常規(guī)游梁式抽油機(jī)設(shè)計(jì)

精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目 錄任務(wù)書第1章 概述 1.1抽油機(jī)類型、特點(diǎn)、應(yīng)用等陳述 1.2抽油機(jī)存在的問(wèn)題 1.3抽油機(jī)的發(fā)展方向第2章 常規(guī)游梁式抽油機(jī)傳動(dòng)方案計(jì)2.1簡(jiǎn)述系統(tǒng)的組成工作原理等2.2 繪制系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)（運(yùn)動(dòng)）簡(jiǎn)圖第3章 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 設(shè)計(jì)參數(shù)分析與確定·（的有示意圖）3.2 按K設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)3.3 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析 3.3.1滿足有曲柄條件？ 3.3.2滿足傳動(dòng)角條件？（結(jié)合圖分析）3.3.3滿足a最小嗎？3.4結(jié)論和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖第4章 常規(guī)游梁式抽油機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)分析計(jì)算4.1 傳動(dòng)比分配和電動(dòng)機(jī)選擇4.2 各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算4.3各軸功率計(jì)算4.4各軸扭矩計(jì)算第5章 齒輪減速器設(shè)計(jì)計(jì)算5.1 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的確定計(jì)算過(guò)程5.2 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的確定計(jì)算過(guò)程5.3結(jié)論及運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖第6章 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算6.1 帶鏈傳動(dòng)的方案比較6.2 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的確定計(jì)算過(guò)程（參見(jiàn)例題）6.3結(jié)論及運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖第7章 軸系部件設(shè)計(jì)計(jì)算7.1 各軸初算軸徑 7.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 內(nèi)容包括：選擇軸承、軸承配置、軸上零件定位、固定等。最后要有設(shè)計(jì)結(jié)果：圖7.3滾動(dòng)軸承壽命驗(yàn)算7.4軸的強(qiáng)度和剛度驗(yàn)算第8章 連接件的選擇和計(jì)算8.1 齒輪連接平鍵的選擇與計(jì)算 3根軸8.2 帶輪連接平鍵的選擇與計(jì)算 大小帶輪8.3螺紋連接件的選擇 軸承座孔旁、箱蓋與箱座、地腳等第9章 設(shè)計(jì)結(jié)論匯總已知條件：結(jié)論：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)各桿長(zhǎng)、齒輪減速器參數(shù)（輸入輸出扭矩、傳動(dòng)比、齒輪齒數(shù)、中心距）、帶傳動(dòng)參數(shù)（帶根數(shù)、大小帶輪直徑、傳動(dòng)比）總結(jié)參 考 書 目東北石油大學(xué)工程訓(xùn)練任務(wù)書課程 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 題目 常規(guī)游梁式抽油機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專業(yè) 裝備01 姓名 學(xué)號(hào) 主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等一、設(shè)計(jì)的目的1、綜合利用所學(xué)的知識(shí)，培養(yǎng)解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題的能力。2、掌握一般的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和步驟。3、掌握基本機(jī)構(gòu)一般的設(shè)計(jì)方法和步驟。 4、熟悉和運(yùn)用設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及相關(guān)資料。