喜歡這套資料就充值下載吧。。。資源目錄里展示的都可在線預(yù)覽哦。。。下載后都有，，請放心下載，，文件全都包含在內(nèi)，，【有疑問咨詢QQ:414951605 或 1304139763】
喜歡這套資料就充值下載吧。。。資源目錄里展示的都可在線預(yù)覽哦。。。下載后都有，，請放心下載，，文件全都包含在內(nèi)，，【有疑問咨詢QQ:414951605 或 1304139763】
編 號 無錫太湖學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 題目：80 系列微型風(fēng)冷活塞式壓縮機的設(shè)計 W80II 型 信 機 系 機 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè) 學(xué) 號： 0923105 學(xué)生姓名： 肖秋紅 指導(dǎo)教師： 俞萍（職稱：高級工程師 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文） 80 系列微型 風(fēng)冷活塞式壓縮機的設(shè)計 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研 究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計（論文）中特別加以 標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計（論文）不包含任 何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 機械 93 學(xué) 號： 0923105 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 無 錫 太 湖 學(xué) 院 信 機 系 機 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 任 務(wù) 書 一、題目及專題： 1、題目 80 系列微型風(fēng)冷活塞式壓縮機的設(shè)計 2、專題 二、課題來源及選題依據(jù) 80 系列微型風(fēng)冷活塞式壓縮機是風(fēng)冷單作用壓縮機，使用飛 濺的有霧進行潤滑，在食品、醫(yī)療、儀表等行業(yè)廣泛應(yīng)用。壓縮機 由三相異步電動機作為原動機，經(jīng)“V”型皮帶傳動，使曲軸作旋轉(zhuǎn) 運動，再通過連桿帶動活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)運動?？諝庥蛇M氣閥吸 入一級氣缸，壓縮后經(jīng)排氣閥進中間冷卻器后再經(jīng)二級氣缸壓縮后 進入儲氣罐。采用自動停機方式控制排氣壓力，壓縮機的冷卻主要 由兼作風(fēng) 扇的飛輪對氣缸及中間冷卻器進行強制對流換熱來保證。 三、本設(shè)計（論文或其他）應(yīng)達到的要求： 1、 根據(jù)設(shè)計參數(shù)進行壓縮機的熱、動力計算（主要包括缸徑的 確定，電動機功率計算及選型，壓縮機中的作用力的分析， 飛輪距的確定，慣性力和慣性力矩的平衡） ； II 2、繪制主機總圖及主要零件圖； 3、對壓縮機主要零件進行強度校核； 4、根據(jù)計算結(jié)果，確定壓縮機結(jié)構(gòu)尺寸，完成總裝圖； 5、查閱相關(guān)資料，完成畢業(yè)設(shè)計說明書一份，不少于 30 頁。 四、接受任務(wù)學(xué)生： 機械 93 班 姓名 肖秋紅 五、開始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設(shè)計（論文）指導(dǎo)（或顧問）： 指導(dǎo)教師簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 學(xué)科組組長研究所 所長簽名 系主任 簽名 2012 年 11 月 12 日 III 摘 要 活塞式壓縮機是一種容積式壓縮機，用來提高氣體壓力和傳送氣體，目前 廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)中，例如：石油、化工、冶金、輕功、紡織、及采礦等。因 此，氣體壓縮機是近代工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的通用機械。結(jié)合所學(xué)過的中小型 壓縮機，了解其基本結(jié)構(gòu)及其工作原理，重點掌握其結(jié)構(gòu)設(shè)計學(xué)會所含零部件 的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法及其強度校核方法，在設(shè)計過程中，理論聯(lián)系實際，最終了解 設(shè)計一個機械設(shè)備基本思想和方法。 W 型風(fēng)冷微型活塞式壓縮機主要用于工業(yè)中氣體壓縮，雖然其結(jié)構(gòu)有別于 其他壓縮機，但它們原理相似。因此可以根據(jù)已知的壓縮機類型，通過互相比 較進而進行設(shè)計。 整個設(shè)計過程包括整體總體結(jié)構(gòu)設(shè)計、熱力學(xué)的計算、初定相關(guān)零部件結(jié) 構(gòu)尺寸，然后借助 CAXA 等繪圖軟件，選定軸承等標(biāo)準(zhǔn)件，應(yīng)用強度理論對其進 行必要的強度校核以滿足實際的需要，最后確定壓縮機的輔助設(shè)備。 