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机械毕业设计论文
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机械毕业设计77天津大学油田抽油机设计,机械毕业设计论文
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机械原理机械设计 课程设计计算说明书 设计题目 油田抽油机 天津大学 机械工程 学院 机械设计制造及自动化 专业 1 班级 设 计 人 李 廷 江 指导教师 陈树昌、王多 2006 年 01 月 08 日 nts目 录 一、 设计题目 .1 二、 系统总体方案的确定 .1 三、 设计原始数据 2 四、 电动机的选择 3 五、 传动比的分配 4 六、 执行机构尺寸计算 5 七、 机构运动分析 6 八、 V 带设计 .15 九、 传动装置的运动和动力参数 .17 十、 齿轮的传动计算 .18 十一、 减速器机体的尺寸设计 31 十二、 轴的设计 32 十三、 键的选择及强度较核 33 十四、 轴承寿命计算及静强度 35 十五、 轴的强度较核 37 十六、 参考文献 41 nts计 算 及 说 明 主 要 结 果 一、 设计题目： 油田抽油机 二、 系统总体方案的确定： 系统 总体方案：电动机传动系统执行机构 ； 初选三种传动方案，如下 ： (a)二级圆柱齿轮传动 (b)为涡轮涡杆减速器 (c)为二级圆柱圆锥减速器 系统 方案总体评价： （ b ）方案为整体布局最小，传动平稳，而且可以实现较大的传动比，但是抽油机要求长时间的工作，由于涡杆传动效率低，功率损失大，很不经济。图 c方案布局比较小，nts计 算 及 说 明 主 要 结 果 但是圆锥齿轮加工较困难，特别的是大直径，大模数的锥轮，所以一般不采用。图 a布局一般，传动效率好，加工比较方便，且适合长期的工作环境。 最终方案确定：电动机传动系统执行机构 （如下图） 三、 设计原始数据： 每日抽油量 ()Qt 12 3 冲程 ()hm 0 4 摇杆长度 ()CDLm1 5 ED CDLL1 许用压力角 ( ) 度 32 行程速比系数 K 1 08 平衡重 G kg 840 泵筒和活 塞的直径 ()Dm 0 038 下泵深度 ()Lm 300 nts计 算 及 说 明 主 要 结 果 抽 油 杆 直径 ()dm ()q kg m 不同直径抽油杆连接长度 ()lm 1 0.019d 1 2.350q 1 150l 2 0.022d 2 3.316q 2 150l 四、 电动机的选择： 1 每日抽油量 Q 的计算： )(36 0 2 kgnhDQ 其中， mD 038.0 , kgtQ 3103.123.12 , mh 4.0 , 3860 mkg ； 则 min894.21 rn ，那么 m in894.21 radAB ； 2 抽油机最大负荷maxF的计算： )(17901( 21m a x kNhnFFF s 式中， 1F 为液柱质量负荷： )(10008.9)4( 21 kNLDF 其中， L 为抽油杆的总长度（单位： m ），等于下井深度 300m ； kNLDF 8 6 7 5.21 0 0 08.9)4( 21 sF为抽油杆质量负荷： )(10008.9)( 2211 kNlqlqF s 其中， 1q 、 2q 和 1l 、 2l 分别为不同直径抽油杆的每米长质量及连接长度，由原始数据查取； mkgq 350.21 ， mkgq 136.32 ， mll 15021 ； )(0 6 4 4.81 0 0 08.9)( 2211 kNlqlqF s min894.21 rn 1 2 .8 6 7 5F kN8 .0 6 4 4 ( )sF kN nts计 算 及 说 明 主 要 结 果 则， )(7 9 5 7.11)1 7 9 01( 21m a x kNhnFFF s 3 电动机所需功率dP： )(1055.9( 6m a x kWnTP d 式中， 为传动装置的总效率， n 为曲柄轴转速 )min(r ，maxT为曲柄轴上的最大转矩 )( mmN ，可由下式计算： )(24.0 m a xm a x mmNhFT 代入数据可得： )(9 4 3 6 5 624.0 m a xm a x mmNhFT 又知， V 带传动效率 96.01 ，轴承传动效率 985.02 ，齿轮传动效率 97.03 ，联轴器传动效率 99.04 ，则 传动装置总效率： 8 4 1 7 7.0423421 那么， 6m a x ( 9 . 