培養(yǎng)獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。二、機(jī)械設(shè)計(jì)的一般過(guò)程1、設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備；2、總體方案設(shè)計(jì)；3、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；4、零部件設(shè)計(jì)；5、聯(lián)系廠家，生產(chǎn)樣機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)；6、根據(jù)實(shí)驗(yàn)，修改設(shè)計(jì)；7、編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書和使用說(shuō)明書 8、鑒定三、課程設(shè)計(jì)題目1、功能抽油機(jī)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)備主要由三部分組成：一是地面驅(qū)動(dòng)設(shè)備即抽油機(jī)；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(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞給井下抽油泵。三部分之間的相互位置關(guān)系如圖1所示。抽油機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)減速傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)帶動(dòng)抽油桿及抽油泵柱塞作上下往復(fù)移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)將原油從井下舉升到地面的目的。懸點(diǎn)載荷P、抽油桿沖程S和沖次n是抽油機(jī)工作的三個(gè)重要參數(shù)。懸點(diǎn)指執(zhí)行系統(tǒng)與抽油桿的聯(lián)結(jié)點(diǎn)，懸點(diǎn)載荷P（kN）指抽油機(jī)工作過(guò)程中作用于懸點(diǎn)的載荷；抽油桿沖程S（m）指抽油桿上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的最大位移；沖次n（次/min）指單位時(shí)間內(nèi)柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的次數(shù)。假設(shè)懸點(diǎn)載荷P的靜力示功圖如圖2所示。在柱塞上沖程過(guò)程中，由于舉升原油，作用于懸點(diǎn)的載荷為P1，它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(guò)程中，原油已釋放，此時(shí)作用于懸點(diǎn)的載荷為P2，它就等于抽油桿和柱塞自身的重量。四、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求假設(shè)電動(dòng)機(jī)作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，抽油桿（或執(zhí)行系統(tǒng)）的運(yùn)動(dòng)周期為T。兩種油井工況 圖1 抽油機(jī)系統(tǒng)示意圖 圖2 靜力示功圖分別為：工況1：抽油桿上沖程的時(shí)間為8T/15，下沖程的時(shí)間為7T/15。工況2：抽油桿上沖程時(shí)間與下沖程時(shí)間相等。兩種工況下抽油機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。表1 抽油機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)組號(hào)1234沖程S(m)1.41.61.82.0沖次n(次/min)5678懸點(diǎn)載荷P（kN）P1=40，P2=15P1=20，P2=5五、設(shè)計(jì)任務(wù)1、根據(jù)任務(wù)要求，進(jìn)行抽油機(jī)機(jī)械系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)，確定減速傳動(dòng)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(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)要求，采用優(yōu)化算法進(jìn)行執(zhí)行系統(tǒng)（執(zhí)行機(jī)構(gòu)）的運(yùn)動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)，優(yōu)化目標(biāo)為抽油桿上沖程懸點(diǎn)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(diǎn)）之間的位移、速度和加速度關(guān)系，并編程進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，繪制一個(gè)周期內(nèi)懸點(diǎn)位移、速度和加速度線圖（取抽油桿最低位置作為機(jī)構(gòu)零位）。