關(guān)鍵字：活塞式壓縮機；強度校核；行程容積；動力計算 IV Abstract The piston compressor is a positive displacement compressor used to increase the gas pressure and gas transmission, now widely used in industrial production, such as: petroleum, chemical, metallurgy, dodge, textile, and mining. Therefore, the gas compressor is indispensable in modern industrial production of general machinery. Combined with the small and medium-sized compressor, we understand the basic structure and how it works, focus on mastering the Society of structural design components contained in the structural design method and its strength check method, theory with practice in the design process, the final Learn basic ideas and methods of the design of a mechanical device. W-type air-cooled micro-piston compressor is mainly used for industry, gas compression, although its structure is different from other compressor, but they are similar in principle. Therefore it can be known according to the type of the compressor, by mutual comparison Further design. Throughout the design process, including overall design of the overall structure, thermodynamic calculations, an initial component structure size CAXA and other graphics software, and then with the selected bearings and other standard parts, application strength theory be necessary strength check to meet the actual need to finalize the compressor auxiliary equipment. Keywords: Piston compressor; Strength check; Stroke volume; Dynamic calculation VI 目 錄 摘 要 .III ABSTRACT.IV 目 錄 .V 1 緒論 .1 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 .1 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 .1 1.3 本課題應(yīng)達到的要求 .1 2 壓縮機總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 .2 2.1 設(shè)計原則及設(shè)計任務(wù) .2 2.2 結(jié)構(gòu)方案的選擇 .3 2.3 列數(shù)及級在列中的配置 .4 3 壓縮機熱力計算 .5 3.1 技術(shù)參數(shù) .5 3.2 熱力計算 .5 3.2.1 計算總壓力比 .5 3.2.2 壓縮機級數(shù)的確定 .5 3.2.3 壓力比分配 .5 3.2.4 計算容系數(shù) .5 3.2.5 確定壓力系數(shù) .6 3.2.6 確定溫度系數(shù) .6 3.2.7 計算泄漏系數(shù) .6 3.2.8 計算氣缸工作容積 .7 3.2.9 確定缸徑、行程及行程容積 .7 3.2.10 復(fù)算壓比或調(diào)整余隙容積 .8 3.2.11 計算各列最大的活塞力 .9 3.2.12 計算排氣溫度 .9 3.2.13 計算功率 .9 3.2.14 等溫功率 .10 4 動力計算 .11 4.1 已知數(shù)據(jù)整理 .11 4.2 動力計算 .11 4.2.1 計算活塞位移、速度、加速度 .11 4.2.2 氣體力的計算 .13 V 4.2.3 慣性力的計算 .17 4.2.4 切向力的計算及切向力曲線的繪制 .21 4.2.5 飛輪矩的確定 .23 5 主要零部件的分析設(shè)計 .26 5.1 氣缸部分的分析計算 .26 5.2 機身的設(shè)計 .28 