雙圓弧齒輪減速器設(shè)計(jì)

1、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： xxx 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： xxx 2011年 6月 16日摘要本文在對(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；減速器

2、；強(qiáng)度校核；ABSTRACTThis 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 transmissi

3、on 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-dinensionnal drawing drawing three-dimensional graph, finally designed to meet the requirements of gear

4、reducer.key words: Double-arc gears; Reducer; Strength check. 目錄第1章概述11.1 減速器研究的目的和意義11.2 齒輪減速器的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)11.3 課題研究的內(nèi)容31.4 進(jìn)度安排3第2章 傳動(dòng)方案的擬定52.1 傳動(dòng)方案的選擇52.2 電動(dòng)機(jī)的選擇72.3 總傳動(dòng)比確定及各級(jí)傳動(dòng)比分配92.4 計(jì)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113.1 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)113.2 低速級(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254.1軸的設(shè)計(jì)254.2軸承的選擇與校核334.3 鍵連接的選擇與校核計(jì)算3

5、54.4 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第1章 概述1.1 減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CAD等制圖工具。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)

6、的認(rèn)識(shí)和理解，為進(jìn)一步開拓專業(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。1.2 齒輪減速器的現(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

7、。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)。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34倍，為軟齒面齒輪的45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

8、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JB17960的89級(jí)提高到

9、GB1009588的6級(jí)，高速齒輪的制造精度可穩(wěn)定在45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。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

10、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，齒輪傳動(dòng)仍是各類機(jī)械中應(yīng)用最為廣乏的漸開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，而外嚙合的漸開線齒輪由于傳動(dòng)

11、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)齒輪的螺旋角時(shí)，圓弧齒輪的齒面相對(duì)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(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。1.3 課題研究的內(nèi)容減速器的設(shè)計(jì)

12、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-計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速功率以及扭矩；（4）傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算-外部傳動(dòng)零件和內(nèi)部傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)和計(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；1.4 進(jìn)度安排3月1號(hào)-3月18號(hào)搜集閱讀參考資料，確定傳動(dòng)方案，畫圖傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖，熟悉制圖軟件，提交開題報(bào)告；3月19號(hào)-3月29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)-5月1號(hào)傳動(dòng)系統(tǒng)中的傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算；5月2號(hào)-5月1

13、0號(hào)繪制減速器裝配圖草圖和裝配圖；5月11號(hào)-5月25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)-6月15號(hào)檢查論文，準(zhǔn)備答辯；第2章 傳動(dòng)方案的擬定2.1 傳動(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2-1）圖2-1傳動(dòng)方案1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

14、所傳遞轉(zhuǎn)矩的一半。 （2）分流式（圖2-2）圖2-2傳動(dòng)方案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）展開式（圖2-3）圖2-3傳動(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（2-4）圖2-4傳動(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

15、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)，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2-1；2.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 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) 選擇電動(dòng)機(jī)的容量（1）減速器輸出功率

16、= （2-1）由公式（2-1）得= 27.749kw 抽油機(jī)輸出轉(zhuǎn)速等于抽油機(jī)的沖程=5r/min（2） 電動(dòng)機(jī)至減速器之間傳動(dòng)裝置的總效率為（2-2）， 分別為皮帶，軸承及齒輪傳動(dòng)的效率，由公式（2-2）得 （3） 確定電動(dòng)機(jī)的額定功率（2-3）電動(dòng)機(jī)的輸出功率可由公式（2-3）得到： 選定電動(dòng)機(jī)的額定功率 選擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速抽油機(jī)的沖程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=860，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=8=8×57.32=458.56r/min =60=60×57.32=3439.2r/min可見(jiàn)同步轉(zhuǎn)速

17、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2-11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)質(zhì)量/kg同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速1Y160M-237300029302.02.22002Y160M-437150014602.22.22303Y160L-63710009702.02.02004Y180L-8377507401.72.0220 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42.3 總

18、傳動(dòng)比確定及各級(jí)傳動(dòng)比分配 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r/min總傳動(dòng)比=740/5=148 r/min 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 分配各級(jí)傳動(dòng)比；取高速級(jí)的圓柱齒輪傳動(dòng)比 =6.10，則低速級(jí)的圓柱齒輪的傳動(dòng)比為4.782.4 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 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 = 740 r/min r/min r/min r/min 按電動(dòng)機(jī)額定功率計(jì)算各軸輸入功率 各軸轉(zhuǎn)矩（2-4）由公式（2-4）得 ×30.68/23.89 =12.26將軸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)匯總于下表

