梁剑13机械综合课程设计,阶段,应完成的工作,计划,1.提出设计任务,2.提出可行性报告,3.签订合同,方案设计,提出最佳方案的原理图,和机构运动简图,技术设计,1.提出整个设备的全套图纸,2.计算说明书、使用说明书等,试制试验,第一部分 机械系统设计内容,机械设计一般过程,机械系统是机械的重要组成部分，是机械的主体。机械系统设计是机械设计中极其重要的一环，影响机械性能、质量、制造成本、维护费用等。,确定机械的工作原理及工艺动作，选定机械,执行部分,的型式及其运动参数；,选择与之匹配的,原动机,类型及运动参数；,设计机械,传动系统,把前两者联系起来，使各执行部分能在原动件的驱动下实现预期的工艺动作，完成总功能。,我们的任务就是进行,方案设计,和,技术设计,两部分,第二部分 常规型游梁抽油机简介,抽油机的类型,按照抽油机的结构和工作原理分为：,游梁式抽油机,无游梁式抽油机,抽油机工作原理,抽油机是将原油从井下举升到地面的主要采油设备之一。由三部分组成：一是地面驱动设备即,抽油机,；二是井下的,抽油泵,，悬挂在油井油管的下端；三是,抽油杆柱,，将地面设备的运动和动力传递给井下抽油泵。,抽油机机械系统的具体组成应是怎样的？,反映游梁抽油机工作能力的,基本参数,1、悬点载荷,F,(kN)：抽油机工作过程中作用于悬点的载荷；5-8KN到150-280KN,2、抽油杆冲程S(m)：抽油机所能提供的抽油杆上下往复运动的最大位移；0.3-10m，一般6m以下,3、冲次n(次/min)：单位时间内柱塞往复运动的次数。2-4r/min到20r/min,悬点：执行系统与抽油杆的联结点，是载荷作用点,一、课程设计的目的,此设计是机械专业在学习“机械原理”和“机械设计”后进行的一次较全面的设计训练，其目的是：,1.巩固所学理论知识，并应用于解决实际工程问题；,2.建立机械系统设计的设计体系，掌握运动方案设计、机械零件设计的过程和方法；,3.进行计算、绘图、正确应用设计资料、手册、标准和规范以及使用经验数据的能力训练。,概 述,第三部分 常规型游梁抽油机机械系统设计,二、课程设计的内容,该设计包括两个部分内容：,第一部分（机械原理部分）：,执行部分设计（约1周）,重点：曲柄摇杆机构的设计,第二部分（机械设计部分）：,减速传动装置设计（约3周）,重点：减速器设计,概 述,2.减速器装配图一张(0号图纸);,3.重要零件图两张(轴、齿轮等);,4.设计计算说明书一份(30页)。,1.1号图1张：包括工作执行机构运动简图、位移图、速度图、加速度图,三、完成后上交的材料,四、课程设计的考核及要求,课程设计考核及要求如下：,1.考勤,时间：,8:3011:30,；,14:3017:00,2.绘图质量（各种绘图）,3.设计计算说明书质量,4.回答问题情况,概 述,五、设计室教室安排,六、参考资料,1、机械设计课程设计指导书（西华大学机械学院基础教学部编）,12,月,16,日,中午13:30-14:00,4c-201,2、机械原理（孙桓主编，高等教育出版社）,3、机械设计（王进戈主编，重庆大学出版社）,黄老师：,5B401、406、407,陈老师：,6C309、330、409,梁老师：,6C406、407、408,常规型游梁抽油机机械系统设计,第一章执行部分设计,第二章减速装置部分设计,第三章零件图测绘,第四章计算说明书,第一章 执行部分设计,选用平面四杆机构,抽油机由原动机经减速传动装置驱动，通过曲柄摇杆机构以及与摇杆固联为一体的圆弧状驴头和悬绳带动抽油杆柱做上下往复运动。,当驴头下行时曲柄平衡块储存能量，上行时释放能量，产生旋转惯性，起着驴头上下运动负荷平衡的作用,抽油机工作时，由悬点载荷及平衡重在曲柄轴(减速箱输出轴)上造成的扭矩与电动机输给曲柄的扭矩相平衡。,电动机2,经,带传动3,和,减速箱4,，将动力传递给,曲柄8,，曲柄8绕减速箱输出轴7轴心作匀速旋转运动，通过,连杆12,带动,游梁16,（摇杆）绕,支架轴17,轴心作往复摆动，使,悬绳器19,（抽油杆）上下往复运动，抽油杆由,下止点,上升到,上止点,时，地下的油被抽上来；抽油杆回程时，由上止点下降到下止点。,悬绳：连接光杆和驴头，使光杆在工作过程中能处于井口中心位置，使抽油杆的运动始终与驴头弧面保持相切。下面有上下两块压板，使光杆穿过后用方卡子将光杆固定。,悬绳：连接光杆和驴头，使光杆在工作过程中能处于井口中心位置，抽油杆的运动始终与驴头弧面保持相切。悬绳与圆弧做纯滚动。,下面有上下两块压板，使光杆穿过后用方卡子将光杆固定。,驴头：承托着井内抽油杆柱、油管柱、泵的摩擦阻力及液柱重量。驴头为一弧面。,第一章 执行部分设计,一、执行机构尺寸综合设计,运动基本要求：,单向连续转动,往复摆动的变换；,具有急回作用：,机构运动应灵活、轻巧、具有较好的传力性能；,1.确定e,2.确定行程速比系数K和极位夹角,3.确定L1、L2、L3、L4,4.作出机构运动简图,四个位置（极限位置和运动分析位置）。,同组的同学的结构尺寸相同。,第一章 执行部分设计,根据任务书给定的已知条件，进行尺寸综合设计,二、用作图法对机构进行运动分析,1.