本文關(guān)鍵詞： 非圓齒輪 換向機構(gòu) 修形 運動學(xué)分析 有限元分析 優(yōu)化　出處：《鄭州大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：換向機構(gòu)是抽油機的重要組成部分之一。目前,立式抽油機的換向方式主要有機械換向和電機換向,其中機械換向以鏈傳動換向機構(gòu)為主,該換向方式存在現(xiàn)場維護難度較大,換向架鏈條壽命短以及換向沖擊載荷大等問題;而電機換向方式成本高且有待于提高換向系統(tǒng)的壽命和可靠性。本課題前期研究人員結(jié)合不完全齒輪間歇傳動與非圓齒輪變速傳動的特點,設(shè)計了一種新型不完全非圓齒輪換向機構(gòu),能實現(xiàn)輸入軸連續(xù)恒轉(zhuǎn)速,輸出軸周期性地勻加速—勻速—勻減速的正反轉(zhuǎn)運動,本文在前期研究工作的基礎(chǔ)上進行了以下研究:(1)通過改變輸出軸的位置和是否在中間傳動軸上加支撐軸承,設(shè)計了3種不完全非圓齒輪換向機構(gòu)模型,并綜合對比分析各種方案的優(yōu)缺點,最后選擇適合工程實際應(yīng)用的最佳方案;以抽油桿行程為依據(jù),確定非圓齒輪機構(gòu)輸入軸速度時采用曲線積分法,能準確滿足輸出行程要求。(2)分析非圓齒輪換向機構(gòu)工作過程并根據(jù)不完全非圓齒輪齒廓的結(jié)構(gòu)特點,分析換向時不完全齒輪首齒進入嚙合與末齒退出嚙合的過程;根據(jù)理論轉(zhuǎn)角關(guān)系,得到換向時輪齒發(fā)生干涉的位置,在保證非圓齒輪換向機構(gòu)能正常工作的前提下,對主動非圓齒輪首齒提出兩種修形方法。(3)利用Solidworks對非圓齒輪換向機構(gòu)進行實體建模,分別將主動非圓齒輪首齒兩種修形方法的三維模型導(dǎo)入動力學(xué)分析軟件ADAMS,進行運動學(xué)分析并得到各齒輪及軸的位移、速度、加速度和接觸力曲線圖,對比不同修形方法的曲線圖得到最佳修形方法;確定輪齒最大沖擊力,為以后齒根最大彎曲應(yīng)力分析及輪齒優(yōu)化提供基礎(chǔ)。(4)利用ANSYS有限元分析軟件對輸出齒輪軸、主動非圓齒輪首齒和末齒進行有限元靜力學(xué)分析,得到應(yīng)力應(yīng)變分布云圖,并根據(jù)分析結(jié)果對非圓齒輪進行參數(shù)優(yōu)化,對優(yōu)化后的輪齒進行強度校核,檢查其是否滿足彎曲疲勞強度條件,優(yōu)化后的換向機構(gòu)不僅能滿足疲勞強度要求還減小了機構(gòu)整體尺寸,對工程實際意義重大。
[Abstract]:The reversing mechanism is one of the important parts of pumping unit. At present, the commutating mode of vertical pumping unit mainly includes mechanical commutation and motor commutation, in which the mechanical commutation mechanism is mainly chain drive commutator. The commutation mode has some problems, such as the difficulty of field maintenance, the short life of commutator chain and the large impact load of commutator. The commutation mode of the motor has high cost and needs to improve the life and reliability of the commutator system. This paper combines the characteristics of intermittent transmission of incomplete gear and non-circular gear transmission. A new type of incomplete non-circular gear reversing mechanism is designed, which can realize the continuous constant speed of the input shaft and the positive and inverse motion of the output shaft with periodic and uniform acceleration, uniform speed and even deceleration. In this paper, based on the previous research work, the following research is carried out: 1) by changing the position of the output shaft and whether to add support bearing to the middle drive shaft, three models of incomplete non-circular gear reversing mechanism are designed. The advantages and disadvantages of various schemes are compared and analyzed synthetically. Finally, the best scheme suitable for the practical application of the project is selected. According to the stroke of sucker rod, the curve integral method is used to determine the velocity of input shaft of non-circular gear mechanism. It can accurately meet the requirement of output stroke.) analyzing the working process of non-circular gear reversing mechanism and according to the structural characteristics of incomplete non-circular gear tooth profile. This paper analyzes the process of the incomplete gear headgear entering the meshing and the final gear exiting the meshing when reversing. According to the theoretical angle relation, the position of gear interference is obtained, and the non-circular gear commutating mechanism can work normally. This paper presents two modification methods for the headgear of the active non-circular gear. (3) using Solidworks to model the reversing mechanism of the non-circular gear. The 3D model of the two modification methods for the head teeth of the active non-circular gear was imported into the dynamic analysis software Adams to analyze the kinematics and obtain the displacement, velocity, acceleration and contact force curves of each gear and its shaft. The optimum modification method is obtained by comparing the curves of different modification methods. Determine the maximum impact force of the gear teeth, provide a basis for the analysis of the maximum bending stress of the tooth root and the optimization of the gear teeth. 4) use the ANSYS finite element analysis software to analyze the output gear shaft. The stress and strain distribution cloud diagram is obtained by finite element statics analysis of the first and final teeth of the non-circular active gear. According to the analysis results, the parameters of the non-circular gear are optimized, and the strength of the optimized gear tooth is checked. The optimized reversing mechanism can not only meet the fatigue strength requirements but also reduce the overall size of the mechanism, which is of great significance to engineering practice.
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TE933.1