5.2.1 機身材料 .28 5.2.2 主要尺寸確定 .29 5.3 連桿的設(shè)計 .29 5.3.1 概述 .29 5.3.2 連桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .29 5.3.3 桿身結(jié)構(gòu) .29 6 結(jié)論與展望 .33 6.1 結(jié)論 .33 6.2 不足之處及未來展望 .33 致 謝 .34 參考文獻 .35 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 0 1 緒論 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 壓縮機是一種輸送氣體和提高氣體壓力的機器，屬于將原動機的動力轉(zhuǎn)化 為氣體壓力能的工作機，它種類多、用途十分廣泛，如冶金、礦山、機械和國 防等，尤其在石油、化工生產(chǎn)中，壓縮機已成為必不可少的關(guān)鍵設(shè)備，由此可 見，壓縮機已成為國民經(jīng)濟各個部門中重要的通用機械。 壓縮機按壓縮氣體的原理不同可分為容積式和速度式兩大類。容積式壓縮 機是使氣體直接受壓，從而使氣體容積縮小、壓力提升。其特點是壓縮機 具有 容積可周期性變化的工作腔。按工作腔中運動元件不同，容積式壓縮機可分為 往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式兩種。動力式壓縮機是使氣體流動速度提高，然后通過擴壓元 件使速度能轉(zhuǎn)化為壓力能，與此同時氣體容積也相應(yīng)減小。其特點是壓縮機具 有驅(qū)使氣體獲得流動速度的葉輪。按工作腔中運動元件不同，動力式分為離心 式、軸流式、噴射式等。本設(shè)計采用容積式壓縮機。 壓縮氣體主要應(yīng)用與以下幾個方面： （1）作為動力：壓縮氣體驅(qū)動各種風(fēng)冷機械，風(fēng)冷工具，控制表及其自動 化裝置。 （2）氣體用于氣體制冷和氣體分離：空氣液化分離后，得到純氧、氮等。 （3）用來合成及聚合：如氮氫合成氨，氫、二氧化碳合成尿素等等。 （4）氣體輸送、氣瓶罐裝等等。 （5）用以油的加氫精制：如重油的輕化、潤滑油的加氫精制等等。 （6）天然氣燃料車的氣源提供。 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 近幾十年來，我國壓縮機制造業(yè)在引進國外技術(shù)，消化吸收和自主開發(fā)基 礎(chǔ)上，克服不少難關(guān)，取得重大突破，其中活塞式壓縮機已達到國際同類產(chǎn)品 的水平。今后壓縮機的發(fā)展前景不僅僅在于努力提高技術(shù)性能指標(biāo)，更應(yīng)著力 于應(yīng)用近代先進計算機技術(shù)進行性能模擬和優(yōu)化設(shè)計，促成最佳性能的系列化、 通用化、機組化和自動化，降低生產(chǎn)成本，完善輔助成套設(shè)備，擴大應(yīng)用領(lǐng)域， 提高綜合技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。 1.3 本課題應(yīng)達到的要求 本次設(shè)計的80系列風(fēng)冷活塞式微型壓縮機主要用于工業(yè)生產(chǎn)中，主要包括 三個方面：一是熱力計算，確定行程容積、最大活塞力、排氣溫度、功率和效 率等；二是動力計算，確定氣體力、綜合活塞力、飛輪矩等；三是連桿的計算， 確定連桿長度，大頭小頭尺寸。 80 系列微型風(fēng)冷活塞式壓縮機的設(shè)計W80II 型 1 2 壓縮機總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 2.1 設(shè)計原則及設(shè)計任務(wù) 排氣量：Q=0.4 /min；排氣壓力：P =1.25MPa；進氣壓力：3md P =0.1MPa；s 進氣溫度：T =20C；進氣相對濕度：=0.8；1 查書得 1 30 m=k 1.4 相對余隙容積的大小，很大程度上取決于氣缸上的布置方式，氣閥的結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)形式和級數(shù)，以及同一級次的行程缸徑比等。般 處于下列范圍： 低壓級：0.070.12 中壓級：0.090.14 高壓級：0.110.16 單作用式壓縮機，如果氣閥軸向地配置在氣缸蓋上，低壓級可小至 ；速短行程壓縮機，可高達 ；小型壓縮機的高壓07.4. 18.05. 級可達 。25 所以取 1=0.03:； 2=0.05 m1=1.1; m2=1.15 得 v1=1-1(z1/m1-1)=1-0.03(3.671/1.1-1)=0.932 (3.4) v2=1-2(z1/m2-1)=1-0.05(3.51/1.15-1)=0.901 (3.5) 3.2.5 確定壓力系數(shù) 根據(jù)進氣壓力接近于大氣壓力，取壓力系數(shù) ;98.01p 根據(jù)溫度系數(shù)與壓力比的關(guān)系，取溫度系數(shù) 。2 3.2.6 確定溫度系數(shù) 取 。