求作悬点位移s、速度v、加速度a,每人求两个位置（两个位置相差180度）,按人数均分位置。,设悬点在最低位置为原点（即位移为0，原动件转角为0），向上为正值。,2.作出运动线图,作出位移图、速度图、加速度图。,第一章 执行部分设计,附：运动分析数据表,附：号图纸的布置,标题栏,参考设计任务书中的图2，并将主运动传递到进给运动的机构画在该图上。,如果一个视图表达不清楚，可用几个视图表达。,标题栏,第二章 减速传动装置设计,一、传动方案及原始参数确定,1、传动方案确定,传动比大,2、选择电动机,1).电动机种类、类型和结构的选择,三相鼠笼式异步电动机(Y系列),2).电动机容量的选择,即确定电动机的功率，原则是：,所选电动机,额定功率,P,ed,应稍大于所需电动机的,工作功率,P,d,，即,P,ed,P,d,。,a,指从电动机到执行机的总效率,电动机工作功率为：,传动系统总效率分析简图,带传动,滚动轴承,滚动轴承,抽油机执行机构,1,带传动效率；,2,滚动轴承效率；,3,齿轮传动效率；,4,抽油机效率(参见指导书)。,3).电动机转速的选择,额定功率相同的电动机可有不同的转速，指导书附录中，有四种同步转速。注意恰当选择。确定原则：,i,a,是传动装置总传动比的合理范围，指导书,P.7,页表1可直接查出,i,a,的大小。,注意,：,一般只在同步转速为,1500,和,1000min,-1,的电动机中选择。,参考：例2-1,最后将所确定的电动机型号、性能参数和主要尺寸记录下来备用。,3、确定总传动比并分配,1.总传动比：,2.分配,减速器：,故有：,参看指导书,P.15P.17,页,第二章 减速传动装置设计,二、减速器传动参数确定,1.各轴转速,根据电动机转速与各级传动比进行计算。,2.各轴功率,根据电动机额定功率与各级传动效率进行计算。,3.各轴转矩,根据各轴功率和转速进行计算。,附：各轴转速计算,I轴,III轴,II轴,0轴,n,I,n,II,n,III,各轴转速如下：,I轴：,II轴：,III轴：,n,m,执行部件,附：各轴输入功率计算,I轴,III轴,II轴,0轴,P,I,P,II,P,III,P,d,功率传递过程中存在的损耗，各轴功率如下：,I轴：,II轴：,III轴：,执行部件,附：各轴输入转矩计算,I轴,III轴,II轴,0轴,n,I,n,II,n,III,各轴输入转矩如下：,0轴：,I轴：,II轴：,III轴：,P,I,P,II,P,III,n,m,P,d,T,I,T,II,T,III,T,d,执行部件,第二章 减速传动装置设计,三、带传动设计,其设计计算方法按教材例题有关内容进行，需特别注意问题：,1.检查带轮尺寸与传动装置外廓尺寸的相互关系。,2.求大带轮作用在轴上的初拉力。,参见指导书及教程。,第二章 减速传动装置设计,四、齿轮传动设计,计算方法和过程参考教材，注意指导书有关说明。,1.高速级齿轮传动,2.低速级齿轮传动,两级传动计算完成后，将计算结果报老师,审查,。,五、装配草图设计,主要数据准备：,1.各传动零件的主要尺寸；,2.由电动机型号，确定电机轴直径大小、轴段长度；,3.联轴器型号，两端轴孔直径、孔宽及有关装配尺寸；,4.轴承类型；,第二章 减速传动装置设计,展开式二级圆柱齿轮减速器,减速器结构附图,设计内容通过画图确定轴及轴承的结构尺寸，找出轴的支点距离、轴上零件的力作用点，进而计算轴的强度及轴承寿命。设计步骤如下：,1.画出传动零件的中心线及轮廓线、机体内壁线以及机体对称线；,2.初步计算轴径并设计轴的结构；,3.定出轴的支点及轴上零件的力作用点；,4.进行轴的受力分析并画出力矩图；,5.校验轴和键的强度（只计算输入轴以及轴上面的键）；,6.验算滚动轴承寿命（只计算输入轴上的轴承）,。,第二章 减速传动装置设计,图中的,1,2,4,及,1,的含义和具体数值参见指导书,1.画出传动零件的中心线及轮廓线、机体内壁线以及机体对称线,第二章 减速传动装置设计,2.初步计算轴径并设计轴的结构,轴径的初步计算,公式中A在教材中查找，算出的轴径可根据结构需要，适当调整。,轴的结构设计,先在草稿中拟定结构方案，然后逐步确定轴的各段直径和长度，并初步确定滚动轴承类型及尺寸。相关内容需详细阅读教材和指导书。,这一过程需要,边画边算边改,。“三边工作法”,需注意的几点：轴肩高度、轴肩圆角大小、轴向长度、轴承润滑、轴承端盖形式、轴承座安装空间、轴外伸长度的确定等。,结构草图,六、装配图绘制,第二章 减速传动装置设计,在画好草图，结构尺寸计算和强度计算完成后，就绘制装配图。,按照制图教材的要求进行装配图绘制。,第三章 零件图测绘,在画好装配图，测绘由老师指定的零件。,按照制图教材的要求进行零件图绘制。,第四章 设计计算说明书,写设计计算说明书应注意以下几点：,1、按照规定的格式书写（包括字体大小等），见“说明书规范化要求”。,2、说明书有专门的封面（见“说明书样本”）。,3、说明书内容见“说明书内容要求”。,注：说明书手写，要求字迹清楚。,