西华大学游梁抽油机课程设计(示例)

机械设计课程设计说明书1课程设计说明书课程名称:机械设计课程设计课程代码:6003479题目:带式运输机的减速传动装置设计学生姓名:学号:年级/专业/班:机制11-1学院(直属系):机械工程学院指导教师:秦小屿机械设计课程设计说明书2一、传动方案的拟定对于本机器，初步选择原动机为三相异步电动机，根据任务书要求，要求本机器承载速度范围大、传动比恒定、外轮廓尺寸小、工作可靠、效率高、寿命长。根据参考书第7页常见机械传动的主要性能满足圆柱齿轮的船东要求。对圆柱齿轮传动，为了使尺寸和重量更小，当减速比i＞8时，建议采用二级以上的传动方式。根据参考书第7页常见机械传动的主要性能，二级齿轮减速器传动比范围为：i=8～40，满足要求。根据工作条件和原始数据可选择展开二级圆柱齿轮传动。因为此方案可靠、传动效率高、维护方便、环境适应性好，但是也有缺点，就是宽度过大。其中选用斜齿圆柱齿轮，因为斜齿圆柱齿轮兼有传动平稳和成本低的特点，同时选用展开式可以有效的减小横向尺寸。在没有特殊要求的情况下，一般采用减速器。为了便于装配，齿轮减速器的机体采用沿齿轮轴线水平剖分的结构。综上所述，传动方案总体布局如图一所示：图一1-电动机，2-弹性联轴器，3-二级圆柱齿轮，4-高速级齿轮减速器，5-低速级齿轮，6-刚性联轴器，7-卷筒机械设计课程设计说明书3第3章曲柄摇杆机构设计3.1设计参数分析与确定•悬点载荷P、抽油杆冲程S和冲次n是抽油机工作的三个重要参数，其中：（1）悬点指执行系统与抽油杆的联结点；（2）悬点载荷P（kN）指抽油机工作过程中作用于悬点的载荷；（3）抽油杆冲程S（m）指抽油杆上下往复运动的最大位移；（4）冲次n（次/min）指单位时间内柱塞往复运动的次数。本小组为装备10-2班第3小组，根据任务书要求，确定设计参数如下表1设计参数上冲程时间下冲程时间冲程S(M)冲次N(次/MIN)悬点载荷P(N)8T/157T/151.87P1=20，P2=5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°。(1)极位夹角1221（2）行程要求经查阅资料可知，通常取e/c=1.35S=eψ=1.35cψ(3)最小传动角要求40min3.2按K设计曲柄摇杆机构如图所示（1）任选固定铰链中心D的位置，由摇杆长度c和摆角做出摇杆的两个极限位置C1D和C2D。（2）连接C1和C2，做C1M垂直于C1C2。（3）作9021NCC，C1N与C1M交于点P，可见21PCC（4）作21CPC的外接圆，在此圆周上任取一点A作为曲柄的固定铰链中Y系列三相鼠笼式异步电动机电动机传动装置的运动和动力参数计算公式及有关数据皆引自[1]第12～20页图5机构运动分析机械设计课程设计说明书4心连接AC1和AC2因同弧所对圆周角相等，所以2121PCCACC（5）因极限位置处曲柄与连杆共线，故AC1=b-a，AC1=b+a从而得到2/)(2/)(2121ACACbACACaAD=d图6图解法按K设计四杆机构杆长在限定范围55,45内取ψ、c，计算a、d、b，得曲柄摇杆机构各构件尺寸；取5组数据表2图解法设计四杆机构杆长数据数据abcD10.5001.5001.4002.40020.5601.6001.5002.50030.6301.7001.6902.60040.6801.7601.7002.45050.5051.9001.3202.4393.3曲柄摇杆机构优化设计分析利用Matlab软件进行编程计算和画图，具体程序在附录中。其中通过（3）组数据机构优化设计程序运行得到结果为：机械设计课程设计说明书5图7运动位移图图8运动速度图电动机型号为Y112M-2机械设计课程设计说明书6图9运动加速度图此时50满足传动角条件确定四杆杆长长度为a=0.630;b=1.700;c=1.690;d=2.560;其满足曲柄条件且如图加速度有最小值maxa=0.4575m/悬点上冲程中最大速度为：maxV=0.6511m/s第4章常规游梁式抽油机传动系统运动和动力参数分析4.1传动比分配和电动机选择已知悬点最大速度m/s6511.0max。（1）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380VY型由电机至抽油杆的总传动效率为：5423321其中，54321,,,,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0.95，取0.98，取0.97，取0.99，取0.90。（2）预选滚子轴承，8级圆柱斜齿轮，则7495.090.099.097.098.095.023kWkW机械设计课程设计说明书7则电动机所需工作功率KWFvPd4.177495.010006511.01000201000（3）根据手册推荐的传动比合理范围，取V带传动的传动比为4~20i，二级圆柱齿轮减速器传动比40~82i，则总传动比的合理范围为160~16ai，故电机转速可选范围为min/1120~1177)160~16(rniad（4）选择电动机符合这一范围的同步转速有750，1000r/min考虑速度太小的电机价格、体积、重量等因素，表3电机数据表电机型号功率kW满载转速r/min额定转矩最大额矩Y225S-818.57301.82.0Y200L1-618.59701.82.0由于Y200L1-6会使传动机构传动比过大，因此综合考虑后，选定电机型号为Y225S-8（5）确定传动装置的总传动比和分配传动比28.1047730nnima分配传动比，初选V带0.30i，以致其外廓尺寸不致过大，则减速器传动比为7.340.33.1040iiin则二级齿轮减速器，高速级71.67.343.11i，则低速级17.571.67.3412iii传动分配如下图所示图10传动分配示意图kWkWkW；kW；kW。