5 5 1 0 ) 2 . 5 8 3 5 8 ( )dP T n k W 综上，选择电动机 6132 SY ，额定功率 kW3 ，额定转速min1000 r ； 五、 传动比分配： 电动机满载转速 min9601 rn ； 那么，机构总传动比 8 4 76 3.431 nni ； 取 V 带传动传动比 40 i； 则高速齿轮传动比 1i 与低速齿轮传动比 2i 为 9 6 1 9 0 7 5.10021 iiii 又因为 25.121 ii 则， 70167.31 i ， 96134.22 i ； m a x 1 1 . 7 9 5 7 ( )F k Nm a x 9 4 3 6 5 6 ( )T N m m96.01 , 985.02 97.03 , 99.04 0.84177 2 .5 8 3 5 8 ( )dP kW 电动机 6132 SY min9601 rn 43.84763i 40 i 70167.31 i 96134.22 i nts计 算 及 说 明 主 要 结 果 六、 执行机构尺寸计算： 执行机构如下图： 根据原始数据有： mLCD 5.1， mLLCDED 5.1； 行程速比系数 05.1K ； 则， 00 9 2 30 8.611180 KK03 2 4 5.155.1 2.0a r c s in22a r c s in2 EDLh 由于 ，则 D 点位于圆内，如下图： 06.92308 015.3245 AD1C2dabRnts计 算 及 说 明 主 要 结 果 mcR 35 6 04.1)2s in (s in ，其中 mc 5.1 ； sin221 RL CC RLCACL CCAC 2s ins in 21121 RCACL AC 2sin222 其中，由于 032 ，则： 021 33775.242 ACC 0021 7 3 9 1 7.148)2(180 CAC 105 266 7.1117 688 2.121ACACLab Lab 解得： ma 1437893.0 ， mb 2614775.1 ； mbaccbad 4 1 0 9 3 7.1s in )(2)( 22 七、 机构运动分析： 1.数学模型 如图所示，取以 A点为原点、 x 轴与 AD线一致的直角坐标系，标出向量和转角，由封闭向量多边形 ABCD 可得 A B B C A D D C 1 .3 5 6 0 4Rm 012 2 4 . 3 3 7 7 5C C A 012 1 4 8 . 7 3 9 1 7A C C ma 1437893.0 mb 2614775.1 1 . 4 1 0 9 3 7dm nts计 算 及 说 明 主 要 结 果 即 0 321ABiii ie e eB C A D D Cel l l l ()A 摆角分析：由式 ()A 的实部和虚部分别相等可得 1 2 3c o s c o s c o sA B B C A D D Cl l l l 1 2 3s i n s i n s i nA B B C D Cl l l 经计算解得 2 2 23 2 a r c t a n 2 a r c t a nA M A B CxBC 1s inA 1c o sA D A BB l l 2 2 2 2 1( ) c o sA D D C A B B C A D D CC l l l l l l 31231s i n s i na r c t a nc o s c o sD C A BA D D C A Blll l l速度分析： 将式 ()A 对时间求导可得 312 ( / 2 )( / 2 )( / 2 )1 2 3 iiiA B B C D Cl e l e l e 实 部和虚部分别相等可得 1 1 2 2 3 3 s i n s i n s i nA B B C D Cl l l 1 1 2 2 3 3 c o s c o s c o sA B B C D Cl l l 解得 132123s i n ( )s i n ( )ABBCll123132s i n ( )s i n ( )ABDCll加速度分析：将式 ()A 对时间求二阶导可得 nts计 算 及 说 明 主 要 结 果 1 2 2( ) ( ) ( / 2 )221 2 2 i i iA B B C B Cl e l e l e 33( ) ( / 2 )233iiD C D Cl e l e 