ............................................................................... 37 第 5 章 減速器的二維裝配圖與三維設計圖 .................................................................... 40 第 6 章 結論 ........................................................................................................................ 48 總 結 .................................................................................................................................... 49 致謝 ........................................................................................................................................ 51 參考文獻 ................................................................................................................................ 52 中國石油大學勝利學院畢業(yè)設計（論文） 1 第 1章 概述 速器研究的目的和意義 A 通過設計熟悉機器的具體操作，增強感性認識和社會適應能力，進一步鞏固，深化已學過的理論知識，提高綜合運用所學知識發(fā)現問題，解決問題的能力。 B 學習機械設計的一般方法，掌握通用機械零件，機械傳動裝置或簡單機械的設計原理和過程。 C 對所學技能的訓練，例如：計算 繪圖，查閱設計資料和手冊，運用標準和規(guī)范等。 D 學會運用多種手段工具解決問題，如：在本 設計中可選擇 制圖工具。 通過設計，提高分析問題解決問題的能力。通過設計加深了對所學知識的認識和理解，為進一步開拓專業(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知識，加深了解其基本原理。 輪減速器的現狀及發(fā)展趨勢 減速器是用于原動機和工作機之間的獨立的傳動裝置。用來降低轉速和增大扭矩，以滿足工作的需要。在現代機械中應用很廣泛。具有品種多，批量小更新?lián)Q代快的特點。圓柱齒輪減速器具有體積小，重量輕，承載能力大，傳動平穩(wěn)，效率高，所配電機范圍廣等特點，可廣泛用于各行業(yè)需要減速的設備 上。當今的減速器正向大功率，大傳動比，小體積，高機械效率以及使用壽命長的方向發(fā)展。我國減速器及齒輪技術發(fā)展總趨勢是向六高 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。高可靠性和高傳動效率。二低是低噪聲，低成本；二化是標準化多樣化，在現在機械中應用極為廣泛。 20 世紀 70 年代末以來，減速器技術有了很大發(fā)展。產品發(fā)展的總趨勢是小型化、高速化、低噪聲和高可靠性；技術發(fā)展中最引人注目的是硬齒面技術、功率分支技術和模塊化設計技術。 中國石油大學勝利學院畢業(yè)設計（論文） 2 到 80 年代，國外硬齒面技術已日趨成熟。采用優(yōu)質合金鋼鍛件、滲碳淬 火磨齒的硬齒面齒輪，精度不低于 6 級，綜合承載能力為中硬齒面調質齒輪的3～ 4 倍，為軟齒面齒輪的 4～ 5 倍。一個中等規(guī)格的硬齒面減速器的重量僅為中硬齒面減速器的 1/3 左右，且噪聲低、效率高、可靠性高。 對通用減速器而言，除普遍采用硬齒面技術外，模塊化設計技術已成為其發(fā)展的一個主要方向。它旨在追求高性能的同時，即可能減少零部件及毛坯的品種規(guī)格和數量，以便于組織生產，形成批量，降低成本，獲得規(guī)模效益。同時，利用基本零件，增加產品的型式和花樣，盡可能多地開發(fā)使用地變型設計或派生系列產品，如由一 個通用系列派生出多個專用系列；擺脫了傳統(tǒng)單一有底座實心軸輸出安裝方式，增添了空心軸輸出的無底座懸掛式、多方位安裝面等不同型式，擴大了使用范圍。 改革開放以來，我國陸續(xù)引進先進加工裝備，通過引進、吸收國外先進技術和科研攻關，開始掌握了各種高速和低速重載齒輪裝置的設計制造技術。材料和熱處理質量級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級提高到 88 的 6 級，高速齒輪的制造精度可穩(wěn)定在 4～ 5 級。目前我國已可設計制造 2800水泥磨減速器、 1700鋼機各種 齒輪減速器。各種棒、線材軋機用減速器已全部采用硬齒面。我國自行設計制造的高速齒輪裝置的功率已達44000輪圓周速度達 168m/s。 80 年代末至 90 年代初，我國相繼制訂了近 100 個齒輪和蝸桿減速器的標準，研制了許多新型減速器，大體上實現了通用減速器的更新?lián)Q代。許多產品達到了 80 年代的國際水平。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、傳動效率和可靠性有了大幅度提高，對節(jié)能和提高主機的總體水平起到明顯的作用，為發(fā)展我國的機械產品做出了貢獻。 