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉桂鳳;劉昊宇;;新型非圓齒輪計算與加工[J];煉油與化工;2006年04期

2 江敦金;非圓齒輪的嚙合檢驗與齒形檢驗[J];工具技術(shù);1984年10期

3 范洪云;;非圓齒輪的研制(Ⅰ)[J];陜西科技大學(xué)學(xué)報;1987年02期

4 劉昌祺;陳立群;;非圓齒輪的數(shù)控加工[J];陜西科技大學(xué)學(xué)報;1990年03期

5 賈寶賢;非圓齒輪的特點與應(yīng)用[J];黑龍江礦業(yè)學(xué)院學(xué)報;1994年02期

6 陳惠賢,姚運萍,趙妙霞,蔣鈞鈞;非圓齒輪綜合測量方法的研究[J];機械研究與應(yīng)用;1999年02期

7 喬志剛;化學(xué)蝕劑法加工非圓齒輪的方法[J];煤礦機械;2005年05期

8 張遵連,馬樂加,楊國顯;數(shù)控非圓齒輪機床的使用[J];機床;1976年03期

9 呂永雄;胡慶章;;加工等螺旋角錐度銑刀非圓齒輪的設(shè)計[J];機械工人冷加工技術(shù)資料;1978年12期

10 楊蔭廬;;非圓齒輪在冶金機械上的應(yīng)用——兼論哈爾頓輥式飛剪的速度同步機構(gòu)[J];武鋼技術(shù);1981年04期

相關(guān)會議論文 前2條

1 張建峰;周娜;張義民;;非圓齒輪的精確建模與非線性分析[A];科學(xué)發(fā)展與社會責(zé)任（A卷）——第五屆沈陽科學(xué)學(xué)術(shù)年會文集[C];2008年

2 俞高紅;錢孟波;趙勻;武傳宇;;偏心齒輪-非圓齒輪行星系分插機構(gòu)的機理與運動分析[A];走中國特色農(nóng)業(yè)機械化道路——中國農(nóng)業(yè)機械學(xué)會2008年學(xué)術(shù)年會論文集（下冊）[C];2008年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 王亞洲;非圓齒輪數(shù)控滾切加工誤差分析研究[D];蘭州理工大學(xué);2013年

2 田芳勇;非圓齒輪數(shù)控滾切加工理論與自動編程系統(tǒng)研究[D];蘭州理工大學(xué);2012年

3 趙雄;二階非圓齒輪行星輪系缽苗移栽機取苗機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計與試驗研究[D];浙江理工大學(xué);2014年

4 孫靜;主動扭矩平衡裝置與減速器的集成設(shè)計[D];北京交通大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 李芳;立式抽油機非圓齒輪換向機構(gòu)建模與優(yōu)化[D];鄭州大學(xué);2017年

2 劉浩;非圓齒輪制造誤差分析及補償方法研究[D];蘭州理工大學(xué);2013年

3 張白鴿;非圓齒輪傳動及其在篩分機構(gòu)上的應(yīng)用[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué);2015年

4 單艷珍;單個非圓齒輪測量的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

5 呂程;回轉(zhuǎn)式全自動玉米缽苗移栽機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[D];東北農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

6 高雯雯;基于全齒測量的非圓齒輪誤差分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

7 葉永松;基于多函數(shù)分傳動比假設(shè)的旋轉(zhuǎn)式分插機構(gòu)求解[D];浙江理工大學(xué);2016年

8 章慧成;蝸線型非圓齒輪參數(shù)化設(shè)計與虛擬加工技術(shù)研究[D];蘭州理工大學(xué);2016年

9 姚鳳偉;基于IPC和FPGA的滾齒加工運動控制系統(tǒng)研究[D];蘭州理工大學(xué);2016年

10 張慶飛;蝸線型非圓齒輪誤差分析及坐標(biāo)測量方法研究[D];蘭州理工大學(xué);2016年

，

本文編號：1445023