实部和虚部分别相等可得 221 1 2 2 2 2 c o s c o s s i nA B B C B Cl l l 23 3 3 3 c o s s i nD C D Cll 221 1 2 2 2 2 s i n s i n c o sA B B C B Cl l l 23 3 3 3 s i n c o sD C D Cll 解得 2 2 21 1 2 2 3 3 2332 c o s ( ) c o s ( )s i nA B B C D CDCl l ll （）2 2 21 1 3 2 3 2 332 c o s ( ) c o s ( ) 2s i n ( )A B B C D CBCl l ll 2.框图设计 nts计 算 及 说 明 主 要 结 果 3.程序和计算结果 Visual C+ 程序 #include stdio.h nts计 算 及 说 明 主 要 结 果 #include math.h void main() float ab=0.1437893,bc=1.2614775,cd=1.5,ad=1.41093,pi=3.141593,w1=21.894,w2,w3,e1,e2,e3,r,k,a,b,c,p1,p2,p3,t,t1,t2,t3; r=(bc*bc-cd*cd-(ad-ab)*(ad-ab)/(2*cd*(ad-ab); p3=atan(sqrt(1-r*r)/r); if(p30)p3=p3+pi; for(p1=0;p1=2*pi;p1+=pi/18) t=ad*ad+cd*cd+ab*ab-bc*bc; a=-sin(p1); b=ad/ab-cos(p1); c=t/(2*ab*cd)-ad/cd*cos(p1); t1=2*atan(a+sqrt(a*a+b*b-c*c)/(b-c); t2=2*atan(a-sqrt(a*a+b*b-c*c)/(b-c); if(fabs(t1-p3)fabs(t2-p3)p3=t1; else p3=t2; p2=atan(cd*sin(p3)-ab*sin(p1)/(ad+cd*cos(p3)-ab*cos(p1); w2=-ab*sin(p1-p3)*w1/(bc*sin(p2-p3); w3=ab*sin(p1-p2)*w1/(cd*sin(p3-p2); e2=(ab*w1*w1*cos(p1-p3)+bc*w2*w2*cos(p3-p2)-cd*w3*w3)/(bc*sin(p3-p2); e3=(ab*w1*w1*cos(p1-p2)+bc*w2*w2-cd*w3*w3*cos(p3-p2)/(cd*sin(p3-p2); k=180/pi; printf(p1=%fn,p1*k); printf(p2=%ftp3=%ftw2=%fn,p2*k,p3*k,w2); printf(w3=%ft e2=%ft e3=%fn,w3,e2,e3); printf(n); 计算结果 : p1=0.000000 p2=72.769769 p3=126.559019 w2=-2.484431 w3=-2.484430 e2=-44.913513 e3=18.783482 p1=10.000000 p2=71.561406 p3=125.466243 w2=-2.788365 w3=-2.283908 e2=-31.081923 e3=31.369448 p1=20.000000 p2=70.240175 p3=124.487245 w2=-2.977327 w3=-1.988032 e2=-16.251381 e3=42.553314 nts计 算 及 说 明 主 要 结 果 p1=30.000001 p2=68.859739 p3=123.662513 w2=-3.047687 w3=-1.611395 e2=-1.497938 e3=51.513309 p1=40.000001 p2=67.473545 p3=123.024492 w2=-3.003909 w3=-1.174145 e2=12.248639 e3=57.694626 p1=50.000001 p2=66.131434 p3=122.595624 w2=-2.856885 w3=-0.699570 e2=24.318151 e3=60.866100 p1=60.000001 p2=64.877241 p3=122.387481 w2=-2.621666 w3=-0.211548 e2=34.337162 e3=61.103199 