進入 90 年代中后期，國外又陸續(xù)推出了更新?lián)Q 代的減速器，不但更突出了模塊化設計的杰特點，而且，在承載能力、總體水平，外觀質量方面又有明顯提高。研究、開發(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構。國內多年來使用行之有效的雙圓弧齒輪、三環(huán)減速器和已成功應用的點線捏合齒輪等技術、應不斷完善，大力推廣 [10]。 隨著齒輪的幾何形狀，材質和加工過工藝的改變，使得齒輪不斷發(fā)展。目前，齒中國石油大學勝利學院畢業(yè)設計（論文） 3 輪傳動仍是各類機械中應用最為廣乏的漸 開線齒輪傳遞的功率已經達到十幾萬馬力，齒輪的圓周速度達 200m/s,最大直徑可達數十米。隨著生產的發(fā)展，對重在高速 大功率的齒輪提出了更高的要求，而外嚙合的漸開線齒輪由于傳動是凸齒廓對凹齒廓，要降低接觸應力就必須增大齒面的曲率半徑，勢必要增大齒輪的直徑，很難達到體積小的要求。再則漸開線齒輪的傳動效率不夠高看看，這對于建構緊湊的大功率，高效能傳動在散熱問題上造成很大的困難。因此雙圓弧齒輪得到應用來降低齒面接觸應力，提高傳動效率。 1956 年諾維科夫提出了圓弧齒輪。圓弧齒輪沿齒長方向齒面的相對曲率半徑很大，在同樣的參數條件下，當齒輪 的螺旋角 35 ~ 10? ? 時，圓弧齒輪的齒面相對曲率半徑比漸 開線斜齒輪大十幾倍到二百多倍。圓弧齒輪齒面由初始的點接觸，到飽和后的線接觸，當其受載變形后，又變?yōu)榫植康拿娼佑|。因此，齒面接觸應力大幅度地降低，齒面承載能力大為提高。 題研究的內容 減速器的設計包括： （ 1）傳動方案的分析和擬定，選擇正確合理的傳動方案； （ 2）電動機的選擇，選擇電動機的類型和結構形式，確定電動機的容量，電動機的轉速 （ 3）傳動裝置的運動和動力參數的計算 （ 4）傳動零件的設計計算 （ 5）軸的設計計算 及校核，軸承連接件潤滑密封的選擇和校核； （ 6）箱體的結構設計和計算； 度安排 3月 1號 8號 搜集閱讀參考資料，確定傳動方案，畫圖傳動方案簡圖，熟悉制圖軟件，提交開題報告； 3月 19號 9號 選擇電動機，進行傳動裝置的運動和動力參數計算； 4月 1號 號 傳動系統(tǒng)中的傳動零件設計計算； 中國石油大學勝利學院畢業(yè)設計（論文） 4 5月 2號 0號 繪制減速器裝配圖草圖和裝配圖； 5月 11號 5號 繪制減速器箱體零件圖、齒輪及軸的零件圖及三維實體圖； 5月 25號 5號 檢查論文，準備答辯； 中國石油大學勝利學院畢業(yè)設計（論文） 5 第 2 章 傳動方案的擬定 動方案的選擇 抽油機減速器是一種承受重復交變載荷、長期連續(xù)運轉的減速裝置。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，現分別對四種方案加以對比分析。 （ 1） 對稱分流式 （圖 2 圖 2示意圖 該方案結構復雜，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矩只想當于軸所傳遞轉矩的一半，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矩是軸所傳遞轉矩的一半。 （ 2） 分流式 （圖 2 圖 2示意圖 中國石油大學勝利學院畢業(yè)設計（論文） 6 該方案結構復雜，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矩只想當于軸所傳遞轉矩的一半，使用與變載荷的場合。 （ 3） 展開式 （圖 2 圖 2動方案 3 示意圖 該 方案結構簡單，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離轉矩輸入端，這樣，軸在轉矩作用下產生的扭轉變形和在載荷作用下產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象。用于載荷比較平衡 的場合。 （ 4） 同軸式 （ 2 圖 2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交變載荷、長期連續(xù)運轉的減速裝置。抽油機由電動機驅動，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構，中國石油大學勝利學院畢業(yè)設計（論文） 7 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 動機的選擇 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 擇電動機的容量 （ 1）減速器輸出功率0?出（2 由公式（ 2 抽油機輸出轉速r/ 2） 電動機至減速器之間傳動裝置的總效率為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） 確定電動機的額定功率p ??（ 2 電動機的輸出功率文） 8 可由公式 （ 2得到： 3 3 W? 選定電動機的額定功 率 37W?