97.0;.21TT 3.2.7 計算泄漏系數(shù) 表 3-3 泄漏系數(shù) 項目 相對泄漏數(shù) 級數(shù) 第一級 第二級 氣閥 一級 二級 0.02 0.03 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 續(xù)表 3-3 總相對泄漏量 0.05 0.07vl1 0.952 0.93 3.2.8 計算氣缸工作容積 (3.6)111ltpvhnQV 952.078.932.0854 6m (3.7)22212 1ltpvhTPnQV 93.07.193.067.308545 1m 3.2.9 確定缸徑、行程及行程容積 已 ，選取行程 S=60mm,得活塞平均速度in/850r (3.8)ssVm/7.136 一級氣缸直徑： (3.9)24SDVh m (3.10)071.511 s 活塞環(huán) 一級 二級 0.03 0.04 80 系列微型風(fēng)冷活塞式壓縮機的設(shè)計W80II 型 7 圓整后 ，圓整后實際行程容積mD801 3106.mVh 二級氣缸直徑： (3.11)422SVh (3.12)s0582.6.2 圓整后 ，圓整后實際行程容積 。mD602 3217.mVh 3.2.10 復(fù)算壓比或調(diào)整余隙容積 氣缸直徑圓整后如其他參數(shù)不變，則壓力比分配便改變，若忽略壓力比 改變后對容積系數(shù)的影響，則壓力比的改變可認(rèn)為與活塞有效面積改變成比例。 表 3-4 圓整前、后總的活塞有效面積如下表 氣缸直徑 活塞有效面積 級次 D（cm） （m 2DAi ） 前 后 前 后 0.077 0.080 0.0093 0.010 0.0582 0.060 0.0053 0.0057 由于一級缸徑圓整變大使一級排氣壓力要反比例降低，降低率 930.1.01 由于二級缸徑圓整變大使二級排氣壓力要反比例降低，降低率 2.57.02 一級壓力比變?yōu)?(3.13)17.36.93121 相應(yīng)地二級壓力比變?yōu)?(3.14)05.42.0.21 也可以用調(diào)整相對余隙的方法，維持壓力比不變，即因第一級缸直徑變大了， 相對余隙容積也相應(yīng)變大了，使吸進的氣量不變。由此可得 (3.15)867.01.932.01 Avii 一級新的相對余隙容積： 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 (3.16) 059.167.381. mviO 二級新容積系數(shù)： (3.17) 83.05.90.22Ar 二級新相對余隙容積 0.055 (3.18)15.3 8 本計算中取調(diào)整相對余隙容積。 3.2.11 計算各列最大的活塞力 取進、排氣相對壓力損失： 075.1s167.0d 482 52 氣缸內(nèi)實際進、排氣壓力 Ps =（1-0.075 ） 10 Pd =（1+0.167） 3.67 10 =0.9251515 10 N/M =4.25105 N/M252 Ps =（1-0.048） 3.67 Pd =（1+0.105）2 502 510. =3.494 =13.8125/1MN 25/10MN 軸側(cè)和蓋側(cè)活塞面積分別為： 2551 /103.8.4mnPsd 2 4925/1036.m 最大活塞力 第一級： NPsdAF3511 10.)( （3.19） 第二級： sP35212 9.36.057.)( （3.20） 3.2.12 計算排氣溫度 取壓縮指數(shù) n =1.35 ； n =1.41 2 排氣溫度 80 系列微型風(fēng)冷活塞式壓縮機的設(shè)計W80II 型 9 Td =T Td =T11n 212n 35.16729 4.16735.40 （3.21） （3.22）K.40 K 3.2.13 計算功率 （3.23）1)(16011 nnvsi VPnN kw38.1 1)24.0(67.35.06.7.05 35. （3.24） 1)(16020221 nhvsi nVPnN kw21. 1)53.0(.4.7.83.05 8 4. 總的指示功率 kwNi 5.21. 取機械效率 9.0m 軸功率 KWZ87. 52 電動機的功率余度取 10%，則電動機取 4kw。確定電動機型號為 Y112M-2, 轉(zhuǎn)速為 2890r/min。 3.2.14 等溫功率 各級等溫壓縮功率 kwllPnsN nnhvsi 963.07.063.87.106560111 （3.25） （3.26）.l.3.7.385521i 總的等溫指示功率 kwNis 9231609 等溫指示效率 %.7.21is 等溫軸效率 7.430is 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 4 動力計算 4.1 已知數(shù)據(jù)整理 表 4-1 已知數(shù)據(jù) 級 數(shù) II活 塞 面 積 （ m2） A0.10.5710.510.5P1j . .42sj 0.9253.910.5P2j .415.4dj .283.8溫 度 吸 入 oc017.5k2.9340.排 出 oc17.5157.k40.430.相 對 余 隙 容 積 .59.72行 程 （ m） s 60m余 隙 容 積 折 合 行 程 （ m） s 0=3.544.32指 示 功 率 （ kw） Ni 1.81.軸 功 率 kw 3kw 80 系列微型風(fēng)冷活塞式壓縮機的設(shè)計W80II 型 11 4.2 動力計算 4.2.1 計算活塞位移、速度、加速度 srn/97.836052 （4.1） 1.97.3.r （4.2） smv /47.23.80.2 取徑長比： 41 位移 )sin1()cos( 2xrXg （4.3） )cos(16)cs(03. 