单级圆锥直齿轮课程设计说明书重庆科技学院

机械设计——螺杆泵地面驱动机构课程设计说明书课程名称：螺杆泵地面驱动机构设计题目：螺杆泵地面驱动机构院系：机械与动力工程学院班级：机设普071姓名：王朝学号：2007440537指导教师：设计时间：石油机械设计——螺杆泵地面驱动机构2石油机械设计——螺杆泵地面驱动机构3CONTENTS一，设计任务书…………………………………………3二，总体方案分析………………………………………4三，电动机的选择………………………………………4四，传动比的分配………………………………………6五，计算传动装置的运动和动力参数…………………7六，高速级圆锥齿轮的计算……………………………8七，低速级圆柱齿轮的计算……………………………13八，链传动的设计计算…………………………………13九，减速器轴的结构设计………………………………15十，减速器轴的强度校核计算…………………………18十一，滚动轴承的选择及计算…………………………22十二，键连接的选择及校核计算………………………25十三，联轴器的选择……………………………………26十四，箱体尺寸大的设计………………………………27十五，其它轴系部件的确定……………………………29十六，设计小结…………………………………………30十七，附图石油机械设计——螺杆泵地面驱动机构4石油机械设计——螺杆泵地面驱动机构5一，设计任务书设计题目：螺杆泵地面驱动机构原始数据：电动机功率：27KW电动机1450r/min抽油杆规格：7/8螺杆泵转速为290r/min工作条件：室外动力来源：电力，三相交流，电压380V；。传动方案：皮带轮传动单级圆锥直齿轮减速器介绍螺杆泵地面驱动机构相关参数和工作条件石油机械设计——螺杆泵地面驱动机构6二，总体方案分析本题方案有两个传动部分组成，即皮带轮传动与减速器齿轮传动。由于减速器工作时需要防止卡转等井下复杂情况的发生，而且要求平稳高效率的传动，故选用带传动。。减速器部分是本次课题的重点设计部分，本课题中的减速器是单级圆锥直齿轮减速器。三，电动机的选择1，电动机的类型和结构的选择因为本传动的工作状况是：室外、工作环境较恶劣，所以选380v交流电，Y系列全封闭自扇冷式笼形三相异步电动机。2，电动机的容量（1）电动机功率给定为：27KW（2）计算传动装置总效率按《常用机械传动效率简表》确定各部分效率为V带传动效率η1=0.96，滚动轴承效率η2=0.99，圆锥齿轮传动效率η3=0.95，传动装置总效率为η=η1η22η3=0.96×0.992×0.95=0.894得出输出功率Pd=27×0.894=24.134kw介绍展开式二级减速器的特点根据情况选择Y系列全封闭自扇冷式笼形三相异步电动机。Pw=27KW总效率：0.894Pd=24.134kw石油机械设计——螺杆泵地面驱动机构7四，传动比的分配总传动比的分配1.计算传动装置总传动比i总=wmnn=2901450=5查《机械设计课程设计手册》P5表---1——8知锥齿轮减速级传动比取i1=2.5查《机械设计课程设计手册》P196知i总=i0×i1所以可知i0=5.25=20轴——电动机轴P0=Pd=24.134kwn0=nm=1450r/minT0=955000nP=9550145024.134kw≈158.951轴——高速轴P1=P0η1=24.134kw×0.96=23.167KWn1=00in=21450=725/minT1=955011nP=955072523.167=305.187N·m2轴——低速轴P2=23.167×0.99×0.95≈21.789KWi总=5i1=2.5i0=2P1=23.167KWn1=725/minT1=305.187N·mP2≈21.789KWn2=290r/min石油机械设计——螺杆泵地面驱动机构8n2=21in=5.2725=290r/minT2=229550nP=290789.219550≈717.534N·m五、V带传动设计1.确定计算功率查《机械设计》P156表—8——7，则KA=1.4PC=KAP=1.4×27=37.80KW2.确定V带型号按要求，选择普通V带。根据PC=10.50KW及n1=1450r/min查《机械设计》P157图8—11确定选用C型普通V带。3.确定带轮直径（1）确定小带轮基准直径根据图推荐，小带轮选用直径范围为200—315mm，选择dd1=300mm（2）验算带速查《机械设计》P150v=10006014.311ndd=600001450X30014.3X=22.765m/s带速一般应取5~25m/s，满足要求3）计算大带轮直径dd2=i0dd1=2×300=300mm查《机械设计》P157圆整得dd2=600mm4).确定带长及中心距（1）初取中心距a00.7（dd1+dd2）＜a0＜2（dd1+dd2）a0=1200mm(2)确定带长Ld：T2≈717.534N·mPC=37.80KW选用C型普通V带dd1=300mmV=22.765m/sdd2=600mma0=1200mm石油机械设计——螺杆泵地面驱动机构9根据几何关系计算带长得22100210()2()24dddddddLaddap-?++=3831.75mm查《机械设计》P146圆整得4000mm3)计算实际中心距002ddllaa-?a=1115.875mm5）验算包角：12157.3180()90oooddadda?-?则满足要求经计算a1=164.595可知满足要求6）.确定V带根数Z00()caArLpKPzpPPKaK==+D查表P153得Po=11.5，0PD=1.27查表P155得Ka=0.96，LK=1.02计算Z=3.203为安全起见取Z=47).