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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書
學(xué)院（系） 專業(yè) 班級(jí)
學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師/職稱
1. 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目：
API減速器設(shè)計(jì):640D
2. 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)起止時(shí)間：2014年 月 日～2015年 月 日
3．畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)所需資料及原始數(shù)據(jù)（指導(dǎo)教師選定部分）
1）、總傳動(dòng)比（i）： 27 — 31 ；
2）、齒輪模數(shù)（m）： 第一級(jí)6—8、第二級(jí) 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
4．畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)應(yīng)完成的主要內(nèi)容
1）、詳細(xì)推導(dǎo)出雙圓弧齒輪減速器設(shè)計(jì)計(jì)算公式；
2）、根據(jù)減速器的輸出軸轉(zhuǎn)速，對(duì)該減速器的兩對(duì)齒輪、三根軸進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計(jì)和校核計(jì)算。
3）、確定減速器的安裝尺寸（主要包括輸出軸、輸入軸、剎車機(jī)構(gòu)、皮帶輪及地腳螺栓）。
4）、完成減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并對(duì)主要承載零件進(jìn)行校核計(jì)算，對(duì)皮帶傳動(dòng)裝置進(jìn)行必要地設(shè)計(jì)。
5）、完成剎車裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算
6）、撰寫設(shè)計(jì)說明書一份。
5．畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的目標(biāo)及具體要求
1）、減速器總圖一張、剎車裝置總圖一張
2）、零件圖若干張
本畢業(yè)設(shè)計(jì)是“API系列常規(guī)抽油機(jī)模塊化設(shè)計(jì)”研究項(xiàng)目的一部分，它的完成為該項(xiàng)目提供重要的基礎(chǔ)依據(jù)；同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力，掌握雙圓弧齒輪設(shè)計(jì)的一些基本知識(shí)。
6、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)所需的條件及上機(jī)時(shí)數(shù)要求
1）、《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》
2）、上機(jī)150學(xué)時(shí)。
任務(wù)書批準(zhǔn)日期 年 月 日 教研室(系)主任(簽字)
任務(wù)書下達(dá)日期 年 月 日 指導(dǎo)教師(簽字)
完成任務(wù)日期 年 月 日 學(xué)生（簽名）
目 錄 摘 要 .I ABSTRACT.II 1 緒 論 .1 1.1 研究背景及意義 .1 1.2 國內(nèi)外研究及發(fā)展現(xiàn)狀 .1 1.3 雙圓弧齒輪減速器的優(yōu)點(diǎn) .2 2 總體方案及參數(shù)的選擇 .4 2.1 設(shè)計(jì)要求 .4 2.2 傳動(dòng)方案的選擇 .4 2.3 電動(dòng)機(jī)的選擇 .6 2.3.1 選擇電動(dòng)機(jī)類型 .6 2.3.2 選擇電動(dòng)機(jī)容量 .6 2.3.3 選擇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 .7 2.4 傳動(dòng)比計(jì)算 .7 2.4.1 計(jì)算總傳動(dòng)比 .7 2.4.2 分配各級(jí)傳動(dòng)比 .7 2.5 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)技術(shù) .8 2.5.1 各軸轉(zhuǎn)速 .8 2.5.2 各軸輸入功率 .8 2.5.3 各軸轉(zhuǎn)矩 .8 3 帶、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與校核 .10 3.1V 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) .10 3.1.1 V 帶的基本參數(shù) .10 3.1.2 帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) .12 3.2 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) .12 3.2.1 選擇材料、精度及參數(shù) .12 3.2.2 按抗彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒輪模數(shù) .13 3.2.3 確定齒輪傳動(dòng)參數(shù) .14 3.2.4 驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 .15 3.2.5 驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 .17 3.2.6 幾何尺寸計(jì)算 .18 3.3 低速機(jī)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) .19 3.3.1 選擇材料、精度及參數(shù) .19 3.3.2 按抗彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒輪模數(shù) .19 3.3.3 確定齒輪傳動(dòng)參數(shù) .20 3.3.4 驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 .21 3.3.5 驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 .23 3.3.6 幾何尺寸計(jì)算 .23 4 軸及附件的設(shè)計(jì)與校核 .25 4.1 軸的設(shè)計(jì) .25 4.1.1 輸入軸的設(shè)計(jì) .25 4.1.2 中間軸的設(shè)計(jì) .27 4.1.3 輸出軸的設(shè)計(jì) .28 4.2 軸承的選擇與校核 .31 4.2.1 輸入軸軸承 .31 4.2.2 中間軸軸承 .32 4.2.3 輸出軸軸承 .33 4.3 鍵的選擇與校核 .33 4.3.1 輸入軸與帶輪的鍵 .33 4.3.2 齒輪 2 與中間軸的鍵 .34 4.3.3 齒輪 3 與軸的鍵 .34 4.4 減速器附件設(shè)計(jì)及潤(rùn)滑密封 .35 4.4.1 減速器附件設(shè)計(jì) .35 4.4.2 潤(rùn)滑與密封 .35 4.5 剎車裝置的設(shè)計(jì) .38 總 結(jié) .39 參考文獻(xiàn) .40 致 謝 .41 I 摘 要 隨著石油鉆采工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)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(gè)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(dòng)是 一種新型齒輪傳動(dòng)，在冶金、礦山、起重運(yùn)輸機(jī)械以及高速傳動(dòng)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(jì)首先，通過對(duì)圓弧齒輪傳動(dòng)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(duì)主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算選擇；然后，對(duì)各主 要零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)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(jì)，鞏固了大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識(shí)，如：機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、材料力 學(xué)、公差與互換性理論、機(jī)械制圖等；掌握了普通機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法并能夠熟練 使用 AutoCAD 制圖軟件，對(duì)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(jì) II Abstract With 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, Design 1 緒 論 1 1 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(duì)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(gè)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(jì)更加合理而精密的減速器成為當(dāng)務(wù)之急。設(shè)計(jì)出一款與之相 匹配的減速器，在動(dòng)力傳輸，軸承潤(rùn)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(jì)是“API 系列常規(guī)抽油機(jī)模塊化設(shè)計(jì)”研究項(xiàng)目的一部分，它的完 成為該項(xiàng)目提供重要的基礎(chǔ)依據(jù)；同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力，掌握雙圓弧齒 輪設(shè)計(jì)的一些基本知識(shí)。 通過設(shè)計(jì)，提高分析問題解決問題的能力。通過設(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 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(jì)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 17960 的 89 級(jí)提高到 GB1009588 的 6 級(jí)，高速齒輪的制造精度可穩(wěn) 定在 45 級(jí)。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(dòng)效率有了大幅度的提高，對(duì)節(jié)能和提高主機(jī)的總體水平起到明顯的作用。 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(jì) 制造 2800kW 的水泥磨減速器、 1700軋鋼機(jī)的各種齒輪減速器。各種棒材、線材 軋機(jī)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(huì)經(jīng)歷一段較長(zhǎng)的時(shí)間。 近十幾年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)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(jì) 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(jì)算機(jī)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(jìng)爭(zhēng)，產(chǎn)品質(zhì)量競(jìng)爭(zhēng)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(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。 在 2l 世紀(jì)成套機(jī)械裝備中齒輪仍然是機(jī)械傳動(dòng)的基本部件。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)與數(shù) 控技術(shù)的發(fā)展，使得機(jī)械加工精度、加工效率太為提高，從而推動(dòng)了機(jī)械傳動(dòng)產(chǎn)品 多樣化，整機(jī)配套的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，以及造型設(shè)計(jì)藝術(shù)化，使產(chǎn)品更加精致。 