需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 機械設(shè)計課程設(shè)計報告： 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 目錄： 1 設(shè)計任務(wù) *(1) 2 設(shè)計內(nèi)容 *(2) 3 方案分析 *(2) 4 設(shè)計目標(biāo) *(3) 5 設(shè)計分析 *(3) 6 電機選擇 *(7) 7 V 帶傳動設(shè)計 *(10) 8 齒輪傳動設(shè)計 *(11) 9 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 *(19) 10 軸承壽命校核 *(21) 11 心得與總結(jié) *(25) 12 附錄 *(26) 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 買文檔送全套圖紙 扣扣 414951605 機械設(shè)計課程設(shè)計 設(shè)計任務(wù) ： 抽油機機械系統(tǒng)設(shè)計 抽油機是將原油從井下舉升到地面的主要采油設(shè)備之一。常用的有桿抽油設(shè)備由三部分組成：一是地面驅(qū)動設(shè)備即抽油機；二是井下的抽油泵，它懸掛在油井油管的下端；三是抽油桿，它將地面設(shè)備的運動和動力傳遞給井下抽油泵。 抽油機由電動機驅(qū)動，經(jīng)減速傳動系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)（ 將轉(zhuǎn)動變換為往復(fù)移動）帶動抽油桿及抽油泵柱塞作上下往復(fù)移動，從而實現(xiàn)將原油從井下舉升到地面的目的。 懸點 執(zhí)行系統(tǒng)與抽油桿的聯(lián)結(jié)點 懸點載荷 P( 抽油機工作過程中作用于懸點的載荷 抽油桿沖程 S(m) 抽油桿上下往復(fù)運動的最大位移 沖次 n(次 / 單位時間內(nèi)柱塞往復(fù)運動的次數(shù) 懸點載荷 P 的靜力示功圖 在柱塞上沖程過程中，由于舉升原油，作用于懸點的載荷為 等于原油的重量加上抽油桿和柱塞自身的重量；在柱塞下沖程過程中，原油已釋放，此時作用于懸點的載荷為 就等于抽油桿和柱塞自身的重量。 假設(shè)電動機作勻速轉(zhuǎn)動，抽油桿（或執(zhí)行系統(tǒng)）的運動周期為 T。油井工況為： 上沖程時間 下沖程時間 沖程 S(M) 沖次 N(次 /懸點載荷 P(N) 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 8T/15 7T/15 4 設(shè)計內(nèi)容： 1. 根據(jù)任務(wù)要求，進(jìn)行抽油機機械系統(tǒng)總體方案設(shè)計，確定減速傳動系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)的組成，繪制系統(tǒng)方案示意圖。 2. 根據(jù)設(shè)計參數(shù)和設(shè)計要求，采用優(yōu)化算法進(jìn)行執(zhí)行系統(tǒng) (執(zhí)行機構(gòu) )的運動尺寸設(shè)計，優(yōu)化目標(biāo)為抽油桿上 沖程懸點加速度為最小，并應(yīng)使執(zhí)行系統(tǒng)具有較好的傳力性能。 3. 建立執(zhí)行系統(tǒng)輸入、輸出 (懸點 )之間的位移、速度和加速度關(guān)系，并編程進(jìn)行數(shù)值計算，繪制一個周期內(nèi)懸點位移、速度和加速度線圖 (取抽油桿最低位置作為機構(gòu)零位 )。 4. 選擇電動機型號，分配減速傳動系統(tǒng)中各級傳動的傳動比，并進(jìn)行傳動機構(gòu)的工作能力設(shè)計計算。 5. 對抽油機機械系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，繪制裝配圖及關(guān)鍵零件工作圖。 6. 編寫機械設(shè)計課程設(shè)計報告。 方案分析： 行抽油機機械系統(tǒng)總體方案設(shè)計，確定減速傳動系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)的組成 。 該系統(tǒng)的功率大，且總傳動比大。減速傳動系統(tǒng)方案很多，以齒輪減速器減速最為常見且設(shè)計簡單，有時可以綜合帶傳動的平穩(wěn)傳動特點來設(shè)計減速系統(tǒng)。