油田抽油机设计

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：

（b）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）

R L C AC L C C AC 2sin sin 211

2

1==∠θ

R C AC L AC 2sin 2

22

=∠

其中，由于032][=α，则：

02133775.242][=-=∠ψαA C C

002173917.148)2][(180=-+-=∠ψαθC AC

⎩

⎨

⎧==+==-1052667.11176882

.121AC AC L a b L a b 解得：m a 1437893.0=，m b 2614775.1=；

m b a c c b a d 410937.1]sin[)(2)(22=+-++=α

七、 机构运动分析：

1.数学模型

如图所示，取以A 点为原点、

x 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

AB BC AD DC +=+

1.35604R m =

01224.33775C C A ∠=

012148.73917AC C ∠=

m a 1437893.0= m b 2614775.1=

1.410937d m =

3.程序和计算结果

Visual C++ 程序

#include "stdio.h"

#include "math.h"

void 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));

20.6)(0.5

0.6)16810.6;10f d d mm =⨯==取2d 间距：150200l mm = 轴承端盖螺钉直径：

30.5) 6.4

8;8f d mm d mm ==取

40.4) 4.8

6.4;f d mm d =取定位销直径：2(0.7

0.8)7

8;d d mm d ===取2至外壁距离：122,18,16;c = 2至凸缘边缘距离：220,16,14;c =

216c mm == 12)52=110mm ∆=取210mm = 35.5);(d 3(1 1.2)89.6;t d mm t ===取≈2: s D

40mm

查表20-3，对于40Cr 材料的轴C=106-98。轴上有键槽时，会削弱轴的强度。对于直径100d mm ≤的轴，单键时轴径增大5%-7%，双键时增大10%-15%，故

3

32.4802368

1.06 1.0610223.5240

P d C mm n ≥=⨯=Ⅰ 3

32.3697410231.481.044

P d C mm n ≥==Ⅱ 3

32.26417

1.06 1.069843.421.894

P d C mm n ≥=⨯=Ⅲ 中间轴各轴段设计：

1.各段轴的直径

轴段1为轴承径，其直径应符合轴承内径标准，且

31.4d mm ≥Ⅱ，由此选定35d mm =1。因此，轴承代号为

32007。

轴段2与齿轮配合，且便于安装d d >21，取其标准系列

40d mm =2

轴段3为定位轴肩，轴肩高度

取 2.5h mm =，则32240545d d h mm =+=+= 轴段4与齿轮配合，440d mm =

0.988Z β=

1063[]1140H H σσ=<=

疲劳强度足够

1.3H

S '= 12 1.6N

N Z Z ''==

max []1403.1H σ=

max max 1227.45[]H H MPa σσ=<

1

2 3 4

5