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1、中国石油大学胜利学院毕业设计（论文）本科生毕业设计（论文）题 目：抽油机用53型双圆弧齿轮减速器设计学生姓名： xxx 系 别： 机电工程系 专业年级： 2007级机械设计制造及其自动化 指导教师： xxx 2011年 6月 16日摘要本文在对我国油田抽油机用减速器现状及发展趋势充分调研的基础上，完成了对游梁式抽油机53型双圆弧齿轮减速器的设计计算，其中包括驱动装置的选择、总传动比的设定及各级传动比的分配、各轴动力参数的计算齿轮传动设计和各级传动轴的设计计算，并结合设计对系统进行了动态校正和强度校核。用CAXA绘制二维装配图,Autodesk Inventor绘制三维图,最终设计出符合要求的齿
2、轮减速器关键字： 双圆弧齿轮；减速器；强度校核；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 level
3、s, 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-dinensionnal drawing drawing three-dimensional graph, finally designed to meet the req
4、uirements of gear reducer.key words: Double-arc gears; Reducer; Strength check. 目录第1章概述11.1 减速器研究的目的和意义11.2 齿轮减速器的现状及发展趋势11.3 课题研究的内容31.4 进度安排3第2章 传动方案的拟定52.1 传动方案的选择52.2 电动机的选择72.3 总传动比确定及各级传动比分配92.4 计算传动装置的运动和动力参数9第3章 齿轮传动设计及计算113.1 高速级齿轮传动设计113.2 低速级齿轮传动设计18第4章 轴及其辅助零件的设计与计算254.1轴的设计254.2轴承的选择与校核
5、334.3 键连接的选择与校核计算354.4 减速器附件设计及润滑密封37第5章 减速器的二维装配图与三维设计图40第6章 结论48总 结49致谢51参考文献52第1章 概述1.1 减速器研究的目的和意义A通过设计熟悉机器的具体操作，增强感性认识和社会适应能力，进一步巩固，深化已学过的理论知识，提高综合运用所学知识发现问题，解决问题的能力。 B学习机械设计的一般方法，掌握通用机械零件，机械传动装置或简单机械的设计原理和过程。C对所学技能的训练，例如：计算 绘图，查阅设计资料和手册，运用标准和规范等。D学会运用多种手段工具解决问题，如：在本设计中可选择CAD等制图工具。通过设计，提高分析问题解决
6、问题的能力。通过设计加深了对所学知识的认识和理解，为进一步开拓专业知识创造条件，锻炼了动手动脑的能力，通过实践运用巩固了所学知识，加深了解其基本原理。1.2 齿轮减速器的现状及发展趋势减速器是用于原动机和工作机之间的独立的传动装置。用来降低转速和增大扭矩，以满足工作的需要。在现代机械中应用很广泛。具有品种多，批量小更新换代快的特点。圆柱齿轮减速器具有体积小，重量轻，承载能力大，传动平稳，效率高，所配电机范围广等特点，可广泛用于各行业需要减速的设备上。当今的减速器正向大功率，大传动比，小体积，高机械效率以及使用寿命长的方向发展。我国减速器及齿轮技术发展总趋势是向六高 二低，二化方面发展。六高既高
7、承载能力，高齿面硬度，搞速度，搞精度。高可靠性和高传动效率。二低是低噪声，低成本；二化是标准化多样化，在现在机械中应用极为广泛。20世纪70年代末以来，减速器技术有了很大发展。产品发展的总趋势是小型化、高速化、低噪声和高可靠性；技术发展中最引人注目的是硬齿面技术、功率分支技术和模块化设计技术。到80年代，国外硬齿面技术已日趋成熟。采用优质合金钢锻件、渗碳淬火磨齿的硬齿面齿轮，精度不低于ISO1328-1975的6级，综合承载能力为中硬齿面调质齿轮的34倍，为软齿面齿轮的45倍。一个中等规格的硬齿面减速器的重量仅为中硬齿面减速器的1/3左右，且噪声低、效率高、可靠性高。对通用减速器而言，除普遍采
8、用硬齿面技术外，模块化设计技术已成为其发展的一个主要方向。它旨在追求高性能的同时，即可能减少零部件及毛坯的品种规格和数量，以便于组织生产，形成批量，降低成本，获得规模效益。同时，利用基本零件，增加产品的型式和花样，尽可能多地开发使用地变型设计或派生系列产品，如由一个通用系列派生出多个专用系列；摆脱了传统单一有底座实心轴输出安装方式，增添了空心轴输出的无底座悬挂式、多方位安装面等不同型式，扩大了使用范围。改革开放以来，我国陆续引进先进加工装备，通过引进、吸收国外先进技术和科研攻关，开始掌握了各种高速和低速重载齿轮装置的设计制造技术。材料和热处理质量级齿轮加工精度都有较大提高，通用圆柱齿轮的制造精