19、以備查用：表2-3 各軸動(dòng)力參數(shù)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33.307405.00.96輸入軸31.972.10145.786.100.94中間軸30.6812.2623.894.780.94輸出軸28.3053.95.00第3章 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)及計(jì)算3.1 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)選擇材料、精度及參數(shù)（1） 按圖2-1所示傳動(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)，則大齒輪齒數(shù)6.10×18=109.8?。徊捎萌俗铸X；暫定；選取

20、齒寬系數(shù)； 按抗彎曲疲勞強(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=1.7；（2）根據(jù)材料種類及硬度確定齒輪的疲勞極限由圖3-39b1查得：小齒輪 由圖3-39h1查得：大齒輪 由圖3-40b1查得：由圖3-40h查得：（3-1）-螺旋角 Z-齒數(shù)由公式（3-1）得：查圖3-35b1由公式（3-1）得：查圖3-36b1查表3-141查表3-37b1（3-2）由公式（3-2）得：計(jì)算式應(yīng)取（）（）中之大值代入計(jì)算（3-3）-單側(cè)齒寬的縱向重合度 -齒寬系數(shù)由公式（3-3）得：總的縱向重合度 人字齒單側(cè)齒寬承擔(dān)二分之一的載荷（3-4）由公式（3-4）得 確定齒輪傳動(dòng)參數(shù)（3-5）由公

21、式（3-5）得：取 a=350mm（3-6）由公式（3-6）得（3-7）由公式（3-7）得（3-8）由公式（3-8）得取 b=100mm 驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度查表3-121，抽油機(jī)工作中等振動(dòng)，；（3-9）由公式（3-9）得查圖3-311查圖3-321，；查表3-131，按七級(jí)精度，；查圖3-36b1，查圖3-37b1，查圖3-35b1，查表3-141，鍛鋼-球墨鑄鐵小齒輪的齒根應(yīng)力（3-10） 由公式（3-10）得大齒輪的齒根應(yīng)力為：小齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：大齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：查圖3-41a1， 安全系數(shù)（3-11）由公式（3-11）得齒根彎曲疲勞強(qiáng)度安全。 驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度查表3-13

22、1，查表3-141，鍛鋼-球墨鑄鐵，查圖3-36b1，查圖3-37b1，當(dāng)查圖3-38b1得到：齒面接觸應(yīng)力：（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(zhǎng)系數(shù)由公式（3-12）得：查圖3-41b1，查圖3-431，采用320號(hào)極壓工業(yè)齒輪油查圖3-441，安全系數(shù)（3-13）-接觸壽命系數(shù) -潤(rùn)滑劑系數(shù) -速度系數(shù)由公式（3-13）得：齒面接觸疲勞強(qiáng)度安全。 齒輪的幾何尺寸計(jì)算法向模數(shù)由公式得小齒輪分度圓直徑：；小齒輪齒頂圓直徑：；小齒輪齒根圓直徑：；大齒輪的分度圓直徑：；大齒輪齒頂圓直徑：；大齒輪齒根圓直徑：；中心矩 ；齒寬 3.2 低速機(jī)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 選擇材料

23、、精度及參數(shù)（1） 按圖（2-1）所示傳動(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（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(hào)鋼（調(diào)質(zhì)）。（4） 初選小齒輪齒數(shù)，則大齒輪齒數(shù)取，采用人字齒，暫定，選取齒寬系數(shù)；單側(cè)重合度由公式（3-3）得： 按抗彎曲疲勞強(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=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 由圖3-39h查得：大齒輪 由圖3-40b查得：由圖3-40h查得：由公式（3-1）得：當(dāng)，；，；查圖3-

