[CAD图纸全套]抽油机机械系统设计

买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 机械设计课程设计报告： 买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 目录： 1 设计任务 *(1) 2 设计内容 *(2) 3 方案分析 *(2) 4 设计目标 *(3) 5 设计分析 *(3) 6 电机选择 *(7) 7 V 带传动设计 *(10) 8 齿轮传动设计 *(11) 9 轴的结构设计 *(19) 10 轴承寿命校核 *(21) 11 心得与总结 *(25) 12 附录 *(26) 买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 买文档送全套图纸 扣扣 414951605 机械设计课程设计 设计任务 ： 抽油机机械系统设计 抽油机是将原油从井下举升到地面的主要采油设备之一。常用的有杆抽油设备由三部分组成：一是地面驱动设备即抽油机；二是井下的抽油泵，它悬挂在油井油管的下端；三是抽油杆，它将地面设备的运动和动力传递给井下抽油泵。 抽油机由电动机驱动，经减速传动系统和执行系统（ 将转动变换为往复移动）带动抽油杆及抽油泵柱塞作上下往复移动，从而实现将原油从井下举升到地面的目的。 悬点 执行系统与抽油杆的联结点 悬点载荷 P( 抽油机工作过程中作用于悬点的载荷 抽油杆冲程 S(m) 抽油杆上下往复运动的最大位移 冲次 n(次 / 单位时间内柱塞往复运动的次数 悬点载荷 P 的静力示功图 在柱塞上冲程过程中，由于举升原油，作用于悬点的载荷为 等于原油的重量加上抽油杆和柱塞自身的重量；在柱塞下冲程过程中，原油已释放，此时作用于悬点的载荷为 就等于抽油杆和柱塞自身的重量。 假设电动机作匀速转动，抽油杆（或执行系统）的运动周期为 T。油井工况为： 上冲程时间 下冲程时间 冲程 S(M) 冲次 N(次 /悬点载荷 P(N) 买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 8T/15 7T/15 4 设计内容： 1. 根据任务要求，进行抽油机机械系统总体方案设计，确定减速传动系统、执行系统的组成，绘制系统方案示意图。 2. 根据设计参数和设计要求，采用优化算法进行执行系统 (执行机构 )的运动尺寸设计，优化目标为抽油杆上 冲程悬点加速度为最小，并应使执行系统具有较好的传力性能。 3. 建立执行系统输入、输出 (悬点 )之间的位移、速度和加速度关系，并编程进行数值计算，绘制一个周期内悬点位移、速度和加速度线图 (取抽油杆最低位置作为机构零位 )。 4. 选择电动机型号，分配减速传动系统中各级传动的传动比，并进行传动机构的工作能力设计计算。 5. 对抽油机机械系统进行结构设计，绘制装配图及关键零件工作图。 6. 编写机械设计课程设计报告。 方案分析： 行抽油机机械系统总体方案设计，确定减速传动系统、执行系统的组成 。 该系统的功率大，且总传动比大。减速传动系统方案很多，以齿轮减速器减速最为常见且设计简单，有时可以综合带传动的平稳传动特点来设计减速系统。在这里我选用带传动加上齿轮二级减速。 执行系统方案设计： 输入 连续单向转动；输出 往复移动 输入、输出周期相同，输入转 1 圈的时间有急回。 常见可行执行方案有很多种，我选用“四连杆（常规）式抽油机”机构。 设计目标： 以上冲程悬点加速度为最小进行优化，即摇杆 时针方向摆动过程中的 3此确定 a、 b、 c、 d。 买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 设计分析： 执行系统设计分析： 设计要求抽油杆上冲程时间为 8T/15，下冲程时间为 7T/15，则可推得上冲程曲柄转角为192，下冲程曲柄转角为 168。 找出曲柄摇杆机构摇杆的两个极限位置。 时针摆动 冲 程 ( 正 行 程 ) ， =192，慢行程， 时针摆动 冲 程 ( 反 行 程 ) ， =168，快行程， = 。 买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 曲柄转向应为逆时针，型曲柄摇杆机构 d 2 计约束： (1) 极位夹角 （ 2）行程要求 通常取 e/c= S = =(3)最小传动角要求 (4) 其他约束 整转副由极位夹角保证。各杆长 0。 其中极位夹角约束和行程约束为等式约束，其他为不等式约束。 型曲柄摇杆机构的设计： 若以为设计变量，因 S=，则当取定 时，可得 c。根据 c、作图，根据作圆，其半径为 r。 