*在第3-5步中均要有公式推导、结果检验.
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5
图为游梁式有杆泵采油井的 系统组成，它是以抽油机、 抽油杆和抽油泵“三抽”设备 为主的有杆抽油系统。其工 作过程是：由动力机经传动 皮带将高速的旋转运动传递 给减速箱，经三轴二级减速 后，再由曲柄连杆机构将旋 转运动变为游梁的上、下摆 动，挂在驴头上的悬绳器通 过抽油杆带动抽油泵柱塞做 上、下往复运动，从而将原 油抽汲至地面。
由(2)得
θ2
=
arctan
M N
(5)
* ( θ2 在第一、二象限内变化, 当N>0,
在 第 一 象 限 , N<0, 在 第 二 象 限 ,
N=0, θ2 = π / 2. )
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SE = (γ 0 − γ ) A
(6)
D2
C
式中，
γ0
γ
0
=
arccos
C2
+
K 2 − (R 2CK
* 要求算出各运 动副反力的合力 的大小及方向.
曲柄的受力
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由上述列出的九个方程可导出
R32x =
R32 y =
R43x =
R43 y =
R21x =
R21y = R41x = R41y =
TN =
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注意事项
课程设计结束时(第16周星期一 上午)，应将手写说明书与草稿交给 指导教师，没有草稿者不予评分；
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D2
C ψ
o2
A
P D1
θ
B2
K
Φ
H
R
o1
S
I
B1
异相型游梁抽油机
连杆机构两极限位置图
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1）、抽油机总体传动方案的设计
构思一个合理的传动系统。它可将电机 的高速转动（980 转/分）变换为抽油杆的低 速往复移动（12 冲/分）。在构思机械传动 方案时，应较为合理地分配减速装置的传动 比，
③曲柄与游梁后臂长度比值通常取 R / C = 0.45 →
ψ
o2
A
④检验最小传动角是否不小于
θ
（实际计算表明，此参考值有时需突破！P） D1 Φ
θ
H
B2
K
R
o1
S
I
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B1
11
（2）需确定：R，P，C，K（尺度综合）
θ 分析：知S, 以及上面的关系式，可求出
(2)速度分析
就式（2）对时间求导得
连杆角速度 ω2 =
(7)
游梁角速度 ω3 =
(8)
悬点速度
vE =
(9)
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17
(3)加速度分析
就式(7),(8),(9)进一步对时间求导得
连杆角加速度
ε2 =
游梁角加速度
ε3 =
悬点加速度
aE =
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(10)
(11) (12)
R 32 y
τ
C
3
r3
R 43 y
θ3 A
O2
R43 x
3
R32 x , R32 y , R43 x , R43 y .
R 32 y D
游梁的受力
R32x
W
r2
R21 y
Q2
r1 TN 1
B
R
R21 x
R41 x
τ1
O1
θ 1 Q1
R41 y
P2
θ2
R21x
B R21 y
连杆的受力
*W的力臂 恒为A。
asinθ3 + bcosθ3 = c （3）
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式中，
a=
b=
c=
式（3）的解为
θ3 = 2 arctan a ±
a2 + b2 − c2 b+c
（4）
* 式中的正负号由机构的安装模式确定.
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P sin θ 2 = H + C sin θ3 − R sin θ1 = M P cosθ 2 = I + C cosθ3 − R cosθ1 = N
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题目. 偏置复合平衡抽油机的分析与综合
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DC
o2 A
P
Φ
K H
B
R o1
I
游梁式抽油机
B1
异相型游梁式抽油机
R---曲柄 P---连杆 C---游梁后臂 A---游梁前臂 201I3---1-1--两17 机架间的水平距离 H----两机架间的垂直距离
S SE
18
(4) 受力分析
D
θ3
τ3
2
Q3
Q2
θ2 4
1
B
O2 3
τ1
θ Q1 1
O1
抽油机承受的外力
Q1, Q2 , Q3的向径分别为 r1, r2 , r3.
τ1 ,τ 3为平衡相位角.
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W 为悬点载荷.
W
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R 32 x
∗ 待求参数为 : TN , R41 x , R41 y , R21 x , R21 y , Q3
绘出整体的机械系统的传动示意图。
2013-11-17电机————中间机构——抽油杆
10
2）抽油机连杆机构的尺度综合
（1）给定条件
确定机构几何参数时可参考以下建议： （行程大时取大值，反之取小值）；
①游梁摆角通常取
ψ = 450 → 570
（行 程大时取大值，反之取小值）；
②前后游梁长度比值通常取
D2 A / C = 1 → 1.75
3）抽油机连杆机构的运动分析
（1）位置分析
G GGG P = K +C−R
（1）
即
P sinθ2 = H + C sinθ3 − R sinθ1 = M
C
θ3
o2
P
A
y θ2 K
Φ H
P cosθ2 = I + C cosθ3 − R cosθ1 = N
（2）
R θ1
o1
I
x SE S
平方后相加可整理得
抽油机连杆机构的分析与综合
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3
三. 课程设计完成后应提交的资料
课程设计说明书一份,其内容包括: (1)设计题目(含设计条件和要求); (2)机构传动系统方案的确定（绘出机构
传动方案简图电机————抽油杆); (3)主体机构尺度综合的方法和计算结果;
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4
(4)运动分析的方法和计算结果； (5)动力分析的方法和计算结果; (6)对课程设计进行总结; (7)主要参考文献; (8)附件(计算程序等).
+
P)2
P θ
γ
D1
B2
K
R
γ
=
3π
2
− Φ −θ3
o1
I
B1
θ3
A
o2
Φ
H
S
SE
抽油机连杆机构的两个极限位置
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P sin θ 2 = H + C sin θ 3 − R sin θ 1 = M P cos θ 2 = I + C cos θ 3 − R cos θ 1 = N
机械原理课程设计
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1
一. 课程设计的目的
1、结合一个简单的机械系统，综合 运用所学知识，使学生受到确定运动方 案的初步训练。
2、要对方案中某些机构进行分析设 计。通过设计进一步提高学生利用技术资 料、运算和绘图的能力，增强学生运用计 算机的能力。
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2
二.课程设计题目
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机原课程设计指导教师安排
班级 机械11001班 机械11002班 机械11003班 机械11004班 机械11005班 机械11006班
指导老师
联系电话
汪建华、魏巍
13886638091（汪）、 13797284671（魏）
冯进、张先勇
13972397709（冯）、 13797418101（张）
M
B1
O1
B2
θ P+R
P−R
D1
K
D2
ψC
注意: 1)为后偏置;
O2
2)需检验计算结果是否 满足限制条件.
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袁新梅
13707212054
陈义厚、郭登明
13508619971（陈）、 13807210014（郭）
王鹏、王利成
13687168440（王鹏） 、 13872282169（王）
周传喜
13207277186
机20械13-1111-0107 7班
周传喜
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(1) 尺度综合方法之一
先假定一个C(C/)值, 然后按给定行程速比系 数设计铰链四杆机构的 方法对该机构进行综合, 求得其余各杆的长度 R/,P/,K/,再将各杆长度 同时放大K/K/倍即可.
ψ = S ⋅ 180 Aπ
A / C = 1 → 1.75
M
S
IC
β1 β2 ψ
o2
β3
A
P D1
Φ
R / C = 0.45 → 0.5 B2 θ K H
P 计算出 β1 β2
R
o1