速度 2inirv （4.4） )si81(i69.2 加速度 2cora （4.5） )s41(7.23 表 4-2 活塞位移、速度、加速度 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 曲 柄 轉(zhuǎn) 曲 柄 角 度 活 塞 位 移 x（ m） 活 塞 速 度 v(m/s)活 塞 加 速 度 a(m/s2)0o 00396.84151.27.8620730o 4961235.44510.167960o 78268.057525.3.74190 o 726-59.371541.26.412820o 7820-4.13553.091.5167920o 620-5.16559.3.52179680 o 600-8.19559.23-1.5179620o 6 -5.553.09-1.516792240o 478120-48. 續(xù)表 4-1 80 系列微型風(fēng)冷活塞式壓縮機的設(shè)計W80II 型 13 曲 柄 轉(zhuǎn) 曲 柄 角 度 活 塞 位 移 x（ m） 活 塞 速 度 v(m/s)活 塞 加 速 度 a(m/s2)25o 41.26-2.4-12.870375675937285o 2.-2.410.30178689515o 0.6-2.167.304916235445 o 1.27-0.880.793600 364 4.2.2 氣體力的計算 （1）各級氣體力 膨脹過程： mjdjxSP)(0 （4.6） 進氣過程： sj （4.7） 壓縮過程： mjsjXSP)(0 （4.8） 排氣過程： dj （4.9） 本機屬于微型壓縮機，取 ， ， 是活塞位移，1.1m15.2jx 為代表余隙容積的當(dāng)量行程， （ -相對余隙容積）用運動計算中各點的s0 位移值。因為本機為單作用活塞，所以只需將蓋側(cè)列入計算。 （2）氣體力 gjjgjAp （4.10） 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 表 4-3 I 級蓋側(cè)氣體力表 80 系列微型風(fēng)冷活塞式壓縮機的設(shè)計W80II 型 15 曲 軸 轉(zhuǎn) 角 活 塞 位 移 膨 脹 過 程 進 氣 過 程 壓 縮 過 程 排 氣 過 程 氣 體 力 xg(min)Pj=sPj=dPgj=-*Agj004.28 4280151.27305 -35304960.925 924510. -560780.925 927525.3 -590 70.925 921541.26 -520780.925 9213553.09 -50620.925 9216559.3 -580600.925 9219559.23 0.94 -840206 7 97 553.09 1.04 -10424047815.26 1.3 -130270375 58 58852. 2.01 -20130178 75 75150.6 4.28-42803049451.27 4.28-4280 3600 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 I 級： NpddAPF 351028.4.0167.3).01()1( （4.11） psd 359.).()( （4.12） 圖 4.1 I 級蓋側(cè)氣體力 80 系列微型風(fēng)冷活塞式壓縮機的設(shè)計W80II 型 17 表 4-4 II 級蓋側(cè)氣體力表曲 軸 轉(zhuǎn) 角 活 塞 位 移 膨 脹 過 程 進 氣 過 程 壓 縮 過 程 排 氣 過 程 氣 體 力xg(min) Pj=s Pj=dPgj=-*Agj0013.8 781.151.270.27 -54304.963.49 19.64510. . -.60 7.83.49 19.67525.3. -.90.73.49 19.61541.26. -.207.83.49 19.613553.09. -.06.23.49 19.616559.3. -.80603.49 19.6 19559.23 3.54-207.8206. .67 91.553.09 3.91-28.724047.81 4. 456.5.26 .93-2810.2703.75 5. 36852. 7.48-42.3017.8 10.65791.150.6 13.8-8. 304.9 . 71.451.27 13.8-8.3600 . 71. 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 II 級： NAPFpdd 35107.80.18.3)105.()1( （4.13） psd 359.67.)4.