买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 各式表明四杆长度均为和的函数 取和为设计变量 根据工程需要： 优化计算： ，计算 c、 a、 d、 b，得曲柄摇杆机构各构件尺寸； 柄转角 =0，悬点位移 S=0，求上冲程曲柄转过某一角度时摇杆摆角、角速度和角加速度 3（可按步长 环计算）； 对于 四杆机构，已知杆长为 a,b,c,d，原动件 a 的转角 及等角速度为( ,n 为执行机构的输入速度 ) . 从动件位置分析（如图所示）， 为 的角度 机构的封闭矢量方程式为： （ 欧拉公式展开 令方程实虚部相等 （ 消去 得， （ 其中 又因为 买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 代入（ 关于 的一元二次方程式，解得 （ B 构件角位移可求得 （ 速度分析 对机构的矢量方程式求导数得 （ 将上式两边分别乘以 或 得 或 （ （ 加速度分析 将（ 对时间求导得 （ 对上式两边同乘 或 得 或 应用 网格法 编程计算可得（具体程序见附录） a=整为 b=整为 c=整为 d=整为 e= =机选择： 析，悬点最大速度在上冲程且 s，则 m/s 。 根据工况初采用展开式二级圆柱齿轮减速，联合 V 型带传动减速，选用三相笼型异步电机 ， 封闭式结构，电压 380V Y 型 由电机至抽油杆的总传动效率为： 其中， 分别为带传动、轴承、齿轮传动、联轴器和四连杆执行机构的传动效率。 取 取 取 取 取 预选滚子轴承， 8 级斜齿圆柱齿轮，考虑到载荷较大且有一定冲击，两轴线同轴度对系统有一定影响，可考虑用齿轮联轴器。 则 则电动机所需工作功率 买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 根据手册推荐的传动比合理范围，取 V 带传动的传动比为 ，二级圆柱齿轮减速器传动比 ，则总传动比的合理范围为 ，故电机转速可选范围为r/合这一范围的同步转速有 750， 1000， 1500 r/虑速度太小的电机价格、 体积、重量等因素，不宜选取 电机 型号 功率 速 r/80 效率 % 功率因素 额定转矩 额定电流 最大额矩 dB 净重 2505 983 1 7 465 5 1476 9 380 比较后综合考虑，选定电机型号为 外形及安半装尺寸如下： 机座号 A B C D E H 250M 406 349 168 75 140 2050 K B D A 24 100 510 550 410 455 30 600 825 确定传动装置的总传动比和分配传动比 分配 传动比，初选 V 带 ，以致其外廓尺寸不致过大， 则减速器传动比为 则 展 开 式 齿 轮 减 速 器 ， 由 手 册 展 开 式 曲 线 查 得 高 速 级 ，则计算传动装置的运动和动力参数 将传动装置各轴由高速至低速依 次定为 I、 以及 买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 为相邻两轴间的传动比 为相邻两轴间的传动效率 为各轴的输入功率（ 为各轴的输入转矩（ 为各轴的转速（ r/ 则各轴转速： I 轴 曲柄转轴 各轴输入功率： I 轴 曲柄转轴 各轴输出功率分别为输入功率乘轴承效率 则 各轴输入转矩： 电机输出转矩 I 轴 曲柄转轴 I 的输出转矩则分别为各轴输入转转矩乘轴承效率 带传动设计： 初 选普通 V 带 查表，由于载荷变动较大 取 P 51文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 故 选取为 D 型带，小带轮 355400表初选 375 轮 准 直 径 ， 在 允 许 范 围 内 取 验算带速 v 在 1020 之间，故能充分发挥 V 带的传动能力。 确定中心距 a 和带的基准长度 初定中心距 带长 初选 查表取 实际中心距 实际中心距调节范围推荐值为： 验算小带轮包角 包角合适 确定带的根数 因 传动比 i=表线性插值得 则 取 z=4 根 确定初拉力 F。 单根普通 V 带的初拉力 D 带 q=m 计算带轮轴所受压力 带轮结构设计 (如下 ) 买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 小带轮 大带轮 齿轮传动设计： A高速级设计 输入功率 P=齿轮转速 ，传动比 。 1. 选取齿轮的材料、热处理及精度 设工作寿命 10 年（每年工作 300 天） (1)齿轮材料及热处理 大小齿轮材料选用 20面渗碳淬火，齿面硬度为 效硬化 层 深 有 图 查 得 ， ，齿面最终成型工艺为磨齿。 (2)齿轮精度 级 初步设计齿轮传动的主要尺寸 因所选为硬齿面传动，它具有较强的齿面抗点蚀能力，故先按齿根弯曲疲劳强度设计，再校核齿面接触疲劳强度。 (1) 计算小齿轮传递的转矩 (2) 确定齿数 z 取 ， 传动比误差 允许 (3) 初选齿宽系数 按非对称布置，由表查得 =4) 初选螺旋角 (5) 载荷系数 K 使用系数 ，由表查得 动载荷系数 ,估计齿轮圆周速度 v=5m/s,则由图表查得 = 买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 齿向载荷系数 ，预估齿宽 b=40表查得 ，初取 b/h=6,再查图得= 齿间载荷分配系数 ，由表查得 载荷系数 K (6) 齿形系数 和应力修正系数 当量齿数 查表 (7) 重合度系数 端面重合度近似为： 则 (8) 螺旋角系数 轴向重合度 (9) 许用弯曲应力 安全系数由表查得 小齿轮应力循环次数 大齿轮应力循环次数 查表得寿命系数 ，实验齿轮应力修正系数 由图表预取尺寸系数 许用弯曲应力 比较 买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 取 (10)计算模数 按表圆整模数，取 (11)初算主要尺寸 初算中心距 , 取a=356正螺旋角 分度圆直径 齿宽 ，取 齿宽系数 (12)验算载荷系数 K 圆周速度 ，由图查得 按 ，由表查得 ，又因 b/h=b/(=59/()=图查得 ，不变 又 和 不变，则 K=不变 故无须校核大小齿轮齿根弯曲疲劳强度。 3校核齿面接触疲劳强度 (1)确定载荷系数 载荷系数 (2) 确定各系数 材料弹性系数 ，由表查得 节点区域系数 重合度系数 螺旋角系数 (3) 许用接触应力 试验齿轮的齿面疲劳极限 寿命系数 ，由图查得 尺寸系数 ， ；安全系数 买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 则许用接触应力 取 (4) 校核齿面接触强度 满足齿面接触强度 4计算几何尺寸 B低速级设计 输入功率 P=齿轮转速 ，传动比 。 0 选取齿轮的材料、热处理及精度 设工作寿命 10 年（每年工作 300 天） (1)齿轮材料及热处理 大小齿轮材料选用 20面渗碳淬火，齿面硬度为 效硬化 层 深 有 图 查 得 ， ，齿面最终成型工艺为磨齿。 (2)齿轮精度 级 初步设计齿轮传动的主要尺寸 因所选为硬齿面传动，它具有较强的齿面抗点蚀能力，故先按齿根弯曲疲劳强度设计，再校核齿面接触疲劳强度。 (1) 计算小齿轮传递的转矩 (2) 确定齿数 z 取 ， 传动比误差 允许 买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 (3) 初选齿宽系数 按非对称布置，由表查得 =4) 初选螺旋角 (5) 载荷系数 K 使用系数 ，由表查得 动载荷系数 ,估计齿轮圆周速度 v=5m/s,则由图表查得 = 齿 向载荷系数 ，预估齿宽 b=120表查得 ，初取 b/h=6,再查图得= 齿间载荷分配系数 ，由表查得 载荷系数 K (6) 齿形系数 和应力修正系数 当量齿数 查表 (7) 重合度系数 端面重合度近似为： 则 (8) 螺旋角系数 轴向重合度 (9) 许用弯曲应力 安全系数由表查得 小齿轮应力循环次数 大齿轮应力循环次数 查表得寿命系数 ，实验齿轮应力修正系数 买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 由图表预取尺寸系数 许用弯曲应力 比较 取 (10)计算模数 按表圆整模数，取 (11)初算主要尺寸 初算中心距 , 取a=476正螺旋角 分度圆直径 齿宽 ，取 齿宽系数 (12)验算载荷系数 K 圆周速度 ，由图查得 按 ，由表查得 ，又因 b/h=b/(=115/()=不变 又 和 不变，则 K=不变 故无须校核大小齿轮齿根弯曲疲劳强度。 3校核齿面接触疲劳强度 (1)确定载荷系数 载荷系数 (2) 确定各系数 材料弹性系数 ，由表查得 节点区域系数 重合度系数 买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 螺旋角系数 (3) 许用接触应力 试验齿轮的齿面疲劳极限 寿命系数 ，由图查得 尺寸系 数 ， ；安全系数 则许用接触应力 取 (4) 校核齿面接触强度 满足齿面接触强度 4计算几何尺寸 轴的结构设计： I 轴： 45 钢 调质 217255取 A=110 得 因轴上要开键槽，故将轴径增加 4%5%,取轴径为 60 如图 ) 选取 31314 圆锥滚子轴承 