p1=69.999998 p2=63.747411 p3=122.401019 w2=-2.315181 w3=0.267644 e2=42.199192 e3=58.717686 p1=79.999995 p2=62.770612 p3=122.627699 w2=-1.954367 w3=0.718851 e2=47.994850 e3=54.165222 p1=89.999992 p2=61.967983 p3=123.051075 w2=-1.554923 w3=1.126829 e2=51.930908 e3=47.958050 p1=99.999988 p2=61.353963 p3=123.648744 w2=-1.130682 w3=1.480411 e2=54.258965 e3=40.598618 p1=109.999985 p2=60.937083 p3=124.394013 w2=-0.693467 w3=1.772254 e2=55.223969 e3=32.538250 p1=119.999989 p2=60.720928 p3=125.257649 w2=-0.253286 w3=1.998339 e2=55.033478 e3=24.157602 p1=129.999986 p2=60.884558 p3=126.209258 w2=0.181308 w3=2.157377 e2=53.844452 e3=15.762409 p1=139.999982 p2=60.884558 p3=127.218323 w2=0.602811 w3=2.250238 e2=51.762512 e3=7.587976 p1=149.999979 p2=61.252480 p3=128.255132 w2=1.004373 w3=2.279408 e2=48.848763 e3=-0.192447 p1=159.999976 p2=61.798014 p3=129.291394 w2=1.379493 nts计 算 及 说 明 主 要 结 果 w3=2.248540 e2=45.130581 e3=-7.458399 p1=169.999973 p2=62.507637 p3=130.300691 w2=1.721789 w3=2.162068 e2=40.613712 e3=-14.133546 p1=179.999969 p2=63.364887 p3=131.258707 w2=2.024881 w3=2.024882 e2=35.293896 e3=-20.177828 p1=189.999966 p2=64.350401 p3=132.143449 w2=2.282351 w3=1.842072 e2=29.167301 e3=-25.579956 p1=199.999963 p2=65.441872 p3=132.935245 w2=2.487778 w3=1.618731 e2=22.239269 e3=-30.349710 p1=209.999960 p2=66.614082 p3=133.616734 w2=2.634848 w3=1.359815 e2=14.531854 e3=-34.509365 p1=219.999957 p2=67.838974 p3=134.172739 w2=2.717513 w3=1.070087 e2=6.090695 e3=-38.083851 p1=229.999953 p2=69.085859 p3=134.590268 w2=2.730206 w3=0.754137 e2=-3.007465 e3=-41.089523 p1=239.999950 p2=70.321611 p3=134.858339 w2=2.668124 w3=0.416499 e2=-12.645886 e3=-43.521774 p1=249.999947 p2=71.511211 p3=134.968142 w2=2.527592 w3=0.061872 e2=-22.656265 e3=-45.342010 p1=259.999944 p2=72.618276 p3=134.913063 w2=2.306530 w3=-0.304562 e2=-32.805012 e3=-46.465389 p1=269.999941 p2=73.605948 p3=134.689046 w2=2.005025 w3=-0.676726 