()( （4.14） 圖 4.2 II 級蓋側(cè)氣體力 4.2.3 慣性力的計算 往復(fù)慣性力： 6193521067385m 旋轉(zhuǎn)慣性力： g 80 系列微型風(fēng)冷活塞式壓縮機的設(shè)計W80II 型 19 表 4-5 慣性力表 曲柄轉(zhuǎn)角 活塞加速度 復(fù)位慣性力 I=m as5.1旋轉(zhuǎn)慣性力 21wmIr A（ m/s ）2I 級 II 級 I 級 II 級 0 396.84 368.46 368.46 -44.64 -44.64 15 380.79 353.56 353.56 -44.64 -44.64 30 235 218.2 218.2 -44.64 -44.64 45 0167.95 155.9 155.9 -44.64 -44.64 60 89.05 82.68 82.68 -44.64 -44.64 75 010.05 9.33 9.33 -44.64 -44.64 90 -59.37 -55.13 -55.13 -44.64 -44.64 105 0-112.88 -104.81 -104.81 -44.64 -44.64 120 -148.4 -137.8 -137.8 -44.64 -44.64 135 0-167.92 -155.9 -155.9 -44.64 -44.64 150 -175.97 -163.39 -163.39 -44.64 -44.64 165 0-177.96 -165.24 -165.24 -44.64 -44.64 180 -178.10 -165.36 -165.36 -44.64 -44.64 195 0-177.96 -165.24 -165.24 -44.64 -44.64 210 -115.97 -163.39 -163.39 -44.64 -44.64 225 0-167.92 -155.9 -155.9 -44.64 -44.64 240 -148.4 -137.8 -137.8 -44.64 -44.64 255 0-122.88 -104.81 -104.81 -44.64 -44.64 270 -55.6 -55.13 -55.13 -44.64 -44.64 285 0+99.3 9.33 9.33 -44.64 -44.64 300 83.68 82.68 52.68 -44.64 -44.64 315 0155.9 155.9 155.9 -44.64 -44.64 330 218.2 218.2 218.2 -44.64 -44.64 345 0353.56 353.56 353.56 -44.64 -44.64 360 368.46 368.46 368.46 -44.64 -44.64 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 20 表 4-6 綜合活塞力圖曲 柄 轉(zhuǎn) 角 I級 I級 氣 體 力 往 復(fù) 慣 性 力 摩 擦 力 綜 合 活 塞 力 氣 體 力 往 復(fù) 慣 性 力 摩 擦 力 綜 合 活 塞 力0-4280368.4-109.6-4021.-781.368.4109.6-712.8415355965455030-9218.2-109.6-81.4-19.6218.109.6-18345559759945.60-9282.6-109.6-51.92-19.682.6109.6-20187559307939.7 90-92-5.1-09.6-189.3-19.6-5.109.6-2156315504840480.20-92-137.-109.6-172.-19.6-137.109.6-239135559905557.10-92-163.-109.6-17.-19.6-13.910.6-24916555249845246.80-92-16.3-109.6-1.6-19.6-1.36109.6-25195405242420785249.6420-97-163.9-10.6-1.9-91.-63.910.6-238 510453052871549.240-137.8-109.6-187.4-56.-37.8109.6-27015130452281010434.5270-58-5.13-09.6-174.3-63-5.3109.6-278520192042.943.830-7582.6-109.6-76.9-579182.6109.6-512154201594238.5978.430-828.-109.6-17.-71218.109.6-631454203564038.35672.4 360-88.4-109.6-21.-718.4109.6-18 80 系列微型風(fēng)冷活塞式壓縮機的設(shè)計W80II 型 21 圖 4.3 I 級綜合活塞力圖 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 22 圖 4.4 II 級綜合活塞力圖 4.2.4 切向力的計算及切向力曲線的繪制 切向力計算公式： )sin12(sinpFT （4.15） 80 系列微型風(fēng)冷活塞式壓縮機的設(shè)計W80II 型 23 表 4-7 切向力圖曲 柄 轉(zhuǎn) 角 I級 I級 總 切 向 力0o 0 0015-243.8-3869.4-5913.630o 1060574845-72.3-16.3-201.760o 942087595675-1058.7-16.4-321.90 o 9325346015-1024.-198.-37.820o 863964251135-24.-183.2-80.0o 310565799564165-7.-21.