CNC 機(jī)床和工藝技的發(fā)展，推動(dòng)了機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的飛速發(fā)展。在傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的 電子控制、液壓傳動(dòng)。齒輪、帶鏈的混合傳動(dòng)，將成為變速箱設(shè)計(jì)中優(yōu)化傳動(dòng)組合 的方向。在傳動(dòng)設(shè)計(jì)中的學(xué)科交叉，將成為新型傳動(dòng)產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢(shì)。 總之，當(dāng)今世界各國減速器及齒輪技術(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(dòng)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(jì)與制造技術(shù) 的發(fā)展，在一定程度上標(biāo)志著一個(gè)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(duì)于石油這個(gè)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(diǎn) 圓弧齒輪傳動(dòng)是一種新型齒輪傳動(dòng)，在冶金、礦山、起重運(yùn)輸機(jī)械以及高速傳 動(dòng)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(dòng)可分為單 圓弧齒輪和雙圓弧齒輪傳動(dòng)兩種形式。對(duì)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(shí)，從一個(gè)端面看，先是主動(dòng)輪齒的凹部推動(dòng)從動(dòng)輪齒的凸部，離開后， 再以它的凸部推動(dòng)對(duì)方的凹部，故雙圓弧齒輪傳動(dòng)在理論上同時(shí)有兩個(gè)接觸點(diǎn)，經(jīng) 跑合后，這種傳動(dòng)實(shí)際上有兩條接觸線，因此可以實(shí)現(xiàn)多對(duì)齒和多點(diǎn)嚙合。此外， 由于其齒根厚度較大，雙圓弧齒輪傳動(dòng)不僅承載能力比單圓弧齒輪傳動(dòng)約高 30以 上，而且傳動(dòng)較平穩(wěn)，振動(dòng)和噪聲較小，并且可用同一把滾刀加工相配對(duì)的兩個(gè)齒 輪。因此。高速重載時(shí)，雙圓弧齒輪傳動(dòng)有取代單圓弧齒輪傳動(dòng)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(gè)凸齒面 相接觸，綜合曲率半徑很小，接觸應(yīng)力很大，接觸強(qiáng)度低，齒面上容易出現(xiàn)疲勞點(diǎn) 1 緒 論 3 蝕。 圓弧齒輪傳動(dòng)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(qiáng)度有很大提高。 雙圓弧齒輪的齒形參數(shù)可以靈活設(shè)計(jì)，齒腰和齒根的厚度可按強(qiáng)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(qiáng)度的提高。 圓弧齒輪嚙合傳動(dòng)時(shí)，因其運(yùn)動(dòng)特性，接觸區(qū)以很高的滾動(dòng)速度沿齒寬方向移 動(dòng)。當(dāng) a =10* -22時(shí)，滾動(dòng)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(huì)議上曾指出圓弧齒輪的主要優(yōu)點(diǎn)之一是潤(rùn)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(dòng)速度很小，綜合起來，嚙合摩 擦損失減小 5060%,磨損減少 2/33/4。 漸開線齒輪滑動(dòng)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(dòng)質(zhì)量惡化。圓弧齒輪滑動(dòng)速度沿齒高方向均等， 所以，齒面磨合時(shí)，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(shí)際上起到了裝配后的對(duì)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(jì) 4 2 總體方案及參數(shù)的選擇 2.1 設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)要求如下： （1）總傳動(dòng)比（i）： 27 31 （2）齒輪模數(shù)（m）：第一級(jí) 68、第二級(jí) 911 （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 ） 2375 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(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(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)齒輪侵入油中深度大致相同。但軸向尺寸 雙圓弧齒輪減速器設(shè)計(jì) 6 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)。通過比較知選擇傳動(dòng)方案 1 如圖 2-1； 2.3 電動(dòng)機(jī)的選擇 2.3.1 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) 2.3.2 選擇電動(dòng)機(jī)容量 （1）減速器輸出功率 wP = wP6 Tn9.50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(dòng)機(jī)至減速器之間傳動(dòng)裝置的總效率為 321 （2-2） ， ， 分別為皮帶，軸承及齒輪傳動(dòng)的效率，1230.96.80.97;， ， 由公式（2-2 ）得3221.6.