确定粗拉力F0查《机械设计》——P149表8---3得C型带单位质量q=0.3kg/mLd=4000mma=1115.875mmZ=4min()F=488.426石油机械设计——螺杆泵地面驱动机构1020min(2.5)()500acaakpFqvkzv-=+计算得min()F=488.426应使()minOFF³9）计算压轴力PF压轴力的最小值为()minPF=()1min2sin2OaZFsin164.59524488.426518.9822创?六、圆锥齿轮传动设计1、选用圆锥直齿轮2、因为速度不变，由《机械设计手册》P210表10—8选用8级精度3、材料选择，《由机械设计手册》P191表10—1选择小齿轮材料30CrMnSi调质，屈服极限900sMPas=，强度极限1100bMPas=齿面硬度为360HBS；大齿轮材料为30CrMnSi，调质，硬度为350HBS4、选小齿轮齿数由《机械设计》P205,取闭式齿轮传动，小齿轮齿数为124Z=大齿轮齿数211ZZi·=，所以大齿轮齿数为：605、按齿面接触强度确定传动的主要参数和尺寸由分度圆直径公式()min518.982PFN=124Z=260Z=石油机械设计——螺杆泵地面驱动机构11()[]()1322(4)75010.5AHVRRHTKKKdmmubaaes-³F-F式中：（1）u=i=2.5(2)取齿宽系数RF=0.3（3）由黄祖德主编《机械设计》P69表5--3差得使用系数AK=1.25由P71图5——11，根据12210.32.510.475220.3RmRbudF+?===-F-1.15Kb=（4）计算分锥角11224arctanarctan21.860oZZd===29021.868.2oood=-=（5）计算当量齿数VZ和重合度Vae111cosVZZd==25.86222cosVZZd==161.725查黄祖德《机械设计》P73表5—4查得1E=0.7992E=0.949则重合度()10.5vaaReef=-=1.486(6)查黄祖德《机械设计》P72图5—12按八级精度和重合度查得齿间载荷分配系数1.2HaK=（7）查黄祖德《机械设计》P83式（5—30）计算接触疲劳许用应力KA=1.25KB=1.15Zv1=25.86Zv2=161.7251.486Vae=1.2HaK=1Hcims2Hcims==850MPN1=3*109hN2=1.5*109h石油机械设计——螺杆泵地面驱动机构12[]1minHcimNHHZSss=由黄祖德《机械设计》P841Hcims2Hcims==850MP由P85查得minHS=1计算量齿轮的接触应力循环次数112199606072518122430310/1.510NnathNNuh==创创创=?==?由黄祖德《机械设计》P85可知当ONN时，查得寿命系数Zn1=Zn2=1,两齿轮的接触疲劳许用应力为:[][]12HHss==850MP将上述各数值代入()[]()1322(4)75010.5AHVRRHTKKKdmmubaaes-³F-F=112.535mm锥齿轮的模数11dmZ==4.689取标准模数m=5（8）计算锥齿轮的主要几何尺寸分度圆直径11dmz=?=12022dmz=?=300锥距R21222mRZZ=+=161.55mmm=5d1=120mmd2=300mmR=161.55mmB=49mmdm=105.6mm石油机械设计——螺杆泵地面驱动机构13齿宽0.3RbRf==?161.55=48.465mm圆整取49mm七、圆锥齿轮的校核1、校核齿面接触疲劳强度（1）由齿轮尺寸计算VK值小锥齿轮的平均分度圆直径()1110.5mRddf=-=105.6mm平均速度11601000mdmnVp=´=4m/s根据1100mVZ=0.96和8级齿轮精度由黄祖德《机械设计》P70可查得动载系数VK=1.2（2）由于两齿轮齿数没有变动，至此可以看出由于VK值小于假设值，使齿轮齿面接触疲劳强度有较多的余量。若结构尺寸许可，就不必重新计算。2、校核齿根弯曲疲劳强度校核应满足黄祖德《机械设计》P104式（6—10）条件()[]11112235310.5AVHFFFRTKKKKYYbdmbaesfs=?-[]22121FFFFFYYsss=?(1)齿形系数根据当量齿数由黄祖德《机械设计》P104表6—2查得122.7;2.3FFYY==(2)重合度系数0.250.75/vaYee=+=0.755(3)齿间载荷分配系数1.2FaHaKK==Vm=4m/sKv=1.2N1=3*109石油机械设计——螺杆泵地面驱动机构141saY=(4)弯曲疲劳应力[]Fs(5)由黄祖德《机械设计》P84黄祖德《机械设计》P86查得=350Mpa黄祖德《机械设计》P85查得min1FS=.由于两齿轮的弯曲应力循环次数12993101.510NN=?=?812243069120ONh=创?可见他们均大于ON，故寿命系数121NNYY==根据当量齿数Zv1和Zv2和x=0黄祖德《机械设计》P87查得0.82saY=0.89两轮的弯曲疲劳许用应力为437.5MP[]2Fs=393.26MP将上述各值代入黄祖德《机械设计》P104式（6—11）()122353305.1871.251.21.151.22.70.7554912010.50.35Fs创创创?=创-创=142.654可见满足弯曲强度要求经黄祖德《机械设计》P85查得下表小齿轮传动的尺寸如下：名称结果N2=1.5*109NO=69120h437.5MP393.26MP[]()minFcimNFsaYMpaSFYss=min1min2FFss=[]1Fs=[]1Fs=[]2Fs=22.3142.654121.522.7Fs=?石油机械设计——螺杆泵地面驱动机构15顶锥角23.927根锥角19.673齿根角2.127齿根高6L=1.2d48大齿轮传动的尺寸如下：名称结果模数5齿数60分度圆直径300齿顶圆直径303.71齿宽49锥钜R161.554omd=?20C=0.16R25.85分锥角68.2oL=d85八，轴和皮带轮的结构设计石油机械设计——螺杆泵地面驱动机构16（一）轴的材料选择和最小