游梁式抽油机设计说明课程设计

学生课程设计（论文)题 目:游梁式抽油机第一部分 （电动机选择 带传动设计 减速器设计)学生姓名： 学 号: 所在院（系）： 专 业: 班 级: 指导教师： 职称: 2013年 1 月 14 日35 / 36目录一电机选择6.1 选择电机61.2 计算并分配传动比61. 传动装置的运动和动力参数计算6二.带传动设计8三。齿轮设计103.1 高速级齿轮设计1032低速级齿轮设计 4四。轴的设计14.1I轴的设计计算 14.2 II轴的设计计算24 I轴的设计计算23五轴承寿命计算2651 I轴轴承寿命计算 2652 II轴轴承寿命计算275。3III轴轴承寿命计算2六。键的校核3七。润滑及密封类型选择3八。减速器附件设计32九.主要尺寸及数据33十.参考文献4攀枝花学院本科学生课程设计任务书题目5抽油机机械设计1、课程设计的目的本课程设计为学生提供了一个既动手又动脑,自学,查资料，独立实践的机会。将本学期课本上的理论知识和实际有机的结合起来，锻炼学生实际分析问题和解决问题的能力，提高学生综合运用所学知识的能力,装配图、零件图的设计绘图能力。、课程设计的内容和要求1）、设计原始数据额定功率（k）冲程(m）冲次(nmin ）游梁前臂长度（m)游梁后臂长度(m)额定扭矩MS（kN*m）游梁支撑中心到底座距离（）曲柄转动轴心到底座直距离(）曲柄平衡块数曲柄偏置角(度）游梁支撑中心到曲柄转动轴心的水平距离(）702.1，。5，36 32.5021620002。,2.5,313240222004015，1。，0.911.814303。23201.2702，2.5，361925022202.57，6，4,244。2.62574203.35705.5，。6,3。7853。1621205。520.1702。1，25，312324501。6207.1,。5，2。4502200501。5，1。，09181446。3.2201.702,2。5,931925022202573,3.6，4,4.2042.625742203。3575。5,4。6,3765.3.1252。5204.1451。2，18，2。4，3.012352.3137003。06112.270,5，6463。1621202。8204.181.2，1.8,24，3。0123。52.31030610212.2555，4，3337307222855,4,3,35300222.7203，,55053。273302644512,18,2.4，3095。3003。0112123。270，5，6，863。1621202.8220418。2，1.8,2。4，3。052.312303。61123。25,，3557300.2282.455,4，657302142.703，,4，505.2537003。3022.2)、要求（1)完成传动系统与传动装置的设计计算（电机选择、带传动设计、减速器设计）；（2）完成曲柄摇杆机构的设计及曲柄平衡块、横梁、横梁轴的设计计算；(3）完成游梁与驴头的设计与计算；(4）完成支撑装置及支架的设计与计算。)、课程设计成果（1)每人需绘总装配图一张或部装图三张；（2)每人需绘零件图二张;（3）编写设计说明书。3、主要参考文献所学相关课程的教材2机械设计课程设计3机械设计手册电动机手册5游梁式抽油机设计计算4、课程设计工作进度计划（）准备阶段(2天）(2)设计计算阶段(3天)(3)绘制总装配图或部装图(天)(）绘零件图(天)(5）编写设计说明书（3天）说明(1) 每组参数由两人完成；(2) 设计内容不可相同;(3) 两人需完成整个抽油机传动系统与传动装置的设计计算以及主要机械装置的设计指导教师（签字）日期年 月 日教研室意见:年 月 日学生(签字）： 接受任务时间： 年 月 日注：任务书由指导教师填写.一电机选择1。1计算并选择电机根据传动比合理范围,取带传动的传动比为i=24,圆柱齿轮二级减速器传动比范围为i=40，则总传动比范围为ii(40）（24)1610。减速器输出轴的转速为冲次=12r/min，电动机转速的可选范围为：=i=1921920r/min.由电机到减速器输出轴的总传递效率为：=式中,，分别为V带传动,轴承，齿轮效率。取09,=8，=0。97，则有：=0。96=0.85又=377kw所以电动机所需的工作功率为：P=4。4w由，综合考虑后选电动机型号为315-10。其主要参数如下表：电动机型号额定功率/K满载转速(）315S-05900.2 计算总传动比并分配传动比1）传动装置总传动比：9.72）分配到各级传动比：i=已知带传动比的合理范围为24。故取，则i在840的范围内，故合适。分配减速器传动比,因为i=i,其中i为齿轮高速级的传动比，i为齿轮低速级的传动比。故可先取=462，则i=5。