4、選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)，分配減速傳動(dòng)系統(tǒng)中各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比，并進(jìn)行傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作能力設(shè)計(jì)計(jì)算。（注：選作完成齒輪減速器裝配圖設(shè)計(jì)）。5、編寫研究報(bào)告一份。設(shè)計(jì)說(shuō)明書應(yīng)包括以下內(nèi)容：1）功能分解；2）原始數(shù)據(jù)及計(jì)算；3）簡(jiǎn)述方案設(shè)計(jì)思路及討論、改進(jìn)；4）執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟或分析計(jì)算過(guò)程；5）傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算；6）對(duì)所設(shè)計(jì)的結(jié)果分析討論；7）感想與建議。六、參考資料1、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)高等教育出版社 楊可楨 程光蘊(yùn)主編（第五版）19992、機(jī)械原理 高等教育出版社 孫桓等 主編 （第七版）20063、機(jī)械設(shè)計(jì) 高等教育出版社 濮良貴 主編 （第七版）20064、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 科學(xué)出版社，王淑仁主編 20065、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 華中科技大學(xué)出版社，唐增寶等主編（第二版）19986、其它機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)書籍和有關(guān)機(jī)械方案設(shè)計(jì)手冊(cè)完成期限 指導(dǎo)教師 專業(yè)負(fù)責(zé)人 年 月 日第1章 概述1.1 抽油機(jī)類型、特點(diǎn)、應(yīng)用等陳述 1.常規(guī)游梁式石油抽油機(jī)常規(guī)游梁式抽油機(jī)是油田使用歷史最悠久，使用數(shù)量最多的一種抽油機(jī)。該機(jī)采用具有對(duì)稱循環(huán)四桿機(jī)構(gòu)或近似對(duì)稱循環(huán)四桿機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，操作維護(hù)方便，但長(zhǎng)沖程時(shí)平衡效果差，效率低，能耗大，不符合節(jié)能要求，基本停止了生產(chǎn)。2.前置式抽油機(jī)前置式抽油機(jī)平衡后的理論凈扭矩曲線是一條比較均勻的接近水平的直線，因此其運(yùn)行平穩(wěn)，減速箱齒輪基本無(wú)反向負(fù)荷，連桿、游梁不易疲勞損壞，機(jī)械磨損小，噪聲比常規(guī)式抽油機(jī)低，整機(jī)壽命長(zhǎng)。前置式抽油機(jī)可配置較小功率的電動(dòng)機(jī)，節(jié)能效果顯著。與常規(guī)式抽油機(jī)相比，具有體積小、重量輕、節(jié)省鋼材的優(yōu)點(diǎn)。3.偏置式抽油機(jī)偏置式抽油機(jī)又稱異相曲柄平衡式抽油機(jī)，特點(diǎn)是平衡塊中心線相對(duì)于曲柄中心偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度，這種機(jī)型國(guó)外60年代發(fā)展起來(lái)并得到API的承認(rèn)。試驗(yàn)表明，經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的偏置式抽油機(jī)節(jié)電可達(dá)20。4.膠帶傳動(dòng)抽油機(jī)膠帶傳動(dòng)抽油機(jī)是美國(guó)80年代開(kāi)發(fā)的新型抽油設(shè)備，該機(jī)通過(guò)二級(jí)膠帶傳動(dòng)，將電動(dòng)機(jī)的原動(dòng)力傳給曲柄膠帶輪，并帶動(dòng)游梁擺動(dòng)。由于其四連桿機(jī)構(gòu)具有急回特性，而且其輔助平衡裝置可作適當(dāng)調(diào)整以獲得偏置角，因而與常規(guī)機(jī)相比，其上沖程轉(zhuǎn)矩因數(shù)小，驢頭懸點(diǎn)加速度小。在相同的工況下，其懸點(diǎn)載荷值和曲柄膠帶輪軸的凈轉(zhuǎn)矩都較小，曲柄軸凈轉(zhuǎn)矩曲線波動(dòng)較平緩。由于省去了減速箱，故具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，維修及運(yùn)行管理方便等特點(diǎn)。5.