在這里我選用帶傳動加上齒輪二級減速。 執(zhí)行系統(tǒng)方案設(shè)計： 輸入 連續(xù)單向轉(zhuǎn)動；輸出 往復(fù)移動 輸入、輸出周期相同，輸入轉(zhuǎn) 1 圈的時間有急回。 常見可行執(zhí)行方案有很多種，我選用“四連桿（常規(guī)）式抽油機”機構(gòu)。 設(shè)計目標(biāo)： 以上沖程懸點加速度為最小進(jìn)行優(yōu)化，即搖桿 時針方向擺動過程中的 3此確定 a、 b、 c、 d。 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 設(shè)計分析： 執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計分析： 設(shè)計要求抽油桿上沖程時間為 8T/15，下沖程時間為 7T/15，則可推得上沖程曲柄轉(zhuǎn)角為192，下沖程曲柄轉(zhuǎn)角為 168。 找出曲柄搖桿機構(gòu)搖桿的兩個極限位置。 時針擺動 沖 程 ( 正 行 程 ) ， =192，慢行程， 時針擺動 沖 程 ( 反 行 程 ) ， =168，快行程， = 。 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 曲柄轉(zhuǎn)向應(yīng)為逆時針，型曲柄搖桿機構(gòu) d 2 計約束： (1) 極位夾角 （ 2）行程要求 通常取 e/c= S = =(3)最小傳動角要求 (4) 其他約束 整轉(zhuǎn)副由極位夾角保證。各桿長 0。 其中極位夾角約束和行程約束為等式約束，其他為不等式約束。 型曲柄搖桿機構(gòu)的設(shè)計： 若以為設(shè)計變量，因 S=，則當(dāng)取定 時，可得 c。根據(jù) c、作圖，根據(jù)作圓，其半徑為 r。 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 各式表明四桿長度均為和的函數(shù) 取和為設(shè)計變量 根據(jù)工程需要： 優(yōu)化計算： ，計算 c、 a、 d、 b，得曲柄搖桿機構(gòu)各構(gòu)件尺寸； 柄轉(zhuǎn)角 =0，懸點位移 S=0，求上沖程曲柄轉(zhuǎn)過某一角度時搖桿擺角、角速度和角加速度 3（可按步長 環(huán)計算）； 對于 四桿機構(gòu)，已知桿長為 a,b,c,d，原動件 a 的轉(zhuǎn)角 及等角速度為( ,n 為執(zhí)行機構(gòu)的輸入速度 ) . 從動件位置分析（如圖所示）， 為 的角度 機構(gòu)的封閉矢量方程式為： （ 歐拉公式展開 令方程實虛部相等 （ 消去 得， （ 其中 又因為 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 代入（ 關(guān)于 的一元二次方程式，解得 （ B 構(gòu)件角位移可求得 （ 速度分析 對機構(gòu)的矢量方程式求導(dǎo)數(shù)得 （ 將上式兩邊分別乘以 或 得 或 （ （ 加速度分析 將（ 對時間求導(dǎo)得 （ 對上式兩邊同乘 或 得 或 應(yīng)用 網(wǎng)格法 編程計算可得（具體程序見附錄） a=整為 b=整為 c=整為 d=整為 e= =機選擇： 析，懸點最大速度在上沖程且 s，則 m/s 。 根據(jù)工況初采用展開式二級圓柱齒輪減速，聯(lián)合 V 型帶傳動減速，選用三相籠型異步電機 ， 封閉式結(jié)構(gòu)，電壓 380V Y 型 由電機至抽油桿的總傳動效率為： 其中， 分別為帶傳動、軸承、齒輪傳動、聯(lián)軸器和四連桿執(zhí)行機構(gòu)的傳動效率。 取 取 取 取 取 預(yù)選滾子軸承， 8 級斜齒圓柱齒輪，考慮到載荷較大且有一定沖擊，兩軸線同軸度對系統(tǒng)有一定影響，可考慮用齒輪聯(lián)軸器。 