-78.80 o 0 00195617.5165.31782.620o 89780516.54219.638.7240o 380 04016951574.6312.67.8270 o 3950469851897.3527.2.30o 204648635915 .510.324.830o 127245397453.71.3610.360 o 0 0 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 24 圖 4.5 總切向力曲線 4.2.5 飛輪矩的確定 平均切向力： 16.473 251Tim （4.16） 阻力矩： rMy0. （4.17） 驅(qū)動力矩： mdTr3.1 （4.18） 80 系列微型風(fēng)冷活塞式壓縮機的設(shè)計W80II 型 25 表 4-7 驅(qū)動力矩與阻力矩計算 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 26 曲 柄 轉(zhuǎn) 角 總 切 向 力 平 均 切 向 力 阻 力 矩 My驅(qū) 動 力 矩 Md00473.16014.98.26-5913.6 -17.39480548473.16514.98.78-201.7 -72.016105956473.16814.98.3-321. -96.5157460473.16738114.98 .83-37.8 -90.24209251473.1675114.98.36-80. -4.2629564473.16870514.98.8-78. -2.363140473.16014.98.1782.6 53.48360473.1672614.98 .92538.7 10.44140169473.1625714.98.57.8 140.9347150469473.165714.98.92. 162.5236359473.1690714.98.24.8 18.46576397473.1693214.98 .0210. .768 473.16014.98 80 系列微型風(fēng)冷活塞式壓縮機的設(shè)計W80II 型 27 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 250 0 0. 52 1. 05 1. 57 2. 09 2. 62 3. 14 3. 66 4. 19 4. 71 5. 23 5. 76 6. 28 阻 力 矩 My 驅(qū) 動 力 矩 Md 圖 4.6 阻力矩驅(qū)動力矩圖 2max7593251mf 長度比例： 160ls （4.19） 面積比例： 02.54.0pl （4.20） 7.max0fL （4.21） 飛輪轉(zhuǎn)動慣量： 222 /806.50.36mkgnGD （4.22） 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 28 5 主要零部件的分析設(shè)計 空氣壓縮機的主要零部位包括工作部件包括工作部位和運動部位,工作部位 的作用是用來構(gòu)成工作容積和防止氣體泄漏，他有氣缸、氣閥、活塞組件、活 塞桿。運動部件用來傳輸動力，它包括曲軸、連桿、十字頭。 5.1 氣缸部分的分析計算 氣缸是活塞式壓縮機中的組成壓縮容積的主要部分。根據(jù)壓縮機所達到壓 力，排氣量，壓縮機的結(jié)構(gòu)方案，壓縮氣體的種類，制造氣缸的材料以及制造 廠的習(xí)慣等條件，氣缸的結(jié)構(gòu)可以有各種各樣的形式。氣缸結(jié)構(gòu)如下圖 5.1： 圖 5.1 氣缸 設(shè)計氣缸的要點是： （1）應(yīng)具有足夠的強度和剛度。工作表面具有良好的耐磨性。 （2）要具有良好的冷卻，在有油潤滑的氣缸中，工作表面應(yīng)有良好的潤滑狀態(tài)。 （3）盡可能減少氣缸內(nèi)的余隙容積和氣體阻力。 80 系列微型風(fēng)冷活塞式壓縮機的設(shè)計W80II 型 29 （4）結(jié)合部分的連接和密封要可靠。 （5）要有良好的制造工藝性和裝拆方便。 （6）氣缸直徑和閥座安裝孔等尺寸應(yīng)符合“三化”要求。 氣缸中孔的內(nèi)圓表面為氣缸的工作表面，供活塞在其中往復(fù)運動，并保持 滑動部位的氣密性，以形成所需的壓縮容積。為了保證活塞對氣缸表面的可靠 密封，必須將活塞環(huán)運動時掃過的氣缸工作表面精密加工，對內(nèi)徑 D 300mm 氣 缸，可按 H7 級精密加工，表面粗糙度 =0.4 ，本設(shè)計及如此。工作表面的aRm 長度應(yīng)滿足這樣的要求：及活塞在內(nèi)外止點位置時，相應(yīng)的最外一道能超出工 作表面 1-2mm,以避免形成凸邊或積垢。 根據(jù)內(nèi)壓容器壁厚計算公式，氣缸壁厚按下式估算： ctipDP2 （5.1） 式中： 計算厚度， mm； -計算壓力， Mpa;CP 焊接接頭系數(shù) 為設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力Mpatt165 氣缸壁厚度計算結(jié)果見表 5-1 厚度附加量?。篶=1mm( )則名義厚度 結(jié)果見下表。1,021c,cn 表 5-1 各級氣缸壁厚的計算結(jié)果 級數(shù) 計算壓力 （Mpa ）cP氣缸壁厚 （m） 名義厚度 )(mn I 級 708.4 21.dcmpDPcti38.1708.456.c3.211 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 30 II 級 18.5 3.2dcPmpDcti47.18.5.0163mc47.0132 5.2 機身的設(shè)計 機身供放置曲軸、連桿等零件以及其他輔助設(shè)備；它一段連接氣缸，另一 端固結(jié)于基礎(chǔ)或底座上。