下偏杠鈴抽油機(jī)下偏杠鈴游梁復(fù)合平衡抽油機(jī)是在原常規(guī)游梁抽油機(jī)的游梁尾端，利用變矩原理增加簡(jiǎn)單的下偏杠鈴所形成的一種新型節(jié)能抽油機(jī)。該機(jī)繼承和保留了原常規(guī)游梁式抽油機(jī)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，這種類型可用于新機(jī)制造，又可用于現(xiàn)場(chǎng)在用的常規(guī)抽油機(jī)(含偏置機(jī))的節(jié)能改造，其改造技術(shù)是目前最簡(jiǎn)單易行的，節(jié)能效果也較明顯。6.偏輪式游梁抽油機(jī)偏輪機(jī)在游梁尾部裝有一個(gè)偏輪結(jié)構(gòu)：在偏輪與游梁中心和支架之間增設(shè)推桿，在游梁尾部、橫梁、推桿與偏輪之間用軸承連接。它打破常規(guī)機(jī)四連桿機(jī)構(gòu)的框架，以游梁尾部的偏輪為中心，形成獨(dú)特的六連桿體系，偏輪桿件均為剛性連接，保持了常規(guī)機(jī)的特點(diǎn)。7.雙驢頭游梁式石油抽油機(jī)該石油抽油機(jī)是將常規(guī)機(jī)游梁與橫梁的鉸鏈連接，改為變徑圓弧的后驢頭、鋼絲繩與橫梁之間的軟連接，構(gòu)成變參數(shù)四桿機(jī)構(gòu)來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和扭矩，增加游梁擺角，沖程提高2070。由于采用變徑圓弧的游梁后臂，使其實(shí)現(xiàn)負(fù)載大時(shí)平衡力矩大，負(fù)載小時(shí)平衡力矩小的工作狀態(tài)。從而使減速器輸出扭矩波動(dòng)小，達(dá)到加強(qiáng)平衡，降低能耗的目的。這種機(jī)型是目前除常規(guī)機(jī)以外發(fā)展最迅速的機(jī)型。1.2 抽油機(jī)存在的問(wèn)題1999年我國(guó)石油抽油機(jī)井采油年耗電總量105×10”kwh，占油氣生產(chǎn)總用電比例的492，年電費(fèi)支出達(dá)42億；每臺(tái)在用的抽油機(jī)平均年維護(hù)費(fèi)用約3000元，全國(guó)石油抽油機(jī)年維護(hù)費(fèi)用約225億元，而因維護(hù)設(shè)備影響油井產(chǎn)量約相當(dāng)12億元，兩項(xiàng)合計(jì)3455億元：全國(guó)抽油機(jī)采油操作成本總額4565億元。石油抽油機(jī)井是油田生產(chǎn)量大面廣、投入較大的項(xiàng)目。降低抽油機(jī)井的生產(chǎn)成本、提高原油生產(chǎn)效率，將是人工舉升挖潛增效的主戰(zhàn)場(chǎng)。若每口抽油井實(shí)用功率按lOkW計(jì)，5×l妒臺(tái)抽油機(jī)每天耗電近12x 106kwh，年耗電近44×l o口kwh。若我們將抽油機(jī)的系統(tǒng)效率平均提高1596，就全國(guó)而言每年可節(jié)電近1，575×109 kWh，節(jié)約費(fèi)用63億元。這不僅可以節(jié)約大量能源，還可以緩解油田用電緊張狀況，既有經(jīng)濟(jì)效益又有社會(huì)效益。常規(guī)游梁式石油抽油機(jī)自誕生以來(lái)，歷經(jīng)百年使用，經(jīng)歷了各種工況和各種地域油田的考驗(yàn)，經(jīng)久不衰。目前仍在國(guó)內(nèi)外油田普遍使用。常規(guī)機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、可靠性高、耐久性好、維修方便、適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)工況等優(yōu)點(diǎn)，在采油機(jī)械中占有舉足輕重的地位。但是由于常規(guī)機(jī)的結(jié)構(gòu)特征，決定了它平衡效果差，曲柄凈扭矩脈動(dòng)大，存在負(fù)扭矩、載荷率低、工作效率低和能耗大等缺點(diǎn)。在采油成本中，抽油機(jī)電費(fèi)占30左右，年耗電量占油田總耗電量的2030，為油田電耗的第二位，僅次于注水。1.3 抽油機(jī)的發(fā)展方向石油抽油機(jī)是由裝在平衡架內(nèi)的平衡車調(diào)節(jié)整機(jī)平衡的，平衡車由鏈條經(jīng)上鏈輪和下鏈輪與換向裝置的下端相連，具有載能力大、易調(diào)節(jié)、平衡效果好、安裝維修方便等優(yōu)點(diǎn)。在各油田的原油生產(chǎn)中有著舉足輕重的地位，并且隨著油田的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，各種新型節(jié)能抽油機(jī)將會(huì)得到廣泛地推廣和應(yīng)用。石油抽油機(jī)適應(yīng)各種類型油井抽汲的需要。為了適應(yīng)垂直井,斜井,定向井,叢式井,水平井抽汲的需要,研制了斜井抽油機(jī),叢式井抽油機(jī),雙驢頭抽油機(jī),雙井平衡抽油機(jī),緊湊型石油抽油機(jī)等.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠耐用、操作簡(jiǎn)便、容易安裝等優(yōu)點(diǎn)，深受用戶歡迎，目前在用的抽油機(jī)中擁有最大的市場(chǎng)占有率。