游梁式摇块机构抽油机的运动及动力性能分析

抽油机载荷的波动性是造成电动机效率降低和轴功率过高的最主要原因,也直接导致了抽油机能耗过高。根据游梁结构和摇块机构,设计了新型游梁式摇块机构抽油机的传动机构,使抽油机的载荷曲线呈微小波动形态,提高了电动机效率,降低了电动机的轴功率,实现了抽油机的高效节能。建立了传动机构的运动和动力学数学模型,以MATLAB优化工具箱为平台,对传动机构进行全参数优化设计,并以实际载荷工况对抽油机的性能和节能效果进行了对比分析。     

六自由度柔性精密传动与定位平台的静态特性分析

基于柔顺机构学、机械原理和空间机构学,设计了由压电陶瓷驱动器驱动的六自由度柔性精密定位平台。利用伪刚体法和虚功原理对平台进行静力学分析,得到了沿X、Y、Z轴移动,绕X、Y轴摆动和绕Z轴转动6个自由度的静态刚度及运动特性,利用APDL对定位平台的结构进行优化,得到了平台6个方向运动的最大行程。对定位平台进行有限元仿真,并通过搭建的实验平台进行测试,将实验结果与理论结果和仿真结果进行对比分析,验证了理论模型的正确性及平台结构的合理性。     

行星齿轮连杆式长冲程抽油机机构尺寸优化与性能仿真

设计了一种新型长冲程抽油机，该机采用曲柄连杆机构换向，并由行星轮系增程。建立了悬点运动规律与动力性能仿真的数学模型，同时建立了抽油机机构尺寸的优化设计方法。仿真分析结果表明，该新型抽油机具有优越的动力性能，曲柄轴转矩波动小，基本消除了负转矩，曲柄轴最大转矩约下降35％，装机功率约下降40％，节能效果在25％以上。     

曲柄导杆式六杆机构抽油机设计计算

普通异步电动机的输出转矩基本恒定不变,而抽油机曲柄轴净转矩确是交变载荷,两者的载荷特性无法达到"和谐"的匹配,直接导致抽油机运行效率低下、能耗增高。利用游梁结构和导杆机构设计的曲柄导杆式六杆机构抽油机,实现了曲柄轴净转矩曲线呈小波动形态变化,大大提高了电动机的负荷率和电动机功率利用率,实现了抽油机节能降耗。根据设计方案,建立了导杆式六杆机构抽油机在复合平衡方式下的运动和动力学模型,并以Matlab优化工具箱为平台,对设计方案进行全参数优化设计,以实际载荷工况对导杆式六杆机构抽油机节能效果进行了对比分析。     

基于Pro/E的多轴传动设计与分析

多轴传动设计的优化对于提高组合机床和自动化流水线等机械装备的设计质量和设计效率具有重要意义。首先分析了两种常用的多轴传动系统的基本结构和工作原理,接着介绍了Pro/En-gineer软件在曲拐多轴传动系统设计各个过程中的应用,包括多轴传动数字化虚拟样机的创建、系统运动机构简化模型的创建、主要运动件的运动分析以及系统关键零件的优化设计。验证了传统设计方法与先进设计手段的结合可以提高多轴传动设计的质量和效率,降低开发成本。     

机械双摆头中的蜗轮蜗杆消隙结构

正双摆头又称叉型铣头、五轴头,可完成主轴旋转运动及A、C轴的连续摆动。A、C轴摆动运动及机床的X、Y、Z轴的直线运动,构成机床的五坐标运动。以双坐标摆动主轴头为例,其主轴传动是以齿轮传动的结构形式实现,A、C轴的传动以蜗轮蜗杆的方式实现,这种风格的主轴头体可以实现大转矩切削,但各个坐标的摆动速度及主轴的旋转速度往往由于结构的限制,不能做到非常理想,在黑金属加工方面就具有明显的优势,这种结构也是传统的结构方式。国外专业头体生产厂家及各个有能力设计生产的主机厂家已经非常成熟,并且已经大量     

35型齿轮长环形齿条抽油机传动机构力学分析

针对目前电潜泵深井开采存在作业周期短、能耗高等问题,以适用于深井开采的一种新型35型抽油机为研究对象,对其齿轮-长环形齿条传动机构进行了力学分析。建立了传动机构换向过程的力学模型,获得了换向过程中齿轮长环形齿条的受力变化规律;采用Adams对抽油机运行过程进行了动力学仿真,研究了传动机构及多组滚轮在抽油机整个运行过程中的动力学特性,并分析了动力对抽油机运行状态的影响。结果表明,换向过程中传动机构受力随齿轮位置发生变化;上下冲程过程中长环形齿条受力大小和方向不同;齿条箱存在绕自身x轴、y轴、z轴翻转的状况;气平衡配重7 t为抽油机最优配重。研究结果可为该抽油机零部件的进一步改进优化提供理论参考。     

曲柄轴净扭矩趋近直线形态的抽油机传动机构研究

普通电动机输出扭矩基本恒定,而抽油机曲柄轴净扭矩是交变载荷,两者的载荷特性无法达到"柔性"匹配,导致抽油机运行效率低下、能耗增高。利用游梁结构和导杆机构设计的游梁式六杆机构,实现了曲柄轴净扭矩曲线趋近于直线形态,提高了电动机的功率利用率,实现了抽油机节能降耗。根据设计方案,建立游梁式六杆机构运动和动力学模型,分析影响曲柄轴净扭矩曲线形态的主要因素,并以MATLAB优化工具箱为平台,对设计方案进行全参数优化设计,以实际载荷工况对游梁式六杆机构抽油机节能效果进行对比分析。     

基于自动前后调整算法的多目标液压支架优化设计

支撑掩护式液压支架四连杆的设计是一个多参数、多目标复杂耦合的作用过程，其性能主要取决于四连杆机构处于最高位置时杆件角度以及各杆件长度。构建了四连杆机构梁端点实际轨迹偏差量与各杆件长度及其角度的数学模型，利用层次分析法计算四连杆机构的多目标函数中各目标函数的权重。基于自动前后调整算法(Automated Forward/Backward Tuning, AFBT)进行求解，仿真得到了四连杆机构最优杆长及其角度参数组合。通过ADAMS运动学仿真得到了梁端点实际轨迹偏差量，最大仅为56 mm。基于优化算法，可控制整体仿真时间小于0.1 s,有效提高四连杆机构的设计效率。该模型为液压支架四连杆机构的设计提供了理论基础，研究结果对四连杆的设计有实际参考价值。     

基于矩阵算法的平面四连杆机构的优化

平面四连杆机构是工程上广泛应用的传动机构。由于MATLAB对循环的执行效率很低,故在对平面四连杆机构的运动进行了分析之后,决定采用矩阵算法对四连杆进行优化,并与for循环算法进行对比。结果表明:矩阵算法大大提高了执行效率,克服了MATLAB对循环的执行效率低的缺陷,如将矩阵算法运用到复杂循环优化计算中必将大大提高工作效率。