买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 ： 45 钢 调质 217255取 A=110 得 因键槽影响，故将轴径增加 4%5%,取轴径为 107 如图 ) 选取 32222 圆锥滚子轴承 ： 轴材料 45 钢 调质 217255取 A=110 得 因键槽影响，故将轴径增加 4%5%,取轴径为 150 如图 ) 选取 32032 圆锥滚子轴承 买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 轴承寿命校核： I 轴：由手册查得 30314 ，取 (1) 计算附加轴向力 (2)计算轴承所受轴向载荷 I 轴右端轴承被“放松” (3) 计算当量动载荷 左： 查表知 X=文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 则 右： 查表知 X=1 Y=0 则 (4) 轴承寿命计算 按左轴承计算 所选轴承合格 ：由手册查得 32222 ，取 (1) 计算附加轴向力 (2)计算轴向载荷 右端轴承被“放松” 买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 (3) 计算当量动载荷 左： 查表知 X=1 Y=0 则 右： 查表知 X=Y= (4) 轴承寿命 按右轴承计算 满足工程要求 ：由手册查得 32032 ，取 (2) 计算附加轴向力 (2)计算轴向载荷 买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 左端轴承被“放松” (3)计算当量动载荷 左： 查表知 X=1 Y=0 则 右： 查表知 X=Y= (4)轴承寿命 按右轴承计算 满足工程要求 综上可得，该设计符合工程要求。 买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 心得与总结 终于在我的不懈的努力下，课程设计完成了。从开始直到设计基本完成，我有许多感想。这是我们比较独立的在自己的努力下做一个与课程相关的设计。首先要多谢老师给我们的这个机会，还要感谢诸多同学的帮助。我深切的感觉到，在这次设计中也暴露出我们的许多薄弱环节，很多学过的知识不能灵活应用，在这次作业后才渐渐掌握，以前学过的东西自己并不是都掌握了，很多知识都已很模糊，经过这次设计又回忆起来了。 做作业的期间用到的手工制图又得到了巩固 ， 图软件也在不断练习中进一步深入，学会了如何去应用工程手册，我体会到钱老师的良苦用心。 总的说来，我感觉这次课程设计学到了很多东西，是很有意义的。 买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 附录 1 优化设计程序 %找出最优的四杆杆长 1 1; % ， ， 曲柄转角 P=0:0.5*80:192*80; 5*80:0.1*80:55*80; xm=i=1: u1(i); *80:0.1*80:(-5*80); j=1: u2(j); c=1; a=c*1/2)*(2+5)2)/5); b=c*1/2)*(2+5)+2)/5); r=c*1/2)/5); g=(c*5+)/5); d=r2+g2-2*r*g*Q2+5); m=b2+c2-(a+d)2)/2/b/c); if m40*80; %判断传动角条件 x=0; k=1:); (k); P4=d2+(a+b)2)/2/d/(a+b); A=d*4)-a*1); B=d*4)-a*1); D=(A2+B2+c2)/(c; *B+2+B2)/(; P2=3)/(3); *14*0; w3=w1*a*1c/2 w2=w1*a*1b/3 -b*-a*1c*3( if x; x= %求出该种情况的最大角速度 if x %找出最优方案 xm=x; %最大加速度 1; % 2; % %运行结束后，输入 a,b,c,d 表达式即可求解 c=n1 a=c*)*(n2+5)(5) b=c*)*(n2+5)+(5) r=c*)/5); g=(c*5+)/5); d=r2+g2-2*r*g*n2+5) 买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 %运行结果为 c=a=b=d=度、加速度图 %建立 件 P3=1) % a=b=c=d=e=P4=d2+(a+b)2)/2/d/(a+b); A=d*4)-a*1); B=d*4)-a*1); D=(A2+B2+c2)/(c; *B+2+B2)/(; c2+(c+a)2)/2/c/(c+a)e; P2=3)/(3); *14*0; w3=w1*a*1c/2 w