因此低能耗，低消耗，低成本，效率高的抽油機(jī)是抽油機(jī)發(fā)展方向的最終結(jié)果，也是廣大設(shè)計(jì)者的畢生追求。第2章 常規(guī)游梁式抽油機(jī)傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)2.1簡(jiǎn)述系統(tǒng)的組成工作原理   圖2-1結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示 圖中，1底座；2支架；3懸繩器；4驢頭；5游梁；6橫梁軸承座；7橫梁；8連桿；9曲柄銷裝置；10曲柄裝置；11減速器；12剎車保險(xiǎn)裝置；13剎車裝置；14電動(dòng)機(jī)；15配電箱。 工作原理電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)外伸軸帶動(dòng)V帶轉(zhuǎn)動(dòng)，V帶與減速器相連接，帶動(dòng)減速器中的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)兩級(jí)齒輪的傳動(dòng)，帶動(dòng)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出軸與曲柄裝置相連接，帶動(dòng)曲柄裝置作圓周運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連接點(diǎn)帶動(dòng)連桿作上下的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，再通過(guò)橫梁帶動(dòng)驢頭作上下的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，驢頭與懸繩器相連，帶動(dòng)抽油桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)將油從地下抽出的可能2.2 繪制系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)（運(yùn)動(dòng)）簡(jiǎn)圖圖2-2第3章 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 設(shè)計(jì)參數(shù)分析與確定根據(jù)工況一的要求，上沖程時(shí)間8/15，下沖程時(shí)間7/15綜上可知 懸點(diǎn)載荷 假設(shè)橫梁的前后比值為1圖3-13.2 按K設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原理需要假設(shè)橫梁半段，擺角和行程速度變化系數(shù)設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是確定鉸鏈中心點(diǎn)的位置定出其他三桿的尺寸、和。設(shè)計(jì)步驟如下：(1) 由已知的行程速度變化系數(shù)，計(jì)算出極位夾角。(2) 任意選擇固定鉸鏈中心D的位置，由搖桿長(zhǎng)度和擺角，做出搖桿的兩個(gè)極限位置和。(3) 連接和，并作垂直于。(4) 作，與相較于點(diǎn)，由圖可見(jiàn)，(5) 作的外接圓，在此圓周上任取一點(diǎn)作為曲柄的固定鉸鏈中心，連接和，因?yàn)橥粓A弧的圓周角相等，故(6) 因極限位置處曲柄與連桿共線，故從而的曲柄長(zhǎng)度，連桿長(zhǎng)度由圖得圖3-2根據(jù)如上原理利用CAD制圖如圖3-3可得到如下表3-1數(shù)據(jù)圖3-3表3-1數(shù)據(jù)記錄表 800276257221192982344195732320441750331170815263591436134237410641119 850276257221022982344194332320441743331170815253591436134737410641133 880 276257220852982344193132320441727331170815253591436135337410641148 913276257220682982344191832320441729331170815253591436136037410641164 987276257220502982344190532320441723331170815273591436137037410641182 9872762572203129823441898323204417173311708153035914361380374106412061600600175025603.3 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析根據(jù)上表中可得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)3.3.1滿足有曲柄條件方式為比較并驗(yàn)算，根據(jù)計(jì)算，以上各點(diǎn)均滿足要求3.3.2滿足傳動(dòng)角條件如圖3-4利用表中數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算使得，即四組桿長(zhǎng)滿足擺動(dòng)的條件圖3-43.3.3滿足a最小利用matlab進(jìn)行加速度分析可得到如下線性曲線圖 