13 传动装置的运动和动力参数计算电动机:转速:n590输入功率：PP=4.4KW输出转矩:T=9。55=。5N4计算各轴转速.输入功率。输入转矩1轴：转速:n输入功率：P=输入转矩：=Ti=N2轴：转速：=输入功率:P=输入转矩：TN3轴:转速:n输入功率：P输入转矩：T各轴运动和动力参数轴号功率（W）输入转矩（N）转速（）电机轴4.47.19901轴42.622。07196672轴459.09。573轴38510992二带传动设计。确定计算功率P据表查得工作情况系数K=.3.故有：P=KP据和n由机械设计P图8选用D带.2。确定带轮的基准直径d并验算带速(1)初选小带轮的基准直径d,由机械设计表8-6和由机械设计P表8-,取小带轮直径35。（2）验算带速v，有：v=在530之间带速合适。（)计算大带轮基准直径d由机械设计P表8，圆整为1120mm。.确定V带的中心距a和基准长度L(1) 由机械设计P式（8-20），初定中心距a=150m(2) 计算带所需的基准长度由机械设计表82选带的基准长度=500mm（3） 计算实际中心距中心距的变化范围为11912mm。4.验算小带轮上的包角计算带的根数z(1）计算单根V带的额定功率由d和查表84a得P=13.7kW据，=3和D型带，查8-4得=.19kW由机械设计P表8-5得K0.92，表8-2得K=0。96，于是：P=（PP）=（13。70+.19）09120。9=131W(2）计算带根数z=,故取5根.计算单根V带的初拉力最小值(F)由机械设计P表3得D型带的单位长质量=0。61m。所以（F）=500=5001007N 应使实际拉力F大于（F）。7计算压轴力压轴力的最小值为：(F）2（F)sn=5102。969625.92N三。齿轮设计3。高速级齿轮设计1.选定齿轮类型,精度等级,材料齿数(1）按要求的传动方案,选用圆柱斜齿轮传动；(2）减速器主轴转速不高，故用8级精度；(3）材料的选择。由机械设计P小齿轮用20CrMTi,渗碳淬火,齿面硬度为5662H，=1500MP;；大齿轮用r渗碳淬火,齿面硬度为52HC，=150MP,。（）选小齿轮齿数为Z=20，大齿轮齿数Z可由=i，取3；（5） 初选螺旋角=。2按齿面接触疲劳强度设计按右式计算：d（1）确定公式中各数值1)试选=1。6。2)由机械设计P图13选取区域系数Z=2.33)由机械设计P图02可得:0。75，0.84.则：=0750.84=1.9。4）由机械设计P表选取齿宽系数=1。5)计算小齿轮传递的转矩，由前面计算可知:T6）由机械设计P表10-查的材料的弹性影响系数Z=89。87）计算接触疲劳许用应力由机械设计P图019取接触疲劳寿命系数K=。90，K=0。5,取,则有（）计算1）计算小齿轮的分度圆直径d，由计算公式可得:2）计算圆周速度 v=）计算齿宽b及模数。b=17831=78.31mm=。80mh=2.2.53.8=8.55mmb/4)计算纵向重合度。0.3。318120an14=1.595）计算载荷系数K。已知使用系数K=1，据v=.1ms,级精度。由机械设计P图8得K=1。06,由表104得K=。488.由图1013查得K=1.4，由机械设计P表0查得K=K。4,故载荷系数:K=KKKK=2216)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径：=d=78。1=87.21m7）计算模数mm=4.23m。按齿根弯曲疲劳强度设计按公式：m（1）确定计算参数1)计算载荷系数。=KKK）根据纵向重合度=1.5，由机械设计图1028查得螺角影响系数=08。3)计算当量齿数.Z=21。Z=10224）查取齿形系数由机械设计表05查得Y=80,Y=2.1945)查取应力校正系数由机械设计P表10查得Y=。55，Y=1。7776）计算大、小齿轮的,并加以比较=0。0658=0。0592(2）设计计算m 对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取m=5m,已可满足弯曲疲劳强度,用接触疲劳强度算得分度圆直径d8。1m来计算应有的齿数.于是由:=17.01，取Z=8，则:=83.16，取4。几何尺寸计算(）计算中心距a=圆整为263mm(2）按圆整后的中心距修正螺旋角=因值在允许范围内,故等不必修正(3)计算大,小齿轮的分度圆直径（4） 计算齿轮宽度b=92。8mm圆整后取=5m,00m.大小齿轮各参数见下表低速级齿轮相关参数表6-2(单位m)名称符号计算公式及说明模数mm=5压力角齿顶高=5齿根高=(+）m=6。5全齿高=(2+)m1125分度圆直径=mZ=0=m42齿顶圆直径=（)100（）m=0齿根圆直径=（）m77.5=（)=07基圆直径3。