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1、机械原理机械设计课程设计计算说明书设计题目 油田抽油机 天津大学 机械工程 学院 机械设计制造及自动化专业 1 班级设 计 人 指导教师目 录一、 设计题目.1二、 系统总体方案的确定.1三、 设计原始数据2四、 电动机的选择3五、 传动比的分配4六、 执行机构尺寸计算5七、 机构运动分析6八、 V带设计.15九、 传动装置的运动和动力参数.17十、 齿轮的传动计算.18十一、 减速器机体的尺寸设计31十二、 轴的设计32十三、 键的选择及强度较核33十四、 轴承寿命计算及静强度35十五、 轴的强度较核37十六、 参考文献41计 算 及 说 明主 要 结 果一、 设计题目：油田抽油机二、 系统
2、总体方案的确定：系统总体方案：电动机传动系统执行机构；初选三种传动方案，如下：(a)二级圆柱齿轮传动(b)为涡轮涡杆减速器(c)为二级圆柱圆锥减速器系统方案总体评价：（）方案为整体布局最小，传动平稳，而且可以实现较大的传动比，但是抽油机要求长时间的工作，由于涡杆传动效率低，功率损失大，很不经济。图c方案布局比较小，但是圆锥齿轮加工较困难，特别的是大直径，大模数的锥轮，所以一般不采用。图a布局一般，传动效率好，加工比较方便，且适合长期的工作环境。最终方案确定：电动机传动系统执行机构（如下图）三、 设计原始数据：每日抽油量123冲程04摇杆长度151许用压力角32行程速比系数108平衡重840泵筒
3、和活塞的直径0038下泵深度300抽油杆直径不同直径抽油杆连接长度四、 电动机的选择：1 每日抽油量的计算：其中，,；则，那么；2 抽油机最大负荷的计算：式中，为液柱质量负荷：其中，为抽油杆的总长度（单位：），等于下井深度300；为抽油杆质量负荷：其中，、和、分别为不同直径抽油杆的每米长质量及连接长度，由原始数据查取；，；则，3 电动机所需功率：式中，为传动装置的总效率，为曲柄轴转速，为曲柄轴上的最大转矩，可由下式计算：代入数据可得：又知，带传动效率，轴承传动效率，齿轮传动效率，联轴器传动效率，则传动装置总效率：那么，综上，选择电动机，额定功率，额定转速； 五、 传动比分配：电动机满载转速；那
4、么，机构总传动比；取带传动传动比；则高速齿轮传动比与低速齿轮传动比为又因为则，；六、 执行机构尺寸计算：执行机构如下图：根据原始数据有：，；行程速比系数；则，由于，则点位于圆内，如下图：，其中；其中，由于，则：解得：，；七、 机构运动分析：1.数学模型如图所示，取以A点为原点、轴与AD线一致的直角坐标系，标出向量和转角，由封闭向量多边形ABCD可得 即 摆角分析：由式的实部和虚部分别相等可得经计算解得 速度分析： 将式对时间求导可得实部和虚部分别相等可得解得加速度分析：将式对时间求二阶导可得实部和虚部分别相等可得解得2.框图设计3.程序和计算结果Visual C+ 程序#include std
5、io.h#include math.hvoid main()float ab=0.1437893,bc=1.2614775,cd=1.5,ad=1.41093,pi=3.141593,w1=21.894,w2,w3,e1,e2,e3,r,k,a,b,c,p1,p2,p3,t,t1,t2,t3;r=(bc*bc-cd*cd-(ad-ab)*(ad-ab)/(2*cd*(ad-ab);p3=atan(sqrt(1-r*r)/r);if(p30)p3=p3+pi;for(p1=0;p1=2*pi;p1+=pi/18)t=ad*ad+cd*cd+ab*ab-bc*bc;a=-sin(p1);b=ad/
6、ab-cos(p1);c=t/(2*ab*cd)-ad/cd*cos(p1);t1=2*atan(a+sqrt(a*a+b*b-c*c)/(b-c);t2=2*atan(a-sqrt(a*a+b*b-c*c)/(b-c);if(fabs(t1-p3)fabs(t2-p3)p3=t1;elsep3=t2;p2=atan(cd*sin(p3)-ab*sin(p1)/(ad+cd*cos(p3)-ab*cos(p1);w2=-ab*sin(p1-p3)*w1/(bc*sin(p2-p3);w3=ab*sin(p1-p2)*w1/(cd*sin(p3-p2);e2=(ab*w1*w1*cos(p1-p
7、3)+bc*w2*w2*cos(p3-p2)-cd*w3*w3)/(bc*sin(p3-p2);e3=(ab*w1*w1*cos(p1-p2)+bc*w2*w2-cd*w3*w3*cos(p3-p2)/(cd*sin(p3-p2);k=180/pi;printf(p1=%fn,p1*k);printf(p2=%ftp3=%ftw2=%fn,p2*k,p3*k,w2);printf(w3=%ft e2=%ft e3=%fn,w3,e2,e3);printf(n);计算结果:p1=0.000000p2=72.769769p3=126.559019w2=-2.484431w3=-2.484430e2
8、=-44.913513e3=18.783482p1=10.000000p2=71.561406p3=125.466243w2=-2.788365w3=-2.283908e2=-31.081923e3=31.369448p1=20.000000p2=70.240175p3=124.487245w2=-2.977327w3=-1.988032e2=-16.251381e3=42.553314p1=30.000001p2=68.859739p3=123.662513w2=-3.047687w3=-1.611395e2=-1.497938e3=51.513309p1=40.000001p2=67.47
9、3545p3=123.024492w2=-3.003909w3=-1.174145e2=12.248639e3=57.694626p1=50.000001p2=66.131434p3=122.595624w2=-2.856885w3=-0.699570e2=24.318151e3=60.866100p1=60.000001p2=64.877241p3=122.387481w2=-2.621666w3=-0.211548e2=34.337162e3=61.103199p1=69.999998p2=63.747411p3=122.401019w2=-2.315181w3=0.267644e2=42
10、.199192e3=58.717686p1=79.999995p2=62.770612p3=122.627699w2=-1.954367w3=0.718851e2=47.994850e3=54.165222p1=89.999992p2=61.967983p3=123.051075w2=-1.554923w3=1.126829e2=51.930908e3=47.958050p1=99.999988p2=61.353963p3=123.648744w2=-1.130682w3=1.480411e2=54.258965e3=40.598618p1=109.999985p2=60.937083p3=1
11、24.394013w2=-0.693467w3=1.772254e2=55.223969e3=32.538250p1=119.999989p2=60.720928p3=125.257649w2=-0.253286w3=1.998339e2=55.033478e3=24.157602p1=129.999986p2=60.884558p3=126.209258w2=0.181308w3=2.157377e2=53.844452e3=15.762409p1=139.999982p2=60.884558p3=127.218323w2=0.602811w3=2.250238e2=51.762512e3=
12、7.587976p1=149.999979p2=61.252480p3=128.255132w2=1.004373w3=2.279408e2=48.848763e3=-0.192447p1=159.999976p2=61.798014p3=129.291394w2=1.379493w3=2.248540e2=45.130581e3=-7.458399p1=169.999973p2=62.507637p3=130.300691w2=1.721789w3=2.162068e2=40.613712e3=-14.133546p1=179.999969p2=63.364887p3=131.258707w2=2.024881w3=2.024882e2=35.293896e3=-20.177828p1=189.999966p2=64.350401