結(jié)論根據(jù)數(shù)據(jù)分析圖可以進(jìn)行選擇利用四桿機(jī)構(gòu)加速度最小原理，即波峰波谷差絕對(duì)值最小，所選四桿機(jī)構(gòu)的尺寸為=600，=1750，=1600，=2560第4章 常規(guī)游梁式抽油機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)分析計(jì)算4.1 傳動(dòng)比分配和電動(dòng)機(jī)選擇利用圖3-4可以進(jìn)行計(jì)算，將橫梁放在任意位置，懸點(diǎn)載荷豎直向下此時(shí)連桿和豎直方向的夾角為，連桿和圓周運(yùn)動(dòng)桿切線的方向的夾角為，則根據(jù)懸點(diǎn)載荷力可以計(jì)算出減速器輸出端的扭矩利用公式工作機(jī)所需要的有效功率為為了計(jì)算電動(dòng)機(jī)的所需功率，需要確定從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)之間的總效率，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表2-2可查得V帶效率為0.95,滾動(dòng)軸承效率為0.98，閉式齒輪傳動(dòng)效率為0.97，則傳動(dòng)裝置的總效率為則可算得根據(jù)計(jì)算結(jié)果可初選額定功率為15kW的電動(dòng)機(jī)電機(jī)型號(hào)額定功率同步轉(zhuǎn)速r/min滿載轉(zhuǎn)速r/min總傳動(dòng)比Y160M2-215kW30002980488.3Y160L-415kW15001460243.3Y180L-615kW1000970161.7Y200L-815kW750730121.7根據(jù)轉(zhuǎn)速以及功率暫時(shí)選擇Y200L-8，轉(zhuǎn)速750r/min,總傳動(dòng)比121.7根據(jù)總傳動(dòng)比進(jìn)行傳動(dòng)比的分配取帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為=4，則減速器的傳動(dòng)比為圓柱齒輪減速器高速級(jí)的傳動(dòng)比為低速級(jí)傳動(dòng)比為4.2 各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算根據(jù)所選電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速以及各級(jí)傳動(dòng)比可以計(jì)算得到如下的各軸的轉(zhuǎn)速先進(jìn)行規(guī)定：電動(dòng)機(jī)的軸暫定為，高速級(jí)軸為，中間軸為，低速級(jí)軸為則 =730r/min4.3各軸功率計(jì)算4.4各軸扭矩計(jì)算第5章 齒輪減速器設(shè)計(jì)計(jì)算5.1 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算5.1.1運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的確定圓柱齒輪，高速級(jí)傳動(dòng)比，高速級(jí)轉(zhuǎn)速182.5r/min,傳動(dòng)功率P=11.27kW5.1.2計(jì)算過(guò)程(1) 選擇材料以及確定許用應(yīng)力小齒輪選用40表面淬火，表面硬度,查表得到 ， 。大齒輪用表面淬火，表面硬度,查表得 , 。根據(jù)表11-5 選取 （2）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)設(shè)齒輪按八級(jí)精度制造，取載荷系數(shù)，齒寬系數(shù)選擇硬齒面選0.5。小齒輪上的轉(zhuǎn)矩：取齒數(shù)選取，則則實(shí)際傳動(dòng)比=齒寬因此可選取按照表4-1取，實(shí)際的中心距（3）驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度齒形系數(shù) （4）齒輪的圓周速度對(duì)照表選八級(jí)精度合適5.2 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算5.2.1運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的確定圓柱齒輪，高速級(jí)傳動(dòng)比，高速級(jí)轉(zhuǎn)速29r/min,傳動(dòng)功率P=10.71kW5.2.2計(jì)算過(guò)程（1）選擇材料以及確定許用應(yīng)力小齒輪選用40表面淬火，表面硬度,查表得到 ， 。大齒輪用表面淬火，表面硬度,查表得 , 。根據(jù)表11-5 選取 （2）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)設(shè)齒輪按八級(jí)精度制造，取載荷系數(shù)，齒寬系數(shù)選擇硬齒面選0.5。