2低速级齿轮设计1选定齿轮类型,精度等级，材料齿数(1）按要求的传动方案，选用圆柱斜齿轮传动；（）减速器主轴转速不高，故用8级精度；（3）材料的选择。由机械设计P小齿轮用20CrnTi，渗碳淬火，齿面硬度为562HRC，=150MP;大齿轮用20C渗碳淬火,齿面硬度为662HRC，=100M，。（）选小齿轮齿数为Z3=2,大齿轮齿数可由Z4=i，取71；（）初选螺旋角=4。2。按齿面接触疲劳强度设计按右式计算:d（1)确定公式中各数值1)试选K=1.6。2)由机械设计P图1030选取区域系数2。4333）由机械设计P图106可得:=0。5，=086。则：=0.75+0。861。4)由机械设计P表0-7选取齿宽系数=1。5）计算小齿轮传递的转矩，由前面计算可知:T6)由机械设计表106查的材料的弹性影响系数Z=8。8)计算接触疲劳许用应力由机械设计P图10-19取接触疲劳寿命系数K=0。9，K=0.95,取,则有(2)计算1）计算小齿轮的分度圆直径d,由计算公式可得：)计算圆周速度 V=3） 计算齿宽及模数。=1103.14=03。1m=1。41mmh=22m=.2514=.m4)计算纵向重合度。=0318=018120tn14=1.95）计算载荷系数K。已知使用系数K=1,据v=02m/s，8级精度.由机械设计P图108得.02，由表-4得=2.由图0-13查得K=.4，由机械设计表103查得K=K=1.,故载荷系数：=KKK=2.76）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径：=d3=103。14=114。07mm7）计算模数m=5m.按齿根弯曲疲劳强度设计按公式：m（1)确定计算参数1)计算载荷系数。=KKK=2）根据纵向重合度1。59,由机械设计P图0-28查得螺角影响系数=。8。3）计算当量齿数。Z=21.9Z=78。24）查取齿形系数由机械设计表1-5查得Y=28，Y=2。35)查取应力校正系数由机械设计P表10-查得=155,Y=1.76）计算大、小齿轮的,并加以比较=0。00658(2)设计计算m对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取mmm，已可满足弯曲疲劳强度，用接触疲劳强度算得分度圆直径d311.07mm来计算应有的齿数。于是由：Z=1844取Z19，则：Z=6745,取4几何尺寸计算（)计算中心距a=圆整为20mm（2） 按圆整后的中心距修正螺旋角=因值在允许范围内,故等不必修正 （3) 计算大，小齿轮的分度圆直径（3） 计算齿轮宽度=1.93mm圆整后取B120mm，B1255。大小齿轮各参数见下表低速级齿轮相关参数表62（单位mm)名称符号计算公式及说明模数m=6压力角齿顶高=齿根高=（+）m7.全齿高=（2+）m=13.5分度圆直径=m Z=114=m48齿顶圆直径=(）m=126（）420齿根圆直径=()=(）m=393基圆直径四。轴的设计4。1I轴的设计计算。求轴上的功率,转速和转矩由前面算得，2.求作用在齿轮上的力已知高速级小齿轮的分度圆直径为：d=282mmF=4602NF=。现初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为钢,调质处理,由机械设计P表15,取=10，于是得:因键槽影响，故将轴径增加45%，取轴径为6。又此段轴与大带轮装配，综合考虑两者要求取d=7m.轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案通过分析比较，选用图151的装配方案 I III I V VI V VII（2）据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1）III段是与带轮连接的其d7mm,l=0mm,由机械传动装置设计手册选键20X10GB06。2）IIII段用于安装轴承端盖,轴承端盖的总宽度为20mm(由减速器及轴的结构设计而定)。根据轴承端盖的拆卸及便于对轴承添加润滑油的要求，取端盖与III段右端的距离为3mm。故取=60，因其右端面需制出一轴肩故取d=5mm。3)初选轴承,因为有轴向力和径向力故选用圆锥滚子轴承,II-I段右端安装轴承，由机械传动手册P轴承目录里初选6选d=,故d=80m。又右边套筒长取51,所以l19m4）取安装齿轮段轴径为=85m,齿轮左端与左轴承之间用套筒定位，已知齿轮宽度为10mm为是套筒端面可靠地压紧齿轮,此轴段应略短于齿轮宽度故取lmm齿轮右边VI段为轴肩定位,轴肩高h。07，故取=6m则此处d=91mm。宽度b1.4h取20m，由机械传动装置设计手册P表选键25GB196。