則 則電動機所需工作功率 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 根據(jù)手冊推薦的傳動比合理范圍，取 V 帶傳動的傳動比為 ，二級圓柱齒輪減速器傳動比 ，則總傳動比的合理范圍為 ，故電機轉(zhuǎn)速可選范圍為r/合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 750， 1000， 1500 r/慮速度太小的電機價格、 體積、重量等因素，不宜選取 電機 型號 功率 速 r/80 效率 % 功率因素 額定轉(zhuǎn)矩 額定電流 最大額矩 dB 凈重 2505 983 1 7 465 5 1476 9 380 比較后綜合考慮，選定電機型號為 外形及安半裝尺寸如下： 機座號 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 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 分配 傳動比，初選 V 帶 ，以致其外廓尺寸不致過大， 則減速器傳動比為 則 展 開 式 齒 輪 減 速 器 ， 由 手 冊 展 開 式 曲 線 查 得 高 速 級 ，則計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 將傳動裝置各軸由高速至低速依 次定為 I、 以及 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 為相鄰兩軸間的傳動比 為相鄰兩軸間的傳動效率 為各軸的輸入功率（ 為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩（ 為各軸的轉(zhuǎn)速（ r/ 則各軸轉(zhuǎn)速： I 軸 曲柄轉(zhuǎn)軸 各軸輸入功率： I 軸 曲柄轉(zhuǎn)軸 各軸輸出功率分別為輸入功率乘軸承效率 則 各軸輸入轉(zhuǎn)矩： 電機輸出轉(zhuǎn)矩 I 軸 曲柄轉(zhuǎn)軸 I 的輸出轉(zhuǎn)矩則分別為各軸輸入轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩乘軸承效率 帶傳動設(shè)計： 初 選普通 V 帶 查表，由于載荷變動較大 取 P 51要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 故 選取為 D 型帶，小帶輪 355400表初選 375 輪 準(zhǔn) 直 徑 ， 在 允 許 范 圍 內(nèi) 取 驗算帶速 v 在 1020 之間，故能充分發(fā)揮 V 帶的傳動能力。 確定中心距 a 和帶的基準(zhǔn)長度 初定中心距 帶長 初選 查表取 實際中心距 實際中心距調(diào)節(jié)范圍推薦值為： 驗算小帶輪包角 包角合適 確定帶的根數(shù) 因 傳動比 i=表線性插值得 則 取 z=4 根 確定初拉力 F。 單根普通 V 帶的初拉力 D 帶 q=m 計算帶輪軸所受壓力 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 (如下 ) 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 小帶輪 大帶輪 齒輪傳動設(shè)計： A高速級設(shè)計 輸入功率 P=齒輪轉(zhuǎn)速 ，傳動比 。 1. 選取齒輪的材料、熱處理及精度 設(shè)工作壽命 10 年（每年工作 300 天） (1)齒輪材料及熱處理 大小齒輪材料選用 20面滲碳淬火，齒面硬度為 效硬化 層 深 有 圖 查 得 ， ，齒面最終成型工藝為磨齒。 (2)齒輪精度 級 初步設(shè)計齒輪傳動的主要尺寸 因所選為硬齒面?zhèn)鲃?，它具有較強的齒面抗點蝕能力，故先按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計，再校核齒面接觸疲勞強度。 (1) 計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 (2) 確定齒數(shù) z 取 ， 傳動比誤差 允許 (3) 初選齒寬系數(shù) 按非對稱布置，由表查得 =4) 初選螺旋角 (5) 載荷系數(shù) K 使用系數(shù) ，由表查得 動載荷系數(shù) ,估計齒輪圓周速度 v=5m/s,則由圖表查得 = 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 齒向載荷系數(shù) ，預(yù)估齒寬 b=40表查得 ，初取 b/h=6,再查圖得= 齒間載荷分配系數(shù) ，由表查得 載荷系數(shù) K (6) 齒形系數(shù) 和應(yīng)力修正系數(shù) 當(dāng)量齒數(shù) 查表 (7) 重合度系數(shù) 端面重合度近似為： 則 (8) 螺旋角系數(shù) 軸向重合度 (9) 許用彎曲應(yīng)力 