擇電動機的轉速 抽油機的沖程 5r/傳動系統(tǒng)為分流式圓柱齒輪傳動，查閱教材表 18薦傳動比為23i 8～ 60，則總傳動比可取 8 至 60 之間 則電動機轉速的可選范圍為 '18 8× '260 60× 見同步轉速為 1000r/500r/000r/電動機都符合 ,這里初選同步轉速為 1000r/500r/000r/三種電動機進行比較 ,由參考文獻 [1]中表 16得： 表 2] 方案 電動機型號 額定 功率 （ 電動機轉速n/(r/堵 轉 轉 矩額 定 轉 矩 最 大 轉 矩額 定 轉 矩 質量/步 轉速 滿載 轉速 1 7 3000 2930 00 2 7 1500 1460 30 3 7 1000 970 00 4 7 750 740 20 由表中數據，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 4 中國石油大學勝利學院畢業(yè)設計（論文） 9 傳動比確定及各級傳動比分配 算總傳動比 由參考文獻 [1]中表 16得： 滿載轉速 740r/傳動比 /n n?=740/5=148 r/ 分配各級傳動比 查閱參考文獻 [1]《機械設計課程設計》中表 2配各級傳動比； 取高速級的圓柱齒輪傳動比23(1 1 低速級的圓柱齒輪的傳動比為3i?算傳動裝置的運動和動力參數 軸轉速 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 0n= 740 r/11740 1 4 5 . 7 85 . 0 7 6nn i? ? ?r/222 3 nn i?? r/335nn i??r/ 按電動機額定功率11 3 3 . 3 0 . 9 6 3 1 . 9 7 K W?? ? ? ?中國石油大學勝利學院畢業(yè)設計（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 ? ? ? ? ? ? 將軸的運動參數匯總于下表以備查用 ： 表 2軸動力參數 軸名 功率 P（ 轉矩 T（ 轉速 n（ r/ 傳動比 i 效率 ? 電機軸 0? 740 入軸 10? 間軸 10? 出軸 10? 國石油大學勝利學院畢業(yè)設計（論文） 11 第 3 章 齒輪傳動設計及計算 速級齒輪傳動設計 擇材料、精度及參數 （ 1） 按圖 2示傳動方案，選用圓弧圓柱齒輪傳動 ； （ 2）抽油機為一般工作機器，速度不高，故選 用 7 級精度 ； （ 3） 材料選擇。選擇 大 小齒輪材料為 45（調制） ； （ 4） 初選小齒輪齒數1 18Z ?，則大齒輪齒數2Z?18=2 110;Z ?； 采用人字齒；暫定 25?? ；選取齒寬系數 ?； 抗彎曲疲勞強度初步確定齒輪模數 （ 1）抽油機減速器屬于中等振 動 暫取 K= （ 2）根據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 ： 中國石油大學勝利學院畢業(yè)設計（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????? ? ?? ? ?計算式應?。?11/F ）（ 22/F ）中之大值代入計算 12 t a n()22a ? ?? ???（3 ?? a?由公式（ 3 ： 中國石油大學勝利學院畢業(yè)設計（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?? ??人字齒單側齒寬承擔二分之一的載荷 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 定齒輪傳動參數 ? ?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 ? ?? ? ? 中國石油大學勝利學院畢業(yè)設計（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 驗算齒根彎曲疲勞強度 查表 3]，抽油機工作中等振動， ； 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 精 度 時 ， ；查圖 3]， 0 0= = = 1 . 0 2 / K = 1 . 1 0d 9 8 . 4 3 6 ，； 查表 3]，按七級精度， 中國石油大學勝利學院畢業(yè)設計（論文） 15 查圖 3]， 5 . 7 8u = = 6 . 1 0 Y = 1 . 0 2 32 3 . 8 9 時 ， ；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 動 載 系 數 1 ?載 荷 分 配 系 數 Y 彎 曲 彈 性 系 數 u F??Y 彎 曲 齒 數 比 系 數 Y 齒 形 系 數由公式（ 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??? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ???? ? ???大齒輪的齒根應力 為： 22111 . 8 2 51 6 4 1 4 0 . 52 . 1 3Y M P ? ? ? ?小齒輪的應力循環(huán)次數 ： 7116 0 6 0 1 4 5 . 7 8 3 6 5 2 4 2 0 1 5 3 1 0N n t? ? ? ? ? ? ? ? 大齒輪的應力循環(huán)次數 ： 中國石油大學勝利學院畢業(yè)設計（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 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? ??齒根彎曲疲勞強度安全。 算齒面接觸疲勞強度 查表 3]，2 1 . 3 9 ( ) 按 七 級 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 = 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， ， ；， ， ； 齒面接觸應力 ： 7 3A V 1 H 2 1 91Z Z Z K K K= ( )2 Eu nK z m ???? ? ??