=.85 （3） 確定電動(dòng)機(jī)的額定功率 edPwdPp （2-3 ） 電動(dòng)機(jī)的輸出功率 d 2 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(dòng)機(jī)的額定功率 75edPK 2.3.3 選擇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 輸出軸轉(zhuǎn)速 為： =8r/min 該傳動(dòng)系統(tǒng)為分流式圓柱齒輪傳動(dòng)，查閱教材表wn 18-1 已知傳動(dòng)比為 =2731，帶傳動(dòng)推薦傳動(dòng)比為 ，則總傳動(dòng)比可取23i124i 54 至 124 之間，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為 =54 =548=432r/min， =124 =1248=992r/min 1dnw2dnw 可見同步轉(zhuǎn)速為 750r/min,1000r/min 的電動(dòng)機(jī)都符合,這里初選這兩種電動(dòng)機(jī)進(jìn) 行比較,由參考文獻(xiàn)1中表 16-1 查得： 表 2-11 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n/(r/min)方 案 電動(dòng)機(jī)型 號(hào) 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 /kg 1 Y315S-6 75 1000 980 1.6 2.0 850 2 Y315M-8 75 750 740 1.7 2.0 1008 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 2，即，選取的電機(jī)型號(hào)為：Y315M-8 2.4 傳動(dòng)比計(jì)算 2.4.1 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 r/min740mn 總傳動(dòng)比 =740/8=92.5/wi 2.4.2 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 分配各級(jí)傳動(dòng)比 為了保證結(jié)構(gòu)的緊湊性取 V 帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為： 13i 雙圓弧齒輪減速器設(shè)計(jì) 8 則減速器的傳動(dòng)比為： 230.8i 取高速級(jí)的圓柱齒輪傳動(dòng)比 6.16(1.3)i 則低速級(jí)的圓柱齒輪的傳動(dòng)比為 53i 2.5 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)技術(shù) 2.5.1 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 = 740r/min0n r/min 17426.3i 120/minnri r/min 238i 2.5.2 各軸輸入功率17.9306.5dPKW2.2336.9 2.5.3 各軸轉(zhuǎn)矩 950PTn （2-4） 由公式（2-4 ）得 31169.059502.7104Nmn 2 總體方案及參數(shù)選擇 9 =15.834 22950PTn310Nm33376. 將軸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)匯總于下表以備查用： 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 效率 電機(jī)軸 71.93 60.9281740 3 0.96 輸入軸 69.05 2.673 6246.67 6.16 0.96 中間軸 66.32 15.834 61040 輸出軸 63.69 76.03 68 5 0.96 雙圓弧齒輪減速器設(shè)計(jì) 10 雙圓弧齒輪減速器設(shè)計(jì) 11 3 帶、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與校核 3.1V 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 3.1.1 V 帶的基本參數(shù) 1）確定計(jì)算功率 ：cP 已知： ； ；kw93.71min/740rn 查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表 13-8 得工況系數(shù)： ；2.1AK 則： kwkKAc 3.869.12. 2）選取 V 帶型號(hào)： 根據(jù) 、 查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)圖 13-15 選用 C 型 V 帶,cPmn 3）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(jì)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。m602 4）驗(yàn)算帶速： ssndvm /)25,(/7.1064.3106 帶的速度合適。 5）確定 V 帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距： 中心距： )(2)(7.021021 dda 初選中心距 m （2）基準(zhǔn)長(zhǎng)度： 雙圓弧齒輪減速器設(shè)計(jì) 12 maddaLd3260104)26()02(14. )()22120 對(duì)于 A 型帶選用 mLd35 （3）實(shí)際中心距： mad 9523601020 6）驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角 ： 由 a d 3.57)(18012 得 12096.5.)06(1 主動(dòng)輪上的包角合適。 7）計(jì)算 V 帶的根數(shù) ：zLArKPzc )(0 ， 查機(jī)械設(shè)計(jì)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) 96.195K （4）由 ，與 V 帶型號(hào) A 型查表得： Ld0 .l 綜上數(shù)據(jù)，得 3.9.05.)15.6(372z 取 合適。