5）VIVI段右边为轴承用轴肩定位,因为轴承仍选用圆锥滚子316,所以=80，所以此处轴肩高h00d,取h=m，故d=8mm，轴肩宽度取=39m，l=50mm.2 I轴的设计计算1求轴上的功率，转速和转矩由前面算得2。求作用在齿轮上的力已知高速级小齿轮的分度圆直径为：d=0。2mm，=464NF=F=同理:，3.现初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计P表15-3，取A=106,于是得:因键槽影响，故将轴径增加4%5，取轴径为09mm4. 轴的结构设计（1)拟定轴上零件的装配方案通过分析比较，选用下图的装配方案I II II V I V VII（2)据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1)I-I段用于安装轴承和轴承端盖，轴承端盖的总宽度为0m（由减速器及轴的结构设计而定）。初选轴承,因为有轴向力和径向力故选用圆锥滚子轴承，根据,由机械传动装置设计手册P轴承目录里初选302d，故d1mm,l70mm。2）IIII段用于安装齿轮，d122m，右端有套筒,l140mm,由机械传动装置设计手册查表选键32X10G1096。3)IIIV装大齿轮，故d=30m，=91,由机械传动装置设计手册查表选键3X70GB1096.4）VV为一轴肩,用于齿轮右边的定位,取d136m，lmm。)V-VI段安装齿轮，=122m，l=121m，由机械传动装置设计手册查表选键3200GB09。6）VIVI段安装轴承和端盖，=11m，l=7mm。5.轴的校验作图：，(1）对水平面进行计算（2） 对垂直面进行计算（3)求总的弯矩，即合成弯矩:(4) 按弯曲合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度，由上表的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取06则：前以选定轴的材料为40，调质处理，查表的6Mp,因此故安全.4.3 III轴的设计计算.求轴上的功率,转速和转矩由前面算得.求作用在齿轮上的力已知高速级小齿轮的分度圆直径为：=14684NFF3现初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为C，调质处理,由机械设计P表153，取=97,于是得：因键槽影响,故将轴径增加45，取轴径为14m.4.轴的结构设计(1）拟定轴上零件的装配方案通过分析比较，选用下图的装配方案I II III IV V VI VII VIII（2)据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1)II段，根据最小直径d10mm，l10m,由机械传动装置设计手册P查表选键40X80GB9。2)IIIII段用于安装轴承和轴承端盖,轴承端盖的总宽度为0m（由减速器及的结构设计而定).初选轴承，因为有轴向力和径向力故选用圆锥滚子轴承,由机械传动装置设计手册P轴目录里初选3023d=，d60mm，lmm.3)IIIV段用于安装齿轮,d=70mm,右端有套筒，=6mm,由机械传动装置设计手册P查表选键45100B1096。4)I-V段=180mm，lmm。5)VVI段安装齿轮，d=170mm，l=16m，由机械传动装置设计手册P查表选键4X00GB16。6)V-VI段安装轴承和端盖,d=60mm,l8m。7）V-VI段，l10mm,由机械传动装置设计手册P查表选键480GB109.五 轴承寿命计算5。1I轴轴承寿命计算1.求轴上的载荷2预期寿命:。求当量载荷已知由机械设计P表37知,表3得当 时,X=1,Y=0，当时X4,Y=。8,其中。则应有：，“压紧”“放松”判别：，1被放松，被压紧故,当量载荷:,则X1，Y。,则。4,Y=。8。由机械设计P表1311取则有P=4. 验算轴承取，圆锥滚子轴承5。2 II轴轴承寿命计算1。求轴上载荷2。预期寿命:3求当量载荷已知由机械设计P查表知，由机械设计P查表-5得当 时,=1，Y=0，当时，X=0。，Y=1。7，其中。则应有,“压紧”“放松判别:,3被放松，4被压紧故，当量载荷:,则X=0。4,Y=17。，则=1,Y=0。由机械设计表111取则有4。验算轴承取，圆锥滚子轴承.3 III轴轴承寿命计算1.求轴上的载荷2。预期寿命:3。求当量载荷已知由机械设计P表137知,由表135得当 时,X=，Y=0，当时X0.4,=.4，其中。则，“压紧”“放松”判别：，5被放松，6被压紧故,当量载荷：，则X=1，=0。，则X=0。，Y=4.由机械设计表1311取则有5验算轴承取，圆锥滚子轴承六键的校核1。I轴上键的强度校核由机械设计P表62得许用挤压应力为I-I段键与键槽接触疲劳强度故此键能安全工作。