e2=-42.778381 e3=-46.751263 p1=279.999937 p2=74.438029 p3=134.295122 w2=1.626032 w3=-1.047187 e2=-52.170135 e3=-45.999798 p1=289.999934 p2=75.080490 p3=133.734104 w2=1.176126 w3=-1.406700 e2=-60.478020 e3=-43.959549 p1=299.999931 nts计 算 及 说 明 主 要 结 果 p2=75.503258 p3=133.013506 w2=0.666233 w3=-1.743886 e2=-67.117485 e3=-40.351479 p1=309.999928 p2=75.682339 p3=132.146536 w2=0.112142 w3=-2.045174 e2=-71.462173 e3=-34.914249 p1=319.999924 p2=75.602091 p3=131.153044 w2=-0.465430 w3=-2.295195 e2=-72.917244 e3=-27.471275 p1=329.999921 p2=75.257385 p3=130.060160 w2=-1.041487 w3=-2.477780 e2=-71.022743 e3=-18.011518 p1=339.999918 p2=74.655161 p3=128.902238 w2=-1.588289 w3=-2.577586 e2=-65.569252 e3=-6.764577 p1=349.999915 p2=73.815239 p3=127.720069 w2=-2.077758 w3=-2.582217 e2=-56.693272 e3=5.758087 p1=359.999912 p2=72.769783 p3=126.559032 w2=-2.484429 w3=-2.484431 e2=-44.913578 e3=18.783415 角度： 0 50 100 150 200 250 300 350108110112114116118120122124126速度： nts计 算 及 说 明 主 要 结 果 0 50 100 150 200 250 300 350-2- 1 . 5-1- 0 . 500 . 511 . 5加速度： 0 50 100 150 200 250 300 350 - 15 - 10 - 5 0 5 10 15 20 程序标识符的说明 : 程序中的符号 公式中的符号 说 明 AB ABl 杆 1的长度 BC BCl 杆 2的长度 CD DCl 杆 3的长度 nts计 算 及 说 明 主 要 结 果 AD ADl 机架 4的长度 W1 1 杆 1 的角速度 PI 圆周率 R R 3cos P3 3 杆 3的转角 A A 公式中间变量 B B 公式中间变量 C C 公式中间变量 P1 1 杆 1的转角 P2 ADl 杆 1的转角 W2 1 杆 2 的角速度 W3 3 杆 3 的角速度 E2 2 杆 2 的角加速 度 E3 3 杆 3 的角加速 度 八、 V 带设计： 1.普通 V 带型号 查表 17-4，得 6.1AK 按式（ 17-15） kWkWPKP Ac 133728.458358.26.1 ， min9601 rn 根据cP和 1n ,由图 17-11 选取 B型 V 带 2.带轮基准直径 由图 17-11并参照表 17-5选取 mmd d 1001 mmmmidd dd 4004100012 3.带速 6.1AK 4 .1 3 3 7 2 8cP kW mmd d 1001 2 400dd mmnts计 算 及 说 明 主 要 结 果 smndv d 02655.5100060 96010011 4.中心距、带长及包角 根据式（ 17-18） )(2)(7.0 21021 dddd ddadd )400100(2)400100(7.0 0 a 1000350 0 a 初步确定中心距 mma 8000 根据式（ 17-19）初步计算带的基准长度 mma ddddaL ddddd 125.2 4 1 34 )()(220212210 由表 17-9，选带的基准长度 mmLd 2500按式（ 17-21）计算实际中心距 mmLLaadd 4375.8430 ，圆整取 mma 844 根据式（ 17-22）验算小轮包角 0001201 1206.1593.57180 a dd dd 5.