106z 8）計(jì)算預(yù)緊力 （初拉力）：F 根據(jù)帶型 A 型查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表 13-1 得： mkgq/1.0 3 帶、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與校核 13 NqvkzvPFc4.152075.1095.276.81.502 9）計(jì)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(dòng)的主要參數(shù)整理并列表： 帶型 帶輪基準(zhǔn)直徑 (mm) 傳動(dòng)比 基準(zhǔn)長(zhǎng)度(mm) C 201d6 3 3250 中心距（mm） 根數(shù) 初拉力 (N) 壓軸力 (N) 995 6 1520.4 17877.3 3.1.2 帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 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(dòng)機(jī)， 較md201 大，所以采用孔板式結(jié)構(gòu)帶輪。 3.2 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 3.2.1 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)； 雙圓弧齒輪減速器設(shè)計(jì) 14 （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) 6.1618=110.018Z2Z 取 ；采用人字齒；暫定 ；選取齒寬系數(shù) ；21;Z5 0.5d 3.2.2 按抗彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒輪模數(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 lim152FMPa 由圖 3-39h1查得：大齒輪 li40 由圖 3-40b1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 3-35b1 F1Y2. 由公式（3-1 ）得： 2v3Z1/0.74.cos 查圖：3-5b 得， F2=.8 查圖 3-36b1： 1457/.96.,.23Y 查表 3-141： .03EY 查表 3-37b1： 2=.75FlimNXPn= （3-2） 由公式（3-2 ）得： 3 帶、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與校核 15 Flim1NXPnli2FFiY=51/.628=40.5MPa 計(jì)算式應(yīng)取（ ） （ ）中之大值代入計(jì)算1/FPY2/FP2tan()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(jì)要求：齒輪模數(shù)（m）第一級(jí) 68，故取 mn=6 3.2.3 確定齒輪傳動(dòng)參數(shù)12cosnza （3-5） 由公式（3-5 ）得： 雙圓弧齒輪減速器設(shè)計(jì) 16 取 a=427mm 12681427;coscs5nmzam12rnza （3-6） 由公式（3-6 ）得 126129arcosarcos584nmzsnd （3-7） 由公式（3-7 ）得18619.cos25nzmdm2734.nsinmb （3-8） 由公式（3-8 ）得 ，取 b=105mm 2.375.14605.91sinsinbm 3.2.4 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)， ；1.5AK601dnv （3-9） 由公式（3-9 ）得 3.498.6145.70./0ms 查圖 3-311： vK=27級(jí) 精 度 時(shí) ， ； 3 帶、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與校核 17 查圖 3-321， ； d 11b0=.2/K=.098.46ms， 查表 3-131，按七級(jí)精度， ；F2. 查圖 3-36b1， u 5.7u=0Y=1.3389時(shí) ， ； 查圖 3-37b1， 2.65， ； 查圖 3-35b1， 1V338Z23.56cos(0.94).7z； F1Y=.32V33Z=.cos(0.94).76z； F2=.8 查表 3-141，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(dòng) 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=()EuFndFYKzm0.63 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(jì) 18 大齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 77125302.16.Nu 查圖 3-41a1， 6130Y=， ；nX3-42b1m5查 圖 ， ， ； 安全系數(shù) FliS=NXY （3-11 ） 由公式（3-11）得 Flim1523.64NXFli1220S=.95XY 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度安全。 3.2.5 驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 查表 3-131， 21.39()HK按 七 級(jí) 精 度 ； 查表 3-141，鍛鋼- 球墨鑄鐵， 0.27EZ=31.46MPa； 查圖 3-36b1， u=6.0.5， ； 查圖 3-37b1，當(dāng) 3890， ； 查圖 3-38b1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(zhǎng)ZEuZZA 系數(shù) 3 帶、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與校核 19 由公式（3-12）得： a0.73AV1H2H2.19ZTK=()Eunzm0.733 2.1905.46058.70 4=1.2.=75MPa 查圖 3-41b1， N1;N， Z 查圖 3-431，采用 320 號(hào)極壓工業(yè)齒輪油 2403/,1.085;LvmsZ 查圖 3-441， 0.75.1.69/.762389g Vvt ， 安全系數(shù) HlimLVZS=N （3-13 ） -接觸壽命系數(shù) -潤(rùn)滑劑系數(shù) -速度系數(shù)l ZV 由公式（3-13）得： Hlim1LVZ8601.5.76S=1893Nli2LH2H7.0.45 齒面接觸疲勞強(qiáng)度安全。 