IV-V段与键槽接触疲劳强度故此键能安全工作。6。II轴上键的校核由机械设计P表62表得许用挤压应力为III段和VVI段与键槽接触疲劳强度故此键能安全工作。（5） 润滑及密封类型选择7。1润滑方式齿轮采用飞溅润滑,在箱体上的四个轴承采用脂润滑,在中间支撑上的两个轴承采用油润滑.7。2密封类型的选择轴伸出端的密封轴伸出端的密封选择毛毡圈式密封.2.箱体结合面的密封箱盖与箱座结合面上涂密封胶的方法实现密封。3.轴承箱体内，外侧的密封（1）轴承箱体内侧采用挡油环密封。（）轴承箱体外侧采用毛毡圈密封.八。减速器附件设计8.观察孔及观察孔盖的选择与设计观察孔用来检查传动零件的啮合，润滑情况,并可由该孔向箱内注入润滑油。平时观察孔盖用螺钉封住。为防止污物进入箱内及润滑油渗漏，在盖板与箱盖之间加有纸质封油垫片,油孔处还有虑油网.查表13选观察孔和观察孔盖的尺寸分别为和。8。2油面指示装置设计油面指示装置采用油标指示。83通气器的选择通气器用来排出热膨胀,持气压平衡.查表15-6选 型通气帽。4放油孔及螺塞的设计放油孔设置在箱座底部油池的最低处,箱座内底面做成外倾斜面,在排油孔附近做成凹坑,以便能将污油放尽，排油孔平时用螺塞堵住。查表57选型外六角螺塞.8起吊环的设计为装卸和搬运减速器,在箱盖上铸出吊环用于吊起箱盖。8。起盖螺钉的选择为便于台起上箱盖，在上箱盖外侧凸缘上装有1个启盖螺钉，直径与箱体凸缘连接螺栓直径相同。8.7定位销选择为保证箱体轴承座孔的镗孔精度和装配精度,在精加工轴承座孔前,在箱体联接两端,各装配一个定位销。采用圆锥销，直径是凸缘连接螺栓直径的0。8倍。九。主要尺寸及数据箱体尺寸： 箱体壁厚=10mm 箱盖壁厚=8mm箱座凸缘厚度15m箱盖凸缘厚度b=15m 箱座低凸缘厚度=25m地脚螺栓直径=4m地脚螺栓数目n=4轴承旁联接螺栓直径d=M16机座与机盖联接螺栓直径d=1联接螺栓d的间距l=50m轴承端盖螺钉直径=M1窥视孔盖螺钉直径d=M定位销直径d10mm 轴承旁凸台半径mm，d,d至外箱壁的距离c=34m，2mm，18md，d至凸缘边缘的距离=28m,m凸台高度根据低速轴承座外半径确定 外箱壁至轴承座端面距离L=7大齿轮顶圆与内箱壁距离=1m齿轮端面与内箱壁距离=12mm箱盖，箱座肋厚m=m=7mm轴承端盖外径D：凸缘式端盖：D（555）d以上数据参考机械设计课程设计指导书十参考文献1机械设计（第版），濮良贵，纪明刚主编.高等教育出版社，006年月。2机械设计课程设计(第二版），陈秀主编.机械工业出版社，98年3月。机械传动装置设计手册（下册)，卜炎主编。机械工业出版社，1998年2月.4。机械课程设计手册（第3版)，吴宗泽，罗圣国主编。高等教育出版社。5。机械设计课程设计简明手册，骆素君，朱诗顺主编.化学工业出版社，2000年月。课程设计(论文)指导教师成绩评定表题目名称游梁式抽油机评分项目分值得分评价内涵工作表现001学习态度6遵守各项纪律，工作刻苦努力,具有良好的科学工作态度。02科学实践、调研7通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠道获取与课程设计有关的材料.03课题工作量7按期圆满完成规定的任务，工作量饱满。能力水平504综合运用知识的能力10能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题，能正确处理实验数据,能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。5应用文献的能力5能独立查阅相关文献和从事其他调研;能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。06设计（实验）能力,方案的设计能力5能正确设计实验方案，独立进行装置安装、调试、操作等实验工作，数据正确、可靠；研究思路清晰、完整.07计算及计算机应用能力5具有较强的数据运算与处理能力；能运用计算机进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。08对计算或实验结果的分析能力（综合分析能力、技术经济分析能力）0具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力.成果质量%09插图（或图纸）质量、篇幅、设计（论文）规范化程度符合本专业相关规范或规定要求；规范化符合本文件第五条要求。0设计说明书(论文）质量3综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处理科学。1创新10对前人工作有改进或突破，或有独特见解.成绩指导教师评语指导教师签名: 年 月日文中如有不足，请您见谅！