带的根数 按式（ 17-23） Lc KKPP Pz)( 11 由表 17-3，查得 kWP 67.11 由表 17-7，查得 kWP 30.01 由表 17-8，查得 96.0K由表 17-9，查得 03.1LK )30.063.1( 1 3 3 7 2 8.4 z 5 .0 2 6 5 5v m s mma 8000 2 4 1 3 .1 2 5dL m m mmLd 2500 mma 844 001 1 5 9 .6 1 2 0 kWP 67.11 kWP 30.01 96.0K 03.1LK 2.12z nts计 算 及 说 明 主 要 结 果 取 3z 根 6.初拉力 按式（ 17-24） 20 )15.2(500 qvKvzPF c 由表 17-1查得 mkgq 20.0 NF 9.2240 2 6 5 5.520.0)196.0 5.2(30 2 6 5 5.5 1 3 3 7 2 8.4500 20 7.作用在轴上的载荷 按式（ 17-25） NzFF Q 4.8852 6.159s in9.224222s in2 010 九、 传动装置的运动和动力参数： 1. 各轴转速 轴 min2404min96001rrinn m 轴 m in835 6.64701 67.3m in240112 rrinn 轴 m in894 0.21961 34.2m in835 6.64223 rrinn 2. 各轴输入功率 轴 kWkWPPd 48024.296.058358.211 轴 2 1 2 3 2 . 4 8 0 2 4 0 . 9 8 5 0 . 9 7 2 . 3 6 9 7 4P P k W k W 轴 kWkWPP 2 6 4 1 7.297.09 8 5.03 6 9 7 4.23223 曲柄转盘则为： kWkWPP 2 0 7 9 0.299.09 8 5.02 6 4 1 7.24234 -轴的输出功率则分别是输入功率乘轴承效率985.02 ； 3. 各轴输入转矩 电动机的输出转矩 ： 3z mkgq 20.0 0 224.9FN885.4QFN 1 240 m innr2 6 4 .8 3 5 6 m innr3 2 1 . 8 9 4 0 m i nnr1 2 .4 8 0 2 4P kW2 .3 6 9 7 4P kW3 2 .2 6 4 1 7P kW4 2 .2 0 7 9 0P kWnts计 算 及 说 明 主 要 结 果 mNr kWnPTmdd 7.25m in9605835 8.295509550轴 mNmNiTTd 688.9896.047.25101 轴 mNiTT 0 3 6.3 4 932112 轴 mNiTT 566.98732223 曲柄转盘 mNTT 025.9634234 -轴的输出转矩则分别为各轴的输入转矩乘轴承效率985.02 ； 运动和动力参数计算结果整理于下表： 2 5 .7dT N m 1 9 8 .6 8 8T N m2 3 4 9 . 0 3 6T N m3 9 8 7 . 5 6 6T N m4 9 6 3 . 0 2 5T N m轴名 效率 )(kWP 转矩 )( mNT 转速 n ( min)r 传动比 i 效率 输入 输出 输入 输出 电机轴 2.58358 25.70 960 4.00 0.96 轴 2.48024 2.44304 98.688 97.208 240 3.70167 0.95545 轴 2.36974 2.33419 349.036 343.801 64.8356 2.96134 0.95545 轴 2.26417 2.23021 987.566 972.753 21.8940 1.00 0.95545 曲柄转轴 2.20790 2.17478 963.025 948.580 21.8940 十、 齿轮的传动计算 .高速级齿轮 （ 一 ）选择 材料，确定许用应力 1 材料 大，小齿轮均采用选用 40Cr表面淬火，齿面硬度为 48-55HRC，平均取齿面硬度 50HRC。 2 确定许用弯曲应力 F(1)总共作用时间ht由已知，总共作用时间 5 3 6 5 2 4 4 3 8 0 0hth 40Cr 43800hth nts计 算 及 说 明 主 要 结 果 (2)寿命系数 YN 由式（ 18-17）及表 18-10，弯曲应力循环次数 81 1 16 0 6 0 1 2 4 0 4 3 8 0 0 6 . 