小齒輪上的轉(zhuǎn)矩：取齒數(shù)選取，則則實(shí)際傳動(dòng)比=齒寬因此可選取按照表4-1取，實(shí)際的中心距（3）驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度齒形系數(shù) （4）齒輪的圓周速度對(duì)照表選八級(jí)精度合適5.3結(jié)論及運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖圖5-1高速級(jí)齒輪傳動(dòng)示意圖根據(jù)計(jì)算可得高速級(jí)傳動(dòng)齒輪數(shù)據(jù)如下齒數(shù) 模數(shù) 齒寬 直徑 中心距a=468mm圖5-2低速級(jí)齒輪傳動(dòng)示意圖根據(jù)計(jì)算可得低速級(jí)傳動(dòng)齒輪數(shù)據(jù)如下齒數(shù) 模數(shù) 齒寬 直徑 中心距a=561mm第6章 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算6.1 帶鏈傳動(dòng)的方案比較現(xiàn)在要選取在電動(dòng)機(jī)和減速器輸入端進(jìn)行傳動(dòng)的裝置，有鏈傳動(dòng)和帶傳動(dòng)兩種方式，由于游梁式抽油機(jī)屬于野外工作機(jī)型，因此在過(guò)載時(shí)很難保證安全，鏈傳動(dòng)雖然保證了很好的傳動(dòng)比，但是再出現(xiàn)過(guò)在狀態(tài)下不會(huì)發(fā)生打滑現(xiàn)象以保證電動(dòng)機(jī)的安全，因此選擇帶傳動(dòng)，其優(yōu)點(diǎn)如下，適用于中心距較大的傳動(dòng)；具有良好的撓性，可緩和沖擊，吸收震動(dòng)；過(guò)載時(shí)帶與帶輪之間會(huì)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，避免了其他部件的損壞；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低廉，常用在高速級(jí)。綜上，可知本設(shè)計(jì)傳動(dòng)部分選擇帶傳動(dòng)6.2 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算6.2.1運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，減速器輸入端轉(zhuǎn)速，輸入功率6.2.2計(jì)算過(guò)程（1）求計(jì)算功率查表13-8得到故（2）選擇V帶型號(hào)選擇普通V帶，根據(jù),，由圖13-15可查出該點(diǎn)在C處，現(xiàn)暫時(shí)選C型V帶（3）求大小帶輪基準(zhǔn)直徑由表13-9查得最小為200mm,取=200mm，由式由表13-9取，誤差小于5%，故允許（4）驗(yàn)算帶速v節(jié)速在范圍合適（5）求V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度和中心距a初步選區(qū)中心距取，符合由式得帶長(zhǎng)查表13-2，對(duì)C型帶，再由式（6）鹽酸小帶輪包角由式（13-1）得到,所以包角滿足條件（7）求V帶根數(shù)z由式（13-15）得得現(xiàn)在，查表13-3由式（13-9）得傳動(dòng)比查表13-5得到由查表13-7得查表13-2得由此得所以化整為4根求作用在帶輪上的壓力查表13-1得根據(jù)式13-17得到V帶的初拉力作用在軸上的壓力6.3結(jié)論及運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖所選V帶的規(guī)格確定選擇普通V帶，帶數(shù)為4，小輪直徑200mm,大輪直徑800mm,中心距為1476mm第7章 軸系部件設(shè)計(jì)計(jì)算7.1 各軸初算軸徑根據(jù)之前算出的數(shù)值初算軸徑根據(jù)公式 材料初選45鋼，因此選取一軸軸徑二軸軸徑三軸軸徑7.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)a、軸的徑向尺寸的確定以初步確定的軸徑為最小軸徑，根據(jù)軸上零件的受力、安裝、固定及加工要求，確定軸的各段徑向尺寸。軸上零件用軸肩定位的相鄰軸徑的直徑一般相差5到10mm。當(dāng)滾動(dòng)軸承用軸肩定位時(shí)，其軸肩直徑由滾動(dòng)軸承標(biāo)準(zhǔn)中查出。為了軸上零件拆裝方便或加工需要，相鄰軸端直徑之差應(yīng)取1到3mm。軸上裝滾動(dòng)軸承、傳動(dòng)件和密封件登出的軸端直徑應(yīng)取相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值。b、軸的軸向尺寸的確定軸上安裝零件的各段長(zhǎng)度，根據(jù)各段相應(yīng)零件輪轂寬度和其他結(jié)構(gòu)需要來(lái)確定。不安裝零件的各軸段長(zhǎng)度可根據(jù)主上零件的相應(yīng)位置來(lái)確定。