泥浆泵是钻探设备的重要构成,在石油钻井行业应用非常广泛。随着深井和超深井的出现,对大功率和高压力泥浆泵的需求也变得越来越大。然而,随着大功率泥浆泵在条件严峻的作业平台上工作,其工况也越恶劣,泥浆泵工作的可靠性和结构的合理性问题也就亟待解决。泥浆泵动力端以曲柄连杆机构驱动的较多,其工作的可靠性和尺寸参数的合理性决定了整个泥浆泵工作的可靠性和泥浆泵整体的体积及重量。本文针对保证泥浆泵动力端结构力学性能的同时进行概率有限元可靠性分析和尺寸参数优化,以实现市场对高压大功率泥浆泵的需求。主要研究内容如下:1)根据泥浆泵工作原理,将泥浆泵动力端简化为曲柄连杆模型,运用刚体平面运动学理论对动力端进行运动特性分析,并结合实际参数对曲柄连杆机构进行受力分析。通过MATLAB得到模型中各构件吸排液过程中运动特性曲线和受力曲线。2)采用三维实体造型软件Pro/E建立泥浆泵动力端各零件三维模型,并导入有限元分析软件ANSYS中,结合动力端受力分析进行静力学有限元分析,得到各分析对象在最严峻工况下的应力。3)考虑动力端部分零部件为柔性体,利用ANSYS对柔性体模态分析并柔性化后导入装配好的ADAMS中进行刚柔耦合动力学仿真,得到动力端各柔性体的动应力。4)以有限元软件ANSYS的概率设计求解器为平台,对具有材料、尺寸和载荷随机性的连杆进行概率有限元可靠性分析,得到连杆工作的可靠度为0.9765。5)针对连杆概率有限元可靠性分析的结果和连杆尺寸的不合理,在连杆尺寸公差范围内进行以尺寸参数为设计变量、最大应力为状态变量、体积最小为目标函数的尺寸参数优化,得到优化后的体积减小了420mm~3,且其应力减小了4.93MPa。