3.2.6 幾何尺寸計(jì)算 上述計(jì)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(jì) 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 05b 3.3 低速機(jī)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 3.3.1 選擇材料、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)318Z451890;Z 取 ，采用人字齒，暫定 ，選取齒寬系數(shù) ；90Z0 .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(qiáng)度計(jì)算齒輪模數(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 lim152FMPa 由圖 3-39h 查得：大齒輪 lim240Fa 由圖 3-40b 查得： li186HMP 由圖 3-40h 查得： li27 3 帶、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與校核 21 由公式（3-1 ）得： 當(dāng) ， ； 3v1Z=8/0.64927.cosF1Y=2.06 ， ； 4v23/.13.時(shí) F2.83 查圖 3-36b：當(dāng) ， ；=2.89/475105Y 查表 3-14 ；05EY 查表 3-37b：當(dāng) ， ；3o. 由公式（3-2 ）得：Flim3NXPinli4FFi=521/.6328Y=0.5MPa 計(jì)算式應(yīng)取（ ） （ ）中之大值代入計(jì)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(jì)要求：齒輪模數(shù)（m）第二級(jí) 911，故取 mn=9 3.3.3 確定齒輪傳動(dòng)參數(shù) 雙圓弧齒輪減速器設(shè)計(jì) 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.nzmdm403.9.n 由公式（3-8 ）得： ，取 b=140 2.481.14.7sinsi97mbm 3.3.4 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， ； 31.40.28/60dnvms 查圖 3-32，當(dāng) ； d 13b2=.7K.6.4時(shí) ，vK1.07級(jí) 精 度 時(shí) ， ； 查表 3-13，按七級(jí)精度， ；F21.0 查圖 3-36b，當(dāng) u 45.78u=6Y=.2339時(shí) ， ； 查圖 3-37b，當(dāng) 2.0.時(shí) ， ； 由公式（3-1 ）得： 3 帶、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與校核 23 查圖 3-35b，當(dāng) V318Z=27.649,cos(0.6).5zF1Y=.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=()EuFndFYzm0.63 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(shí) ， ；nX3-42bm85.9查 圖 ， 當(dāng) 時(shí) ， ； 安全系數(shù) 由公式（3-11）得： Flim31520.9S=2.3;4NXYFli3244.1.590X 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度安全。 雙圓弧齒輪減速器設(shè)計(jì) 24 3.3.5 驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 查表 3-13， 21.39()HK按 七 級(jí) 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(shí) ， ； 查圖 3-37b，當(dāng) 96.6時(shí) ， ； 查圖 3-38b，當(dāng) V1na12 2.m=0.96Z304=8Z， 時(shí) ， ；， 時(shí) ， ；a1+Z=.97; 齒面接觸應(yīng)力，由公式（3-12）得 a0.73AV1H2H2.19ZTK()Eunzm0.733 2.19760.5.658406.75840 MPa 查圖 3-41b， 7N1;N， Z 查圖 3-43，采用 320 號(hào)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;4Nli2LH2H7.0.2;58 齒面接觸疲勞強(qiáng)度安全。 3.3.6 幾何尺寸計(jì)算 上述計(jì)算得到的基本參數(shù)為： n12m=8,Z,90,=.7 3 帶、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)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(jì)與校核 26 4 軸及附件的設(shè)計(jì)與校核 4.1 軸的設(shè)計(jì) 4.1.1 輸入軸的設(shè)計(jì) （1）已知數(shù)據(jù)如下： =69.05kw ， =246.67r/min ， =2673 =1336.5P1n1TNm1/2TNm （2）求作用在齒輪 1 上的力 3411cos2670cos25.909.tTFd431tan.51tan7.61cos03r N431.9.8.40atF 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(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。 取 =112，得 112 mm=73.27mm0A ,131minPdA369.05247 4 軸及附件的設(shè)計(jì)與校核 27 該軸直徑 d100mm，有一個(gè)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(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)帶輪采用軸肩定位，I-II 段 =76mm ，由式 h=（0.07-0.1 ）d ，取12d =88mm23d 初步選擇滾動(dòng)軸承。該傳動(dòng)方案沒有軸向力，高速軸轉(zhuǎn)速較高，載荷不大，故 選用深溝球軸承. 