24、36b當(dāng)，；查表3-14；查表3-37b當(dāng)，；由公式（3-2）得：計(jì)算式應(yīng)取（）（）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：總的縱向重合度 ；人字齒單側(cè)齒寬承擔(dān)二分之一的載荷故 由公式（3-4）得 確定齒輪傳動(dòng)參數(shù)中心距 由公式（3-5）得 取 a=480mm由公式（3-6）得由公式（3-7）得由公式（3-8）得：取 b=100 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)，；由公式（3-9）得：查圖3-31，；查圖3-32，當(dāng)；查表3-13，按七級(jí)精度，；查圖3-36b，當(dāng)查圖3-37b，當(dāng)由公式（3-1）得：查圖3-35b，當(dāng) 當(dāng)查表3-14，鍛鋼-球墨鑄鐵小齒輪

25、的齒根應(yīng)力，由公式（3-10）得：大齒輪的齒根應(yīng)力為小齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：大齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：查圖3-41a，當(dāng)安全系數(shù)由公式（3-11）得：齒根彎曲疲勞強(qiáng)度安全。 驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度查表3-13，查表3-14，鍛鋼-球墨鑄鐵，查圖3-36b，查圖3-37b，當(dāng)查圖3-38b，當(dāng)齒面接觸應(yīng)力，由公式（3-12）得查圖3-41b，查圖3-43，采用320號(hào)極壓工業(yè)齒輪油查圖3-44，安全系數(shù)由公式（3-13）得齒面接觸疲勞強(qiáng)度安全。 齒輪的幾何尺寸計(jì)算法向模數(shù)由公式得小齒輪分度圓直徑：小齒輪齒頂圓直徑：小齒輪齒根圓直徑：大齒輪的分度圓直徑：大齒輪齒頂圓直徑：大齒輪齒根圓直徑：中心矩 ；齒寬

26、；空刀槽小齒輪3采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，小齒輪4采用孔板式結(jié)構(gòu);第4章 軸及其輔助零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1軸的設(shè)計(jì) 輸入軸的設(shè)計(jì)（1）已知數(shù)據(jù)如下：=31.97 kw ，=145.78r/min ，=2100 =1050（2）求作用在齒輪1上的力 圖4-1 高速軸齒輪受力圖（3）初步確定軸的最小直徑（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(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。取=112，得 112mm=67.40mm該軸直徑d100mm，有一個(gè)鍵槽，軸頸增大3%4%,安全起見(jiàn)，取軸頸增大5%則，圓整后取d1=70mm。輸入軸的最小直徑是安

27、裝帶輪處的直徑。（4） 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(zhǎng)度1)聯(lián)軸器采用軸肩定位，I-II段=70mm ，由式h=（0.07-0.1）d ，取=72mm 。初步選擇滾動(dòng)軸承。該傳動(dòng)方案沒(méi)有軸向力，高速軸轉(zhuǎn)速較高，載荷不大，故選用深溝球軸承.2)根據(jù)=72mm，查GB276-89初步取0組游隙，0級(jí)公差的深溝球軸承6015，其尺寸為d×D×B=75mm×130mm×25mm ，故定位軸肩處，取=85， 3)由指導(dǎo)書表4-1知箱體內(nèi)壁到軸承座孔端面的距

28、離，采用凸緣式軸承蓋，取軸承蓋的總寬度為68mm，到帶輪的距離為80mm，則，取小齒輪距箱體內(nèi)壁的距離為=20mm，大齒輪2和與齒輪3之間的距離c=30mm，滾動(dòng)軸承端面距箱體內(nèi)壁則；mmc.軸上零件的周向定位帶輪與軸的周向定位采用普通C型平鍵連接，按， 查圖表（P表6-1）選用鍵=20mm×12mm×100mm 。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位采用過(guò)渡配合來(lái)保證，選用直徑尺寸公差為m6d.確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為C2，各軸肩處圓角半徑為R2 中速軸的設(shè)計(jì)（1）已知數(shù)據(jù)如下：已知，（2）求作用在齒輪上的力 =19KN ，0.77KN，8KN 軸上力的方向如下圖4-3所示圖

29、4-3 中間軸受力圖（3）初步確定軸的最小直徑 根據(jù)式（4-1）初步確定軸的最小直徑，選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。取=112 ，得該軸的最小直徑為安裝軸承處的直徑，取為=130mm，（4） 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)a.擬定軸上的傳動(dòng)方案圖4-4 中間軸的裝配方案b.確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 1）根據(jù)， 取，軸承與齒輪2之間采用套筒定位，取，齒輪2與齒輪3之間用軸肩定位h=5mm，取，齒輪3采用軸肩定位，則,由于軸環(huán)寬度b1.4h 軸II設(shè)計(jì) ，； 2）初步選擇滾動(dòng)軸承 由于配對(duì)的斜齒輪相當(dāng)于人字齒，軸II相對(duì)于機(jī)座固定，則III軸應(yīng)兩端游動(dòng)支承，選取外圈無(wú)擋邊圓柱滾子軸承，初步選取0組游隙，0級(jí)公差的N