9、度可以从JB17960的89级提高到GB1009588的6级，高速齿轮的制造精度可稳定在45级。目前我国已可设计制造2800kW的水泥磨减速器、1700mm轧钢机各种齿轮减速器。各种棒、线材轧机用减速器已全部采用硬齿面。我国自行设计制造的高速齿轮装置的功率已达44000kW，齿轮圆周速度达168m/s。80年代末至90年代初，我国相继制订了近100个齿轮和蜗杆减速器的标准，研制了许多新型减速器，大体上实现了通用减速器的更新换代。许多产品达到了80年代的国际水平。部分减速器采用硬齿面厚，体积和重量明显减小，承载能力用寿命、传动效率和可靠性有了大幅度提高，对节能和提高主机的总体水平起到明显的作用，
10、为发展我国的机械产品做出了贡献。进入90年代中后期，国外又陆续推出了更新换代的减速器，不但更突出了模块化设计的杰特点，而且，在承载能力、总体水平，外观质量方面又有明显提高。研究、开发、推广成本较低而承载能力又能接近硬齿面的中硬齿面滚齿的新齿形和新结构。国内多年来使用行之有效的双圆弧齿轮、三环减速器和已成功应用的点线捏合齿轮等技术、应不断完善，大力推广10。随着齿轮的几何形状，材质和加工过工艺的改变，使得齿轮不断发展。目前，齿轮传动仍是各类机械中应用最为广乏的渐开线齿轮传递的功率已经达到十几万马力，齿轮的圆周速度达200m/s,最大直径可达数十米。随着生产的发展，对重在高速大功率的齿轮提出了更高
11、的要求，而外啮合的渐开线齿轮由于传动是凸齿廓对凹齿廓，要降低接触应力就必须增大齿面的曲率半径，势必要增大齿轮的直径，很难达到体积小的要求。再则渐开线齿轮的传动效率不够高看看，这对于建构紧凑的大功率，高效能传动在散热问题上造成很大的困难。因此双圆弧齿轮得到应用来降低齿面接触应力，提高传动效率。1956年诺维科夫提出了圆弧齿轮。圆弧齿轮沿齿长方向齿面的相对曲率半径很大，在同样的参数条件下，当齿轮的螺旋角时，圆弧齿轮的齿面相对曲率半径比渐开线斜齿轮大十几倍到二百多倍。圆弧齿轮齿面由初始的点接触，到饱和后的线接触，当其受载变形后，又变为局部的面接触。因此，齿面接触应力大幅度地降低，齿面承载能力大为提高
12、。1.3 课题研究的内容减速器的设计包括：（1）传动方案的分析和拟定，选择正确合理的传动方案；（2）电动机的选择，选择电动机的类型和结构形式，确定电动机的容量，电动机的转速（3）传动装置的运动和动力参数的计算-计算各轴的转速功率以及扭矩；（4）传动零件的设计计算-外部传动零件和内部传动零件的设计和计算；（5）轴的设计计算及校核，轴承连接件润滑密封的选择和校核；（6）箱体的结构设计和计算；1.4 进度安排3月1号-3月18号搜集阅读参考资料，确定传动方案，画图传动方案简图，熟悉制图软件，提交开题报告；3月19号-3月29号选择电动机，进行传动装置的运动和动力参数计算；4月1号-5月1号传动系统中
13、的传动零件设计计算；5月2号-5月10号绘制减速器装配图草图和装配图；5月11号-5月25号绘制减速器箱体零件图、齿轮及轴的零件图及三维实体图；5月25号-6月15号检查论文，准备答辩；52第2章 传动方案的拟定2.1 传动方案的选择抽油机减速器是一种承受重复交变载荷、长期连续运转的减速装置。减速器常用的分布方案有展开式，同轴式，分流式以及对称分流式，现分别对四种方案加以对比分析。（1）对称分流式（图2-1）图2-1传动方案1示意图该方案结构复杂，由于齿轮相对于轴承对称布置，与展开式相比载荷沿齿宽分布较均匀，轴承受载较均匀。中间轴危险截面上的转矩只想当于轴所传递转矩的一半，使用与变载荷的场合。
14、与分流式相比，输出轴危险截面上的转矩是轴所传递转矩的一半。 （2）分流式（图2-2）图2-2传动方案2示意图该方案结构复杂，由于齿轮相对于轴承对称布置，与展开式相比载荷沿齿宽分布较均匀，轴承受载较均匀。中间轴危险截面上的转矩只想当于轴所传递转矩的一半，使用与变载荷的场合。（3）展开式（图2-3）图2-3传动方案3示意图该方案结构简单，但齿轮相对于轴承的位置不固定，因此要求轴有交大的刚度。高速级齿轮布置在远离转矩输入端，这样，轴在转矩作用下产生的扭转变形和在载荷作用下产生的弯曲变形可部分互相抵消，以减缓沿齿宽分布不均匀的现象。用于载荷比较平衡的场合。（4）同轴式（2-4）图2-4传动方案4示意图
15、该方案减速器的横向尺寸较小，两对齿轮侵入油中深度大致相同。但轴向尺寸大和重量较大，且中间轴较长，刚度差，沿齿宽载荷分布不均匀，高速轴的承载能力难于充分利用。抽油机减速器是一种承受重复交变载荷、长期连续运转的减速装置。抽油机由电动机驱动，电动机1皮带2将动力传入减速器3，在输出端带动曲柄工作。由于抽油机工作时的载荷变化大，传动系统中采用两级对称分流式双圆弧圆柱齿轮减速器结构，高速级齿轮相对于轴承位置对称，沿齿宽载荷分布较均匀，高速级和低速级均为人字齿双圆弧圆柱齿轮传动。通过比较知选择传动方案1如图2-1；2.2 电动机的选择2.2.1 选择电动机类型 按已知工作条件和要求，选用Y系列一般用途的三相异步电动机2.2.2 选择电动机的容