2)根據(jù) =88mm，查 GB276-89 初步取 0 組游隙， 0 級(jí)公差的深溝球軸承23d 6018，其尺寸為 dDB=90mm150mm27mm ，故 34910dm 定位軸肩處，取 =105， ，4545893lm6728l 3)由指導(dǎo)書表 4-1 知箱體內(nèi)壁到軸承座孔端面的距離 ，采用凸緣式軸1L= 承蓋，取軸承蓋的總寬度為 68mm，到帶輪的距離為 80mm，則 ，取小2365l 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，1a， 滾動(dòng)軸承端面距箱體內(nèi)壁 則 ；S=034150mlBSa mm458930ll c.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 ， ， 1276d1-2L=60 查圖表（P 表 6-1）選用鍵 =22mm14mm140mm 。滾動(dòng)軸承與軸的周向bhl 雙圓弧齒輪減速器設(shè)計(jì) 28 定位采用過渡配合來保證，選用直徑尺寸公差為 m6 d.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 4.1.2 中間軸的設(shè)計(jì) （1）已知數(shù)據(jù)如下： 已知 ， ，26.3PKW215834TNm340/inr （2）求作用在齒輪上的力 =19KN ， 0.77KN， 8KN1ttF21rF21aF 23 33cos60cos9.68.47tTKNd3tan18ta2.5.cos9.60rF 軸上力的方向如下圖 4-3 所示 圖 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0A 332min6.21010.94pd m 該軸的最小直徑為安裝軸承處的直徑，取為 =130mm，2ind （4） 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 軸及附件的設(shè)計(jì)與校核 29 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2min130d1230dm ，齒輪 2 與齒輪 3 之間用軸肩定位 h=5mm，取 ，2356d 3-4d=150m ，齒輪 3 采用軸肩定位，則 ,由于軸環(huán)寬度 b1.4h 軸 II 設(shè)40l45 計(jì) 3B 280B2-3=l； ， ；23402108lcl5-6278l 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，選取外圈無擋邊圓柱滾子軸承，初步選取 0 組游隙，0 級(jí)公差的 N 系列軸承 N206，其尺寸為 dDB=130mm230mm40mm 。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 ； ；3-4d=102-3d=80m280;B 查圖表（P 表 6-1）取各鍵的尺寸為 II-III 段： bhL=25mm14mm70mm（使用一對(duì)） 滾動(dòng)軸承的周向定位靠過渡配合來保證，選公差為 m6 4）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。 雙圓弧齒輪減速器設(shè)計(jì) 30 4.1.3 輸出軸的設(shè)計(jì) （1）已知數(shù)據(jù)如下： 已知 kw ， ， r/min36.9p 3376.01NmT38n （2）求作用在軸上的力 43128ttFK435.rFK （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012A 1123mind 36.923.48m 該軸的最小直徑為安裝曲柄的直徑，則軸的最小直徑 3min25.d （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125dm h=（0.07-0.1）d，取 ，曲柄擋圈緊固23 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 6352，其尺 寸為 dDB=260mm380mm64mm 故 3-46-7d=20m 3）軸承采用軸肩定位，取 ，45d28m1l 4 軸及附件的設(shè)計(jì)與校核 31 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6720dm ，軸環(huán)寬度 b1.4h=20mm，取53 5620lm 5）已知 ；取 ， （S=4mm） 其他同上415B7820d7814 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3S23l =100mm， 100mm32Sac56l c 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) 6720dm ， ； ； ；6715lm12d1240lm 6-7 段： bhL=55mm32mm280mm 1-2 段： bhL=50mm28mm220m 滾動(dòng)軸承與軸的周向定位靠過渡配合來保證，選用直徑尺寸公差為 m6 d 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 12N=64KN12NF 彎矩 =8025N.mHM=21903VM.m 總彎矩 M =23748 .m 扭矩 T 265KN 雙圓弧齒輪減速器設(shè)計(jì) 32 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 22caMTW （4-2） 由公式（4-2 ）得 2222 38340.6561ca MPa 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1 ，故軸安全。ca1 4.2 軸承的選擇與校核 4.2.1 輸入軸軸承 （1）由輸入軸的設(shè)計(jì)知，初步選用深溝球軸承 6018，由于受力對(duì)稱，只需要 計(jì)算一個(gè)。 21rrtF （4-3） 其受力由公式（4-3）得 4 軸及附件的設(shè)計(jì)與校核 33 =rF 2217.619.50.rt KN =0， =3 ，轉(zhuǎn)速 n=246.67r/min 已知軸承的預(yù)計(jì)壽命為 =8760ha hL （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 6018 的基本額定 動(dòng)載荷 C=66KN，基本額定靜載荷 =49.5KN0C （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aF （P 表 13-6） ，取 =1.0 pfXYpraf（ ） （4- 4） 由公式（4-4 ）得 PF1.02.50.praf KN（ ） （4）驗(yàn)算軸承壽命 610hCLn （4-5） 由公式（4-5 ）得 3661010045.782h hLnP 故所選用軸承滿足壽命要求。