30、系列軸承N206，其尺寸為d×D×B=130mm×230mm×40mm 。由于軸承內(nèi)圈不受軸向力，軸端不受力， 選用凸緣式軸承蓋，取軸承端蓋的總寬度為60mm 3）軸上零件的周向定位齒輪的周向定位都采用普通平鍵連接按mm ；查圖表（P表6-1）取各鍵的尺寸為II-III段：b×h×L=25mm×14mm×70mm（使用一對(duì)）滾動(dòng)軸承的周向定位靠過(guò)渡配合來(lái)保證，選公差為m64）確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為C2，各軸肩處的圓角半徑為R2。低速軸的設(shè)計(jì)（1）已知數(shù)據(jù)如下：已知kw ， ，r/min（2）求作用在軸上

31、的力 （3）初步確定軸的最小直徑 按式（4-1）初步確定軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼調(diào)質(zhì)處理。取，于是得 112× 。該軸的最小直徑為安裝曲柄的直徑。則軸的最小直徑（4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) a擬定軸上零件的裝配方案。選取如下圖4-5所示的方案圖4-5 輸出軸裝配方案 b根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 1）取，為了滿足曲柄的軸向定位要求，采用軸肩定位，由h=（0.07-0.1）d，取，曲柄擋圈緊固 2）初步選擇滾動(dòng)軸承 根據(jù)軸上受力及軸頸，初步選用0組游隙，0級(jí)公差的深溝球軸承6348，其尺寸為d×D×B=240mm×360mm×56mm

32、 故 3）軸承采用軸肩定位，取， 4）根據(jù)軸頸查圖表（P表15-2，指導(dǎo)書表13-21）取安裝齒輪處軸段，齒輪采用軸肩定位，根據(jù)h=（0.07-0.1）d，取h=10mm，則 ，軸環(huán)寬度b1.4h=20mm，取5）已知；取， （S=4mm） 其他同上6）根據(jù)軸II，軸III的設(shè)計(jì)，取滾動(dòng)軸承與內(nèi)壁之間的距離=10mm，則=100mm 100mmc 軸上零件的周向定位 齒輪與軸的周向定位都采用普通平鍵連接，根據(jù) ，；6-7段：b×h×L=56mm×32mm×140mm 1-2段：b×h×L=45mm×25mm×180

33、m滾動(dòng)軸承與軸的周向定位靠過(guò)渡配合來(lái)保證，選用直徑尺寸公差為m6d 確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角尺寸為C2，軸上圓角R2。（5）求軸上的載荷軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖（4-6）所示，深溝球軸承6248， 從軸的結(jié)構(gòu)圖及彎矩圖和扭矩圖（見(jiàn)下圖）可以看出Ft作用處是危險(xiǎn)截面，將該截面的所受彎矩和扭矩列于下表：表4-1載荷水平面H垂直面V支反力F=26.75KN =64KN彎矩=8025N.m=21903總彎矩M=23748扭矩T圖4-6 彎矩及扭矩圖（6） 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度根據(jù)上表對(duì)危險(xiǎn)截面進(jìn)行校核，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取=0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力（4-2）由公式（4-

34、2）得 前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查教科書45鋼 =60MPa，因此，故軸安全。4.2軸承的選擇與校核輸入軸軸承的選擇與校核（1）由輸入軸的設(shè)計(jì)知，初步選用深溝球軸承6015，由于受力對(duì)稱，只需要計(jì)算一個(gè)。（4-3）其受力由公式（4-3）得=0，=3 ，轉(zhuǎn)速n=145.78r/min已知軸承的預(yù)計(jì)壽命為=8760h（2）查軸承的當(dāng)量載荷查滾動(dòng)軸承樣本（指導(dǎo)書表15-3）知深溝球軸承6015的基本額定動(dòng)載荷C=66KN，基本額定靜載荷=49.5KN（3）求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷P 因?yàn)?0，徑向載荷系數(shù)X=1，軸向載荷系數(shù)Y=0，因工作情況平穩(wěn)，按課本（P表13-6），取=1.0 （4-4）由