當(dāng)用套筒或擋油環(huán)等零件來(lái)固定軸上零件時(shí)，軸端面與套筒端面或輪轂端面應(yīng)留有2到3mm的間隙，即周段長(zhǎng)度小于輪轂寬度2到3mm，以防止加工誤差使零件在軸向固定不牢靠，當(dāng)軸的外伸段上安裝連軸器、帶輪、鏈輪時(shí)，為了使其在軸向固定牢靠，也需同樣處理。軸段在軸承座孔內(nèi)的結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)度與軸承的潤(rùn)滑方式有關(guān)，軸承用軸潤(rùn)滑，軸承的端面距箱體內(nèi)壁的距離為3到5mm軸上的平鍵的長(zhǎng)度應(yīng)短于該軸段長(zhǎng)度5到10mm，鍵長(zhǎng)要整合到標(biāo)準(zhǔn)值。鍵端距零件裝入側(cè)軸端距離一般為2到5mm7.2.1 軸一的設(shè)計(jì)根據(jù)軸的最小軸徑55mm，初步選擇軸一的軸承選擇為滾動(dòng)軸承6211，軸承內(nèi)徑55mm，外徑100mm，軸承寬度25mm軸上零件裝配圖如圖所示圖7-1根據(jù)裝配圖設(shè)計(jì)的桿的相關(guān)尺寸如圖所示圖7-27.2.2軸二的軸承選擇根據(jù)軸的最小軸徑80mm，初步選擇軸一的軸承選擇為滾動(dòng)軸承6216，軸承內(nèi)徑80mm，外徑140mm，軸承寬度30mm根據(jù)裝配圖各處尺寸為7.2.3軸三的軸承選擇根據(jù)軸的最小軸徑130mm，初步選擇軸一的軸承選擇為滾動(dòng)軸承130，軸承內(nèi)徑130mm，外徑240mm，軸承寬度46mm得到裝配圖根據(jù)裝配圖得到尺寸圖7.3滾動(dòng)軸承壽命驗(yàn)算根據(jù)公式軸一的軸承選擇為滾動(dòng)軸承6211，軸承內(nèi)徑55mm，外徑100mm，軸承寬度25mm先選擇，,，,，,，進(jìn)行計(jì)算可得到 7.4軸的強(qiáng)度和剛度驗(yàn)算第8章 連接件的選擇和計(jì)算8.1 齒輪連接平鍵的選擇與計(jì)算根據(jù)各軸的尺寸，可以初步確定鍵的大小查表可得軸一的鍵，公稱尺寸1811，鍵長(zhǎng)50軸二的鍵，小齒輪的鍵為，公稱尺寸2514，鍵長(zhǎng)80 大齒輪的鍵為，公稱尺寸2514，鍵長(zhǎng)56軸三的鍵，公稱直徑3218，鍵長(zhǎng)90計(jì)算，利用公式根據(jù)先前計(jì)算已知根據(jù)表格可知輕微沖擊的=110經(jīng)過(guò)計(jì)算可知，以上所有鍵均滿足關(guān)系，可安穩(wěn)使用8.2 帶輪連接平鍵的選擇與計(jì)算銷的選擇，根據(jù)表格可查得大帶輪銷的公稱尺寸為16，長(zhǎng)度為100根據(jù)式子進(jìn)行計(jì)算，由已知條件,查表可得到=110，可以知道選擇的鍵的尺寸符合條件8.3螺紋連接件的選擇軸承座孔旁、箱蓋與箱座、地腳等第9章 設(shè)計(jì)結(jié)論匯總9.1已知條件：上沖程時(shí)間8/15，下沖程時(shí)間7/15，懸點(diǎn)載荷，橫梁前后臂的比之為1:1，設(shè)計(jì)結(jié)果9.2總結(jié)結(jié)果9.2.1四桿長(zhǎng)度及擺角1600600175025609.2.2減速器參數(shù) 高速級(jí)傳動(dòng)齒輪數(shù)據(jù)如下齒數(shù) 模數(shù) 齒寬 直徑 中心距a=468mm低速級(jí)傳動(dòng)齒輪數(shù)據(jù)如下齒數(shù) 模數(shù) 齒寬 直徑 中心距a=561mm9.3.3帶傳動(dòng)參數(shù)選擇普通V帶，傳動(dòng)比為4，帶數(shù)為4，小輪直徑200mm,大輪直徑800mm,中心距為1476mm總結(jié)：在本次設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)，我們組通過(guò)互助和共同學(xué)習(xí)，懂得了關(guān)于常規(guī)游梁式抽油機(jī)的基本設(shè)計(jì)思路，其中包括了材料的選擇，四桿機(jī)構(gòu)加速度最小原理，長(zhǎng)度的確定，軸的設(shè)計(jì)和校核，帶的傳動(dòng)方面，在抽油機(jī)中選擇V帶的原因和鏈傳動(dòng)的缺點(diǎn)，鍵的選擇與校核等等。我們也通過(guò)課外學(xué)習(xí)知道了一些關(guān)于抽油機(jī)方面的課外知識(shí)，包括抽油機(jī)的利與弊，中國(guó)抽油機(jī)的歷史及發(fā)展方向，抽油機(jī)在生產(chǎn)中的位置等等。同時(shí)也了解了關(guān)于材料選擇方面需要注意的東西。我們小組在共同的學(xué)習(xí)和研討中知道了團(tuán)隊(duì)協(xié)作的力量，并且在設(shè)計(jì)中取長(zhǎng)補(bǔ)短，共同進(jìn)步，在團(tuán)隊(duì)協(xié)作方面也有很大的收獲。參考書目機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第五版機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)第三版部分文字來(lái)源百度專心-專注-專業(yè)