確定使用深溝球軸承 6018 4.2.2 中間軸軸承 （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 =rF 2218.548rt KN合 合 =0， =10/3，n=40r/mina （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 0C （3）求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷 P 雙圓弧齒輪減速器設(shè)計(jì) 34 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)，0aF 由公式（4-4 ）得 P= （X +Y ）=48KNpfra （4）驗(yàn)算軸承壽命 由公式（4-5 ）得 h 36610102708.4.6hCLnP =73714h =72000h h 故所選用軸承滿足壽命要求。確定使用深溝球軸承 6226。 4.2.3 輸出軸軸承 （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 6252，由于受力對(duì)稱，只需要計(jì)算一 個(gè)。由公式（4-3）得 = =rF 24rt26.75469KN =0， =3 ，轉(zhuǎn)速 n=8r/mina 查滾動(dòng)軸承樣本知深溝球軸承 6252 的基本額定動(dòng)載荷 C=45KN，基本額定靜載 荷 =40KN0C （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)，aF 取 =1.0，由公式（4-4 ）得 pf P= （X +Y ）=1.0 （169+0 ）KN =69KNra （3） 驗(yàn)算軸承壽命 由公式（4-5 ）得 73714h =72000h 336610109hCLnPnhL 故所選用軸承滿足壽命要求。確定使用深溝球軸承 6252。 4.3 鍵的選擇與校核 4 軸及附件的設(shè)計(jì)與校核 35 4.3.1 輸入軸與帶輪的鍵 （1）選擇鍵 由軸 1 的設(shè)計(jì)知初步選用普通平鍵 =2140bhl1=2673N.mT （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-p 120MPa，取 =110MPa。鍵的工作長(zhǎng)度 =L-b/2=140mm-22mm=118mm，鍵與輪pl 轂鍵槽的接觸高度 k=0.5h=0.514mm=7mm。3210pTkld （4-6） 由式（4-6 ）得 =22.10 /（68270）MPa 32pkl310 =104MPa =110MPap 可見連接的強(qiáng)度足夠，選用鍵 =2140bhl 4.3.2 齒輪 2 與中間軸的鍵 （1）選擇鍵 由軸 2 的設(shè)計(jì)知初步選用普通平鍵 = =6130bhl=321890T2/Nm （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-p 120MPa，取 =110MPa。鍵的工作長(zhǎng)度 =L-32=90mm-32mm=58mm，鍵與輪轂pl 鍵槽的接觸高度 k=0.5h=0.518mm=9mm。 由式（4-6 ）可得： =26310 /752140 2MPa 3210IpTkld310 =124MPa =130MPap 可見連接的強(qiáng)度足夠，選用鍵 =21840bhl 4.3.3 齒輪 3 與軸的鍵 雙圓弧齒輪減速器設(shè)計(jì) 36 （1） 選用鍵 ， = =76030=53280bhlT3Nm （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-p 120MPa，取 =110MPa。鍵的工作長(zhǎng)度p =L-b=280mm-55mm=225mm，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 k=0.5h=16mm。l 由式（4-6 ）得 =276030 /16225300MPa 3210pTkld310 =104MPa =110MPap 可見連接的強(qiáng)度足夠 ，選用鍵 =53280bhl 4.4 減速器附件設(shè)計(jì)及潤(rùn)滑密封 4.4.1 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)兩次過濾）M201.5 （3） 油面指示器 根據(jù)指導(dǎo)書表 9-14，選用 2 型油標(biāo)尺 M20 （4）油塞 根據(jù)指導(dǎo)書 9-16，選用 M161.5 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）定位銷 根據(jù)指導(dǎo)書表 14-3，選用銷 GB117-86 1645 （7）起蓋螺釘 選用螺釘 M1020 4.4.2 潤(rùn)滑與密封 4 軸及附件的設(shè)計(jì)與校核 37 （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 1600001dn/minr /minr =8181.9 1600002 =4370 1.240 齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離 （mm） 22 30 4 軸及附件的設(shè)計(jì)與校核 39 機(jī)蓋，機(jī)座肋厚（mm） m,1110.85,.mm1=20 m= 18 軸承端蓋外徑（mm） 2D2+（55.5 ） 3d 220（1 軸） 320（2 軸） 450（3 軸） 4.5 剎車裝置的設(shè)計(jì) 剎車裝置安裝在輸出軸位置，已知輸出軸轉(zhuǎn)矩為：76030N.m 本次選定的剎車裝置為：YWZ3-315 型液壓制動(dòng)器，其結(jié)構(gòu)尺寸如下圖示： 總 結(jié) 40 總 結(jié) 畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，通過 這次對(duì)搓絲機(jī)傳動(dòng)裝置理論知識(shí)和實(shí)際設(shè)計(jì)的相結(jié)合，鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)專 業(yè)知識(shí)，解決實(shí)際工程問題的能力，同時(shí)也提高了我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè) 計(jì)規(guī)范能力以及其他專業(yè)知識(shí)水平，而且通過對(duì)整體的掌控，對(duì)局部