3 1 1 0F v hN N n t 8 81226 . 3 1 1 0 1 . 7 0 5 1 0 ;3 . 7 0 1 6 7FFvNNN u 由图 18-25，取寿命系数120 .9NNYY(3)弯曲疲劳极限limF由图 18 8a ，取极限应力 lim 350F M P a (4)尺寸系数XY估计模数 5nm mm，由图 18-26,取尺寸系数 1XY (5)安全因数FS参照表 18-11，取安全因数 1.5FS(6)计算许用弯曲应力 F由式 (18-21),显然 F1 F2 = 故 2 3 5 0 0 . 9 1 4201 . 5NxFYY M P aS FlimF2 = 3.确定许用接触应力 H(1)寿命系数NZ接触应力循环次数 81 6 .3 1 1 0vN ， 82 1 .7 0 5 1 0vN 由图 18-21，取接触强度计算的寿命系数1 0.95NZ ， 2 0.95NZ (2)接触疲劳极限limH由图 18-4 a ，取极限应力 3l i m 1 . 1 4 1 0H M P a (3)安全因数HS参照表 18-11，取安全因数 1HS(4)许用接触应力 H由式 (18-16)及12NNZZ，许用接触811 6 . 3 1 1 0FvNN 822 1 . 7 0 5 1 0 ;FvNN 120 .9NNYYlim 350F M P a 5nm mm 1XY 1.5FS 420M Pa F 81 6 .3 1 1 0vN 82 1 .7 0 5 1 0vN 1 0.95NZ 3l i m 1 . 1 4 1 0H M P a 1HS nts计 算 及 说 明 主 要 结 果 应力 3l i m 1 1 . 1 4 1 0 0 . 9 5 1 0 8 31HNH HZ M P aS （二）选择齿数，齿宽系数及精度等级 （ 1）初取齿数 初取小齿轮齿数1 21Z ,则大齿轮齿数 217 7 .7 3 5Z u Z圆整取2 78Z （ 2）选择齿宽系数及精度等级 取齿宽系数 0.6d ，初估小齿轮直径1 45d mm估， 则齿宽1 0 . 6 4 5 2 7db d m m 估取大齿轮齿宽2 27b b mm齿轮圆周速度 1 4 5 9 6 0 2 . 2 6 2 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0dnv m s 1 估估选 6级精度等级 （三）确定载荷系数 （ 1）使用系数AK由表 18-7，取 1.25AK （ 2）动载系数VK由表 18-14，取 1VK （ 3）齿向载荷分布系数 K由图 18-16，取 1.1K （ 4）齿间载荷分配系数HFKK、由齿轮切向力 3 31112 2 9 8 . 6 8 8 1 0 4 . 3 8 6 1 045tTFd 及条件 31 . 5 4 . 3 8 6 1 0 2 4 4 1 0 027AtKFb 查表 18-8，取 1 .0HFKK（ 5）计算HFKK、由式 (18-8)及式 (18-9)，载荷系数 1 . 3 7 5H F A V HK K K K K K 1 0 8 3H M P a 1 21Z 2 78Z 0.6d 1 45d mm估27b mm 2 27b mm2 .2 6 2 /v m s估 1.25AK 1VK 1.1K 31 4 .3 8 6 1 0tF 2 4 4 1 0 0AtKFb 1 .0HFKK 1 .3 7 5HFKK nts计 算 及 说 明 主 要 结 果 （四）重合度计算 初估螺旋角 12o ，依据式（ 18-29）及表 8-5中公式可求得 （ 1）端面重合度 12111 . 8 8 3 . 2 ( ) c o s111 . 8 8 3 . 2 ( ) c o s 1 2 1 . 6 42 1 7 8ozz （ 2）纵向重合度 1 0 . 6 2 1t a n t a n 1 2 0 . 8 1 2od z （ 3）总重合度 1 . 6 4 0 . 8 1 2 2 . 4 5 2 （五）齿根抗弯疲劳强度计算 （ 1）齿形系数12Fa FaYY、当量齿数 11 3321 2 0 . 4c o s c o s 1 2V ozZ 22 33 78 8 3 . 3 5c o s c o s 1 2V ozZ 查图 18-23，取12 2 . 2 2F a F aYY =2.78,（ 2）应力修正系数12Sa SaYY,由图 18-24，取121 . 