（3 中國石油大學勝利學院畢業(yè)設計（論文） 17 接觸彈性系數 接觸齒數比系數 Z? 接觸弧長系數 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 潤滑劑系數 速度系數 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? ? ? ? ??齒面接觸疲勞強度安全。 輪的幾何尺寸計算 法向模數n 1 2m = 5 Z = 1 8 Z = 1 1 0 = . 8 ;， 齒 數 ， ， 螺 旋 角 2 3 9 5 小齒輪分度圓直徑 ： 中國石油大學勝利學院畢業(yè)設計（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 速機齒輪傳動設計 擇材料、精度及參數 （ 1） 按圖（ 2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（ （ 3） 材料選擇。查圖表（ 10選擇 大 小齒輪材料為 45 號鋼（調質） 。 （ 4） 初選小齒輪齒 數3 18Z ?，則大齒輪齒數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 ； 單側重合度 由公式（ 3 ： 中國石油大學勝利學院畢業(yè)設計（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 抗彎曲疲勞強度初步確定齒輪模數 （ 1）抽油機減速器屬于中等振動 暫取 K= （ 2）根據材料種類及硬度確定齒輪的疲勞極限 由 有參考文獻 [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， 查圖 3 = 2 3 / 4 5? ?， ?； 查表 3； 查表 3 30?? o ， Y = 由公式（ 3 ： 中國石油大學勝利學院畢業(yè)設計（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????? ? ?? ? ?計算式應取（ 11/F ）（ 22/F ）中之大值代入計算 單側齒寬的縱向重合度 ， 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?? ??； 人字齒單側齒寬承擔二分之一的載荷 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 ??????? ? ? ? ? ???????? ? ???定齒輪傳動參數 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 中國石油大學勝利學院畢業(yè)設計（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算齒根彎曲疲勞強度 查表 3油機工作中等振動， ； 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 ，； 1 . 0 07 級 精 度 時 ， ；查表 3七級精度， 查圖 3 5 . 7 8u = = 6 . 1 0 Y = 1 . 0 2 32 3 . 8 9 時 ， ；查圖 3 = 2 9 . 9 2 6 Y = 0 . 8 0?? 時 ， ；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 ， ， ； 中國石油大學勝利學院畢業(yè)設計（論文） 22 小齒輪的齒根應力 ， 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??? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ???? ? ???大齒輪的齒根應力 為 44331 . 8 2 31 6 4 1 9 02 . 0 6Y M P ? ? ? ?小齒輪的應力循環(huán)次數 ： 7326 0 6 0 2 3 . 8 9 9 3 6 5 2 4 2 0 2 5 1 0N n t? ? ? ? ? ? ? ? 大齒輪的應力循環(huán)次數 ： 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 ， 1 ； 4 2 b m 8 5 Y = 0 . 9 5??查 圖 ， 當 時 ， ； 安全系數 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? ???? 齒根彎曲疲勞強度安全。 算齒面接觸疲勞強度 查表 3 1 . 3 9 ( ) 按 七 級 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 時 ， ；中國石油大學勝利學院畢業(yè)設計（論文） 23 查圖 3 = 2 9 . 9 2 6 Z = 0 . 6 6?? 時 ， ； 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 ， ；， 時 ， ；? ?a 1 a 2 = 0 . 9 7 9 ;2齒面接觸應力 ， 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