35、公式（4-4）得（4）驗(yàn)算軸承壽命（4-5）由公式（4-5）得故所選用軸承滿足壽命要求。確定使用深溝球軸承6015中間軸上軸承的校核與計(jì)算（1）計(jì)算軸承所有載荷由軸2的設(shè)計(jì)已知，初步選深溝球軸承6226，由于受力對(duì)稱，故只需要校核一個(gè)。其受力由公式（4-3）得=0，=10/3，n=23.89r/min（2）查軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷（指導(dǎo)書表15-5）知6226的基本額定動(dòng)載荷C基本額定靜載荷（3）求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷P 因?yàn)?，徑向載荷系數(shù)X=1，軸向載荷系數(shù)Y=0，因工作情況平穩(wěn)，由公式（4-4）得P=（X+Y）=48KN（4）驗(yàn)算軸承壽命由公式（4-5）得h=73714h>=72000h故所選用

36、軸承滿足壽命要求。確定使用深溝球軸承6226。輸出軸上的軸承選擇與計(jì)算（1）計(jì)算軸承所受載荷由輸出軸的設(shè)計(jì)知，初步選用深溝球軸承6248，由于受力對(duì)稱，只需要計(jì)算一個(gè)。由公式（4-3）得=0，=3 ，轉(zhuǎn)速n=5r/min查滾動(dòng)軸承樣本知深溝球軸承6248的基本額定動(dòng)載荷C=45KN，基本額定靜載荷=40KN（2）求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷P因?yàn)?0，徑向載荷系數(shù)X=1，軸向載荷系數(shù)Y=0，因工作情況平穩(wěn)，取=1.0，由公式（4-4）得 P=（X+Y）=1.0×（1×69+0）KN =69KN（3） 驗(yàn)算軸承壽命由公式（4-5）得73714h>=72000h故所選用軸承滿足壽命要

37、求。確定使用深溝球軸承6248。4.3 鍵連接的選擇與校核計(jì)算輸入軸與帶輪的鍵連接（1）選擇鍵由軸1的設(shè)計(jì)知初步選用普通平鍵 （2） 校核鍵連接的強(qiáng)度鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，由課本（P表6-2）查得許用應(yīng)力=100-120MPa，取=110MPa。鍵的工作長(zhǎng)度=L-b/2=100mm-18mm=82mm，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k=0.5h=0.5×12mm=6mm。（4-6）由式（4-6）得=2×2.10/（6×82×70）MPa=104MPa<=110MPa可見(jiàn)連接的強(qiáng)度足夠，選用鍵齒輪2與中間軸的鍵連接（1）選擇鍵由軸2的設(shè)計(jì)知初步選用普通平

38、鍵=6130（2） 校核鍵連接的強(qiáng)度 鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，由課本（P表6-2）查得許用應(yīng)力=100-120MPa，取=110MPa。鍵的工作長(zhǎng)度=L-18=70mm-18mm=52mm，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k=0.5h=0.5×14mm=7mm。由式（4-6）可得：=2×6310/7×52×1402MPa=124MPa<=130MPa可見(jiàn)連接的強(qiáng)度足夠，選用鍵 齒輪3與軸的鍵連接（1） 選用鍵，=53900（2） 校核鍵連接的強(qiáng)度 鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，由課本（P表6-2）查得許用應(yīng)力=100-120MPa，取=110MPa。鍵的工作長(zhǎng)

39、度=L-b=130mm-50mm=80mm，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k=0.5h=15mm。由式（4-6）得=2×53900/15×80×300MPa=104MPa<=110MPa可見(jiàn)連接的強(qiáng)度足夠 ，選用鍵4.4 減速器附件設(shè)計(jì)及潤(rùn)滑密封 減速器附件設(shè)計(jì)（1） 視孔蓋 選用A=120mm的視孔蓋。（2）通氣器 選用通氣器（經(jīng)兩次過(guò)濾）M18×1.5（3） 油面指示器 根據(jù)指導(dǎo)書表9-14，選用2型油標(biāo)尺M(jìn)20（4）油塞 根據(jù)指導(dǎo)書9-16，選用M16×1.5型油塞和墊片（5）起吊裝置 根據(jù)指導(dǎo)書表9-20，箱蓋選用吊耳d=20mm（6）定