安全系數(shù)由表查得 小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 查表得壽命系數(shù) ，實驗齒輪應(yīng)力修正系數(shù) 由圖表預(yù)取尺寸系數(shù) 許用彎曲應(yīng)力 比較 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 取 (10)計算模數(shù) 按表圓整模數(shù)，取 (11)初算主要尺寸 初算中心距 , 取a=356正螺旋角 分度圓直徑 齒寬 ，取 齒寬系數(shù) (12)驗算載荷系數(shù) K 圓周速度 ，由圖查得 按 ，由表查得 ，又因 b/h=b/(=59/()=圖查得 ，不變 又 和 不變，則 K=不變 故無須校核大小齒輪齒根彎曲疲勞強度。 3校核齒面接觸疲勞強度 (1)確定載荷系數(shù) 載荷系數(shù) (2) 確定各系數(shù) 材料彈性系數(shù) ，由表查得 節(jié)點區(qū)域系數(shù) 重合度系數(shù) 螺旋角系數(shù) (3) 許用接觸應(yīng)力 試驗齒輪的齒面疲勞極限 壽命系數(shù) ，由圖查得 尺寸系數(shù) ， ；安全系數(shù) 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 則許用接觸應(yīng)力 取 (4) 校核齒面接觸強度 滿足齒面接觸強度 4計算幾何尺寸 B低速級設(shè)計 輸入功率 P=齒輪轉(zhuǎn)速 ，傳動比 。 0 選取齒輪的材料、熱處理及精度 設(shè)工作壽命 10 年（每年工作 300 天） (1)齒輪材料及熱處理 大小齒輪材料選用 20面滲碳淬火，齒面硬度為 效硬化 層 深 有 圖 查 得 ， ，齒面最終成型工藝為磨齒。 (2)齒輪精度 級 初步設(shè)計齒輪傳動的主要尺寸 因所選為硬齒面?zhèn)鲃?，它具有較強的齒面抗點蝕能力，故先按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計，再校核齒面接觸疲勞強度。 (1) 計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 (2) 確定齒數(shù) z 取 ， 傳動比誤差 允許 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 (3) 初選齒寬系數(shù) 按非對稱布置，由表查得 =4) 初選螺旋角 (5) 載荷系數(shù) K 使用系數(shù) ，由表查得 動載荷系數(shù) ,估計齒輪圓周速度 v=5m/s,則由圖表查得 = 齒 向載荷系數(shù) ，預(yù)估齒寬 b=120表查得 ，初取 b/h=6,再查圖得= 齒間載荷分配系數(shù) ，由表查得 載荷系數(shù) K (6) 齒形系數(shù) 和應(yīng)力修正系數(shù) 當(dāng)量齒數(shù) 查表 (7) 重合度系數(shù) 端面重合度近似為： 則 (8) 螺旋角系數(shù) 軸向重合度 (9) 許用彎曲應(yīng)力 安全系數(shù)由表查得 小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 查表得壽命系數(shù) ，實驗齒輪應(yīng)力修正系數(shù) 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 由圖表預(yù)取尺寸系數(shù) 許用彎曲應(yīng)力 比較 取 (10)計算模數(shù) 按表圓整模數(shù)，取 (11)初算主要尺寸 初算中心距 , 取a=476正螺旋角 分度圓直徑 齒寬 ，取 齒寬系數(shù) (12)驗算載荷系數(shù) K 圓周速度 ，由圖查得 按 ，由表查得 ，又因 b/h=b/(=115/()=不變 又 和 不變，則 K=不變 故無須校核大小齒輪齒根彎曲疲勞強度。 