7 5S a S aYY =1.56,（ 3）重合度系数 Y端面压力角 t a n t a n 2 0a r c t a n a r c t a n 2 0 . 4 1c o s c o s 1 2o ont o 基圆螺旋角 a r c t a n ( t a n c o s ) a r c t a n ( t a n 1 2 c o s 2 0 . 4 1 ) 1 1 . 2 7o o obt 由式（ 18-33）可得当量齿轮端面重合度 12o 1.64 0.812 2.452 1 20.4VZ 2 83.35VZ 12 2 . 2 2F a F aYY =2.78,121 . 7 5S a S aYY =1.56,20.41ot 11.27ob nts计 算 及 说 明 主 要 结 果 221 . 6 4 1 . 7 0 5c o s c o s 1 1 . 2 7n ob 于是，由式（ 18-32）可得重合度系数 0 . 7 5 0 . 7 50 . 2 5 0 . 2 5 0 . 6 91 . 7 0 5nY （ 4）螺旋角系数 Y查图 18-28，取 0.93Y （ 5）由齿根抗弯疲劳强度条件求模数nm由于 1 1 2 2122 . 7 8 1 . 5 6 2 . 2 2 1 . 7 50 . 0 1 0 . 0 0 9 3 4 2 0 4 2 0F a S a F a F aY Y Y YFF 故由式（ 18-31），为满足齿根抗弯疲劳强度条件，则需使模数 2131121132322 c o s2 1 . 3 7 5 9 8 . 6 8 8 1 0 c o s 1 22 . 7 8 1 . 7 5 0 . 6 9 0 . 9 30 . 6 2 1 4 2 01 . 9 9Fn F a S adFoKTm Y Y Y Yz 取标准模数 2nm （六）确定主要参数 （ 1）中心距 a 初算中心距 120 () 2 ( 2 1 7 8 ) 1 0 1 . 22 c o s 1 2 2 c o s 1 2n oom z za 圆整取 100a mm （ 2）螺旋角 满足几何条件的螺旋角 12() ( 2 1 7 8 ) 2a r c c o s a r c c o s 8 . 12 2 1 0 0 onz z ma 与初取相差较大。改取2 77z ，则螺旋角 12() ( 2 1 7 7 ) 2a r c c o s a r c c o s 1 1 2 8 4 22 2 1 0 0 onz z ma （ 3）验算传动比误差 实际齿数比2177 3 . 6 6 6 721zuz 1.705n 0.69Y 0.93Y 1110 .0 0 9 3Fa SaYYF 1.99nm 2nm 100a mm 8.1o 2 77z 11 28 42o 2177 3 . 6 6 6 721zuz nts计 算 及 说 明 主 要 结 果 传动比误差 3 . 7 0 1 6 7 3 . 6 6 6 7 1 0 0 % 0 . 9 %3 . 7 0 1 6 7 满足使用要求 （ 4）计算分度圆直径12dd、11 2 1 2 4 2 . 8 5 7c o s c o s 1 1 2 8 4 2n ozmd m m 与初估1d相差不大 22 7 7 2 1 5 7 . 1 4 3c o s c o s 1 1 2 8 4 2n ozmd m m （ 5）齿轮宽度12bb、取大齿轮齿宽2 28b mm小齿轮齿宽1b=30mm（七）齿面接触疲劳强度验算 （ 1）弹性系数EZ查表 18-9， 190EZ M P a（ 2）节点区域系数HZ查图 18-20，取 2.42HZ （ 3）重合度系数 Z由式（ 18-28） 11 0 . 7 81 . 6 4Z （ 4）螺旋角系数 Z由式（ 18-27）， c o s 0 . 9 8 9 5Z （ 5）校核齿面接触疲劳强度 由式（ 18-26），齿面接触应力 121322 12 1 . 3 7 5 9 8 . 6 8 8 1 0 3 . 7 11 9 0 2 . 4 2 0 . 7 8 0 . 9 8 9 53 . 72 7 4 0 . 8 5 29 8 1 . 5 9 1 0 8 3HH E HHKT uZ Z Z ZubdM P a M P a 故，齿面接触疲劳强度足够； （八）齿面静强度验算 （ 1）确定许用接触应力maxH参照表 18-11，取静强度安1 4 2 .8 5 7d m m2 1 5 7 .
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