40、位銷 根據(jù)指導(dǎo)書表14-3，選用銷GB117-86 16×45（7）起蓋螺釘 選用螺釘M10×20 潤(rùn)滑與密封（1） 齒輪的潤(rùn)滑 采用浸油潤(rùn)滑，由于高速級(jí)大齒輪浸油深度不小于10mm，取為油深h=57mm。根據(jù)指導(dǎo)書表16-1，選用全損耗系統(tǒng)用油 L-AN22。（2） 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑由于軸承的=38400<160000 =8181.9<160000 =4370<160000 故選用脂潤(rùn)滑。（3） 密封方法的選取 由于凸緣式軸承端蓋易于調(diào)整軸向游隙，軸II及軸IV的軸承兩端采用凸緣式端蓋，而嵌入式端蓋易于安裝和加工，軸III選用外圈無(wú)擋邊滾子軸承，故選用嵌入

41、式端蓋。由于采用脂潤(rùn)滑，軸端采用間隙密封。（4）減速器機(jī)體結(jié)構(gòu)名稱符號(hào)計(jì)算公式結(jié)果箱座壁厚(mm)20箱蓋壁厚（mm）15箱蓋凸緣厚度（mm）22箱座凸緣厚度（mm）22箱座底凸緣厚度（mm）40地腳螺釘直徑（mm）M40地腳螺釘數(shù)目查手冊(cè)4軸承旁聯(lián)接螺栓直徑（mm）M30機(jī)蓋與機(jī)座聯(lián)接螺栓直徑（mm）=（0.50.6）M24軸承端蓋螺釘直徑（mm）=（0.40.5）M14視孔蓋螺釘直徑（mm）=（0.30.4）M10定位銷直徑（mm）=（0.70.8）16，至外機(jī)壁距離（mm）查機(jī)械課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表4604040，至凸緣邊緣距離（mm）查機(jī)械課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表43530外機(jī)壁至軸承座端面距離（

42、mm）=+（8-12）60大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離（mm）>1.240齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離（mm）>30機(jī)蓋，機(jī)座肋厚（mm）m1=30 m= 9軸承端蓋外徑（mm）+（55.5）220（1軸）320（2軸）450（3軸）第5章 減速器的二維裝配圖與三維設(shè)計(jì)圖由前幾章所算數(shù)據(jù)，應(yīng)用CAXA電子圖片，Inventor三維軟件做出以下主要零件的三維實(shí)體，二維零件圖如下所示：圖5-1 輸入軸圖5-2 輸入軸二維零件圖圖5-3 中間軸圖5-4 中間軸二維零件圖圖5-5 輸出軸圖5-6 輸出軸二維零件圖圖5-7 輸出軸齒輪圖5-8 軸承端蓋圖5-9 減速器底座圖5-10 裝配齒輪圖5-11 裝

43、配圖圖5-12 二維裝配圖圖5-13 減速器上蓋圖5-14 裝配圖圖5-15 裝配爆炸圖第6章 結(jié)論在此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，通過(guò)對(duì)減速器的設(shè)計(jì)，我有了很多的收獲首先，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我進(jìn)一步鞏固和加深了所學(xué)的機(jī)械設(shè)計(jì)基本理論，基本概念和基本知識(shí)的理解，培養(yǎng)了自己分析和解決與本課程有關(guān)的具體機(jī)械所涉及的實(shí)際問(wèn)題的能力。對(duì)減速器的所有組件都有了更深刻的理解，甚至還培養(yǎng)了自己耐心，細(xì)心，用心的性格，為以后的工作和學(xué)習(xí)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。其次，通過(guò)這次設(shè)計(jì)，對(duì)減速器各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及機(jī)構(gòu)選型，運(yùn)動(dòng)方案的確定以及齒輪傳動(dòng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的分析有了詳細(xì)精確的了解，這都將為我以后參加工作有很大的幫助。我覺(jué)得非常有成就感，培