3校核齒面接觸疲勞強度 (1)確定載荷系數(shù) 載荷系數(shù) (2) 確定各系數(shù) 材料彈性系數(shù) ，由表查得 節(jié)點區(qū)域系數(shù) 重合度系數(shù) 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 螺旋角系數(shù) (3) 許用接觸應(yīng)力 試驗齒輪的齒面疲勞極限 壽命系數(shù) ，由圖查得 尺寸系 數(shù) ， ；安全系數(shù) 則許用接觸應(yīng)力 取 (4) 校核齒面接觸強度 滿足齒面接觸強度 4計算幾何尺寸 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計： I 軸： 45 鋼 調(diào)質(zhì) 217255取 A=110 得 因軸上要開鍵槽，故將軸徑增加 4%5%,取軸徑為 60 如圖 ) 選取 31314 圓錐滾子軸承 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 ： 45 鋼 調(diào)質(zhì) 217255取 A=110 得 因鍵槽影響，故將軸徑增加 4%5%,取軸徑為 107 如圖 ) 選取 32222 圓錐滾子軸承 ： 軸材料 45 鋼 調(diào)質(zhì) 217255取 A=110 得 因鍵槽影響，故將軸徑增加 4%5%,取軸徑為 150 如圖 ) 選取 32032 圓錐滾子軸承 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 軸承壽命校核： I 軸：由手冊查得 30314 ，取 (1) 計算附加軸向力 (2)計算軸承所受軸向載荷 I 軸右端軸承被“放松” (3) 計算當(dāng)量動載荷 左： 查表知 X=要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 則 右： 查表知 X=1 Y=0 則 (4) 軸承壽命計算 按左軸承計算 所選軸承合格 ：由手冊查得 32222 ，取 (1) 計算附加軸向力 (2)計算軸向載荷 右端軸承被“放松” 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 (3) 計算當(dāng)量動載荷 左： 查表知 X=1 Y=0 則 右： 查表知 X=Y= (4) 軸承壽命 按右軸承計算 滿足工程要求 ：由手冊查得 32032 ，取 (2) 計算附加軸向力 (2)計算軸向載荷 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 左端軸承被“放松” (3)計算當(dāng)量動載荷 左： 查表知 X=1 Y=0 則 右： 查表知 X=Y= (4)軸承壽命 按右軸承計算 滿足工程要求 綜上可得，該設(shè)計符合工程要求。 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 心得與總結(jié) 終于在我的不懈的努力下，課程設(shè)計完成了。從開始直到設(shè)計基本完成，我有許多感想。這是我們比較獨立的在自己的努力下做一個與課程相關(guān)的設(shè)計。首先要多謝老師給我們的這個機會，還要感謝諸多同學(xué)的幫助。我深切的感覺到，在這次設(shè)計中也暴露出我們的許多薄弱環(huán)節(jié)，很多學(xué)過的知識不能靈活應(yīng)用，在這次作業(yè)后才漸漸掌握，以前學(xué)過的東西自己并不是都掌握了，很多知識都已很模糊，經(jīng)過這次設(shè)計又回憶起來了。 做作業(yè)的期間用到的手工制圖又得到了鞏固 ， 圖軟件也在不斷練習(xí)中進(jìn)一步深入，學(xué)會了如何去應(yīng)用工程手冊，我體會到錢老師的良苦用心。 總的說來，我感覺這次課程設(shè)計學(xué)到了很多東西，是很有意義的。 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 附錄 1 優(yōu)化設(shè)計程序 %找出最優(yōu)的四桿桿長 1 1; % ， ， 曲柄轉(zhuǎn)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; %判斷傳動角條件 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= %求出該種情況的最大角速度 if x %找出最優(yōu)方案 xm=x; %最大加速度 1; % 2; % %運行結(jié)束后，輸入 a,b,c,d 表達(dá)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) 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 %運行結(jié)果為 c=a=b=d=度、加速度圖 %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 w3