NO：15 冲程（米） 2.5 机械原理课程设计
冲次(次/分) 8 悬点额定载荷(10KN) 5 平衡方式 复合 CYJ 5-2.5-18F型游梁式抽油机连杆机构的分析与综合 极位夹角（度） 8 一：
设计题目及要求
1 设计题目：偏置曲柄平衡式游梁抽油机连杆机构的分析与综合
常用的游梁式抽油机如图1所示，其工作机构的示意图见图2。它由一曲柄摇杆机构O1BDO2和一绳轮机构串联而成。R、P、C、K分别为曲柄、连杆、游梁后臂（即摇杆）和机架的长度。游梁前臂长（即绳轮半径）为A，两固定铰链点的高差为H、水平距离为I，悬点冲程为S，机构的极位夹角为?。
C D o2 A P Φ KH
B R
o1I
S
SE B1 图1. 游梁式抽油机 图2. 抽油机连杆机构
2 设计要求包括：
1) 抽油机总体传动方案的设计
构思一个合理的传动系统。它可以将电机的高速转动（980转/分）变换为抽油杆的 低速往复移动（12冲/分）。在构思机构传动方案时，能较为合理地分配各部分的传动 比，最后在计算机上绘出机构传动示意图。 2) 抽油机连杆机构的尺度综合 根据给定的运动学参数（见附表），用解析法去顶机构各杆长度。
3） 油机连杆机构的运动分析
根据已给定的机构尺度参数及原动件转速，用解析法求出曲柄转角
?1从机构处于
下死点时起，沿转动方向每隔100计算一组运动参数，其中包括：各杆的角位置，角 速度，角加速度及悬点E的位置SE（以最低点为零点），速度VE和加速度aE，应 用计算机在同一幅图中绘出悬点的位移曲线，速度曲线和加速度曲线，并分析计算结 果的合理性。
二：
机构传动系统方案的确定
设曲柄转速为nW，电机转速为nM（传动方式由带传动和减速器组成，带传动选多契带传动，减速器选三级圆柱齿轮减速器）
已知抽油杆往复移动速度为12冲/min，即nW=12r/min 1， 分配总传动比
1） 计算总传动比
i总=nM/nW=980/12?81.667
2） 将总传动比分配到各级传动机构中（后级传动为前级传动的1.3-1.4倍，取 1.3）设V带传动比为iV，一级齿轮传动比为ic1，二级齿轮传动比为ic2,三级齿轮传动比为即
ic3 ①
ic1=1.3
iViic2=1.3
ic1 ②
ic3=1.3ic2 ③ i总=
i*i*i*ic3 ④
Vc1c2联立三式得
iV?3.3
c1?2.24 ic2?2.92ic3?3.79
机构传动简图见附图1：
三：
抽油机连杆机构的尺度综合： 1，给定条件（如表所示） B
o
B
2,需确定：R，P，C，K
（分析：知S，A可求出ψ，知I，H可求出K）
2D2?C o2P ?D1KΦ HIA S 1R B1O11K=
H22?I=3.4622?3.45?4.90m
I3.45?=arctan=arctan?44.90
3.46HS3?=arctan=arctan?47.120
3.45A 图解法求解过程：
假定C=2.5 以
B2?P?RP?RD1KD2o为顶点，铅垂线为角平分线。 2?CO2
作?DOD122=ψ ， 连接D1D2，
过D2作铅垂线垂直于D1D2。已知急回夹角θ=12度，
过D1作角使其等于90-θ=78度。
两线交于点E，以D1E为直径作圆，过点O作直线使其与圆相切于点O
21OO2=K。则可得P+R，P-R的长度。
1量取并计算得：P=3.6m R=0.9m?1m 成立 3.检验最小传动角：
??
min=arccos(
p?c?(k?r)2*p*cp?c?(k?r)2*p*c022222)=arccos
23.6?4.90?(4.90?0.9)2*3.6*2.5222?79.470
2max=arccos()=arccos
3.6?4.90?(4.90?0.9)2*3.6*2.522?142.68
0所以最小传动角为：
?=180?142.68=37.32＞36 min000即传动角符合要求。
经计算： 抽油杆尺度综合： R=0.9m P=3.6m C=2.5m K=4.90m
四，抽油杆连杆机构的运动分析 (1) 位置分析
?3????P?K?C?R即：
P y ?o1C ?o2A HPsin?2?H?Csin?3?Rsin?1?MPcos?2?I?Ccos?3?Rcos?1?N平方后相加整理得：
?2K1Ix asin?3?bcos?3?c
解得式中
a=2HC-2RCsin? b=2IC-2RCcos?
11 c=P2?(H2?R2?I2?C2)+2HRsin?+2IRcos?
11 验证：
设?=900 则a=2HC-2RCsin? =2*3.46*2.5-2*0.9*2.5*sin900?12.8
11b=2IC-2RCcos?=2*3.45*2.5-2*2.5*0.9*cos900?17.25
1
c=P2?(H2?R2?I2?C2)+2HRsin?+2IRcos?
11 =
3.62?(3.45?3.46?2.5?0.9)2222+2*3.46*0.9*sin900
+2*3.45*0.9*cos900?-13.24
取“+” ?=2arctana?3a2?b?c22=2arctan
b?c12.8?16.2517.25?13.24
=2arctan7.24?164.270 取“-” ?=2arctan
3a?a2?b?c22b?c??94.270
由900≤?≤2700 得 取+号 即 ?=2arctana?33
（正负号由机构的安装模式确定）
由：
a2?b?c22
b?cPsin?2?H?Csin?3?Rsin?1?MPcos?2?I?Ccos?3?Rcos?1?N得?=arctan(M/N)
2*?
2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，?=π/2
2
SE?(?0??)AC2?K2?(R?P)2?0?arccos2CK3???????32
2，速度分析
Psin?2?H?Csin?3?Rsin?1?MPcos?2?I?Ccos?3?Rcos?1?N就上式对时间求导得： 连杆角速度
Rsin(?2????)?Psin(???)13321
油梁角速度
?3?Rsin(???)?csin(???)21231