NmNmNm机械设计课程设计说明书84.2各轴转速计算各轴转速：I轴r/min3.2430.373001innmII轴r/min25.3671.63.243012innIII轴r/min01.717.525.36023inn曲柄转轴r/min01.734nn4.3各轴扭矩计算电机输入转矩：Nm6.2277304.1795509550mddnPT各轴输出转矩I轴NmiTTd66.64895.00.36.2270101II轴NmiTT7.413798.071.666.64812112III轴NmiTTd2033597.098.017.57.41372323曲柄转轴NmTT8.2013198.01.2033501314.4各轴功率计算计算各轴输入功率：I轴KWPPd53.1695.04.17011II轴KWPP71.1597.098.053.161212III轴KWPP93.1497.098.071.152323曲柄转轴KWPP78.1499.053.163431各轴输出功率分别为输入功率乘轴承效率0.98，则KWPP19.1698.053.1698.011KWPP39.1598.019.1698.022KWPP63.1498.039.1598.033KWPP48.1498.078.1498.044第5章齿轮减速器设计计算NmNmTNm机械设计课程设计说明书95.1高速级齿轮传动设计计算5.1.1确定材料及许用应力选取圆柱斜齿轮硬齿面的组合：小齿轮用20CrMnTi,渗碳淬火，齿面硬度为56-62HRC,MPaH15001lim,MpaFE850;大齿轮用20Cr渗碳淬火，齿面硬度为56-62HRC,MPaH15001lim,MpaFE850;取25.1FS，1HS，取5.2HZ，8.189EZ；MpaMpaSFFEFF47625.18507.07.021MpaMpaSHEHHH1500115001lim215.1.2按轮齿弯曲强度设计计算齿轮按8级精度制造。取载荷系数3.1K，齿宽系数8.0d计算小齿轮传递的转矩NmnPT66161104.63.24353.261055.91055.9初选螺旋角15齿数z取191z，则1271971.62z齿形系数08.2115cos1931vz95.14015cos6332vz查手册可得88.21FaY25.22FaY57.11SaS85.12SaS因为0082.047685.127.20095.047657.188.2222111FSaYaFSaYaSYSY故应对小齿轮进行弯曲强度计算。法向模数mmYYZKTmFSaFad71.315cos0095.0198.0104.63.12cos2322263211121取mmma3。中心距mmzzma59.30215cos2)12719(3cos221取mma305确定螺旋角1564162arccos12azzm齿轮分度圆直径mmmdn389.79cos1mmmdn652.530cos2mmdbd511.63389.798.01取mmbmmb70,65125.1.3验算齿面接触强度齿轮的计算公式及有关数据和图表皆引自[2]第189～208页齿轮材料：40Cr并经调质及表面淬火小齿轮50HRC大齿轮50HRC1.3tK189.8EZ1/2MPMPMP机械设计课程设计说明书10MPaMPauubdKTZZZHBHEH1500104432.332.4389.7950104.63.12156416cos5.28.189121621安全所以5.1.4齿轮圆周速度smndv/01.1100603.243389.701006011选择8级齿轮精度合适。5.2低速级齿轮传动设计计算5.2.1确定材料及许用应力选取圆柱斜齿轮硬齿面的组合：小齿轮用20CrMnTi,渗碳淬火，齿面硬度为56-62HRC,MPaH15001lim,MpaFE850;大齿轮用20Cr渗碳淬火，齿面硬度为56-62HRC,MPaH15001lim,MpaFE850;取25.1FS，1HS，取5.2HZ，8.189EZ；MpaMpaSFFEFF47625.18507.07.021MpaMpaSHEHHH1500115001lim215.2.2按轮齿弯曲强度设计计算齿轮按8级精度制造。取载荷系数3.1K，齿宽系数8.0d计算小齿轮传递的转矩NmnPT661611013.425.3671.151055.91055.9初选螺旋角15齿数z取311z，则1603117.52z齿形系数45.3415cos3131vz7.17715cos16032vz查手册可得55.21FaY16.22FaY65.11SaS88.12SaS因为00853.047688.116.20088.047665.155.2222111FSaYaFSaYaSYSY故应对小齿轮进行弯曲强度计算。法向模数mmYYZKTmFSaFadn855.415cos0088.01608.01013.43.12cos2322263211121取mmmn5。10.95HNK20.