44、養(yǎng)了我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)很深的學(xué)習(xí)興趣。這次設(shè)計(jì)我投入了不少的時(shí)間和精力，我覺(jué)得這是完全值得的。我獨(dú)立思考的能力得到進(jìn)一步加強(qiáng)，與此同時(shí)，有增強(qiáng)了我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的理解。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我邊設(shè)計(jì)邊查資料，因?yàn)楹芏嘣碇R(shí)我都不懂，只有不斷的翻閱資料，我才能更加了解減速器的構(gòu)成及其減速原理等知識(shí)。在這次的減速器設(shè)計(jì)中 ，我顯得很是幼稚不成熟，但是我是從書本上的理論知識(shí)走上實(shí)際的設(shè)計(jì)，并自己動(dòng)手做出了自己的東西。我已經(jīng)有了一個(gè)很好的起點(diǎn)，我這這次設(shè)計(jì)過(guò)程中明白了我以前學(xué)過(guò)的專業(yè)知識(shí)有什么用，我要干什么，就像學(xué)步的娃娃終于可以一點(diǎn)一點(diǎn)的走起來(lái)。但由于時(shí)間緊迫，本人能力和經(jīng)驗(yàn)有限，設(shè)計(jì)中難免出現(xiàn)一些不合理或問(wèn)題不大

45、的錯(cuò)誤，所以這次設(shè)計(jì)會(huì)存在許多缺點(diǎn)，比如說(shuō)齒輪的計(jì)算不夠精確等等的缺陷，但通過(guò)這次的實(shí)踐，讓我提高了能力增長(zhǎng)了經(jīng)驗(yàn)，如果以后還有機(jī)會(huì)，我會(huì)通過(guò)這次的實(shí)踐，在下次的設(shè)計(jì)中避免許多不必要的錯(cuò)誤，更相信自己有能力設(shè)計(jì)出，結(jié)構(gòu)更緊密，傳動(dòng)更穩(wěn)定精確的設(shè)備！最后，我要衷心感謝王老師這個(gè)學(xué)期以來(lái)的悉心教導(dǎo)和鼓勵(lì)，這次設(shè)計(jì)老師一直在我們身邊指引我們正確的方向，讓我們學(xué)會(huì)怎么樣解決問(wèn)題，但是并沒(méi)有動(dòng)手幫我們解決問(wèn)題，我知道老師想教我的是遇到問(wèn)題，怎么樣試著去解決，而不是幫我們把問(wèn)題解決掉，謝謝王老師的良苦用心。相信我們每個(gè)人在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中都學(xué)到很多，能在走出校門之后，遇到問(wèn)題知道怎樣去尋找解決之道，并從中學(xué)

46、到了非常多的知識(shí)，收獲的不僅僅是書面上的東西，更多地是生活中實(shí)踐的問(wèn)題。再一次衷心感謝王老師的指導(dǎo)?？?結(jié)時(shí)光飛逝，四年的大學(xué)生活即將結(jié)束，回想以前發(fā)生的事情件件恍如昨日。大學(xué)給我們提供了展現(xiàn)自我的自由與空間，為將來(lái)能夠自由地在天空遨翔磨煉著我們的翅膀。回想我的大學(xué)四年時(shí)光里感覺(jué)荒廢了許多。入學(xué)時(shí)躊躇滿志的許下諾言，四年后有多少已經(jīng)實(shí)現(xiàn)？大學(xué)四年的課程雖然沒(méi)有落下，可是當(dāng)我拿到這個(gè)設(shè)計(jì)課題的時(shí)候我知道了自己的不足。雙圓弧齒輪，腦子里完全沒(méi)有了概念，開始做這個(gè)題目的時(shí)候無(wú)從下手，查過(guò)資料之后才知道自己學(xué)過(guò)的機(jī)械知識(shí)只是一丁點(diǎn)的皮毛。知道了自己距離將自己原來(lái)的學(xué)過(guò)的課程綜合在一起運(yùn)用到實(shí)踐中還有一段遙遠(yuǎn)的距離。知道了理論知識(shí)與實(shí)踐的差別。這次設(shè)計(jì)讓我學(xué)會(huì)了綜合運(yùn)用學(xué)過(guò)的關(guān)于機(jī)械的知識(shí)進(jìn)行整合設(shè)計(jì)，并使之怎樣與其他它課程的理論知識(shí)和實(shí)踐知