因為機身中置有曲軸又呈箱型故也稱曲軸箱。如下圖 所示： 圖 5.2 曲軸箱 機身的結(jié)構(gòu)形式取決于壓縮機的形式，可分為對置式、一般臥式、立式、 角度式等，本設(shè)計為角度式。 微型壓縮機為結(jié)構(gòu)簡單起見，對機身的要求如下： 80 系列微型風(fēng)冷活塞式壓縮機的設(shè)計W80II 型 31 （1）足夠的強度和剛度，尤其是剛度更為重要； （2）易于拆裝運動零部件； （3）結(jié)構(gòu)力求簡單，各壁面與肋條設(shè)置應(yīng)符合力學(xué)要求； （4）底腳法蘭邊與主軸承中線間距離應(yīng)盡量小。 5.2.1 機身材料 因為是微型壓縮機，為了減輕重量，所以采用 HT200。 5.2.2 主要尺寸確定 (1)氣缸之間選取 W 型布局，角度為 60。 (2)機身的主軸承軸線高度 H 的確定：H 值得確定要考慮機體須有足夠的 剛度，機器對總高度的要求及軸線下部機體容積貯油多少。一般可根據(jù)主軸頸 直徑 d 或主軸承孔座直徑 d 來確定，H=（22.5） d=133mm。 (3) 在機身受力方向增加筋條保證機身的剛度，本設(shè)計機身壁厚取 8mm. (4)在上油位時，連桿和曲軸上曲拐都不能浸到油中，下油位時保證油針還 有 10mm 還浸在油里面，所以油標(biāo)到中心軸的高度：h=85mm。 (5)放油孔應(yīng)設(shè)計在箱體的最低點，保證油能夠放干凈。 5.3 連桿的設(shè)計 5.3.1 概述 連桿式壓縮機運動機構(gòu)中主要零件之一。其任務(wù)是與曲軸一起將輸入壓縮 機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為活塞的往復(fù)運動。如下圖所示： 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 32 圖 5.3 連桿 其端面與活塞銷相連，稱為小頭；另一端與曲軸箱相連，稱為大頭；中間 部分稱為桿身。 5.3.2 連桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計 連桿的結(jié)構(gòu)分類：形式連桿 閉式連桿大頭組合式連桿主副連桿。 本設(shè)計采用形式連桿，如圖 5-1 所示，大頭是剖分的。裝配時置于曲柄銷上后， 用連桿螺栓緊固大頭。 5.3.3 桿身結(jié)構(gòu) 1、桿身截面形狀 連桿是一個受壓桿載荷的零件，桿身截面形狀決定于桿身的載荷情況和 形成工藝。本設(shè)計的桿身截面形狀是工字型截面，如下圖所示： 圖 5.4 桿身截面形狀 工字型截面大軸處在連桿擺動的平面內(nèi)，使連桿材料利用合理。 80 系列微型風(fēng)冷活塞式壓縮機的設(shè)計W80II 型 33 （1）桿身中間截面尺寸 (5.2)4max10)45.26.(Fdm 8.76. 02.1 4 為桿身間截面面積的當(dāng)量直徑(m)。md (2)截面高度 。H 2、小頭結(jié)構(gòu) （1）結(jié)構(gòu) 現(xiàn)代壓縮機連桿小頭多采用環(huán)形的整體結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)簡單制造方 便，工作時應(yīng)力分布比小頭剖分式均勻，材料利用率高。 小頭襯套的潤滑方式有兩種：靠從連桿體鉆孔輸送過來的潤滑 油 進行壓力潤滑 在小頭上方開有集油孔槽，承接曲軸箱中飛濺的油 霧進 行潤滑，匯集的潤滑油可通過襯套上開的油槽和油孔來分配。本 設(shè)計采 用的是第二種潤滑方式。 （2）連桿小頭最小截面的確定 截面 C-C 面積 (5.3)2174.5)0.8()0.185( mAAmc 2 （3）受力分析 連桿小頭應(yīng)力如圖所示： 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 34 圖 5.5 連桿小頭受力分析圖 小頭外緣 13 處及其桿身過渡 56 處拉伸應(yīng)力較大；小頭內(nèi)孔 處 的拉伸應(yīng)力也比較嚴(yán)重。所以小頭設(shè)計應(yīng)于 5、6 處，即小頭與桿4 身的過 渡部位適當(dāng)加強，如圖 5-4 所示，圖 b 是圖 a 的改進，圖 d 是圖 c 的改進。 a b c d 圖 5.6 連桿小頭設(shè)計比較圖 3、大頭結(jié)構(gòu) （1）結(jié)構(gòu) 大頭為整體式的特點是不要連接件，結(jié)構(gòu)簡單，強度提高，而且尺 80 系列微型風(fēng)冷活塞式壓縮機的設(shè)計W80II 型 35 寸也可以縮小。本設(shè)計因為是鋁制材料連桿，不用大小軸瓦，直接在連 桿大、小頭孔內(nèi)制出油槽，連桿大頭鍛有擊油桿，實現(xiàn)飛濺潤滑。 （2）剖分方式 剖分式連桿大頭有兩種切口形式：平切口和斜切口。 斜切口的優(yōu)點是大頭安裝方便；缺點是制造麻煩，且受拉伸負(fù)荷時 情況欠佳。本設(shè)計采用平切口式。 （3）結(jié)構(gòu)尺寸及應(yīng)力集中 為了提高連桿大頭結(jié)構(gòu)的剛度和緊湊性，連桿大頭的尺寸按下 述 方法選取：連桿螺栓孔之間的距離 應(yīng)盡量小，一般 l , ，D 為曲柄銷直徑。Dl)1.24(m50 連桿大頭上螺栓的支撐高度為 ，對大頭體的剛度和強度影響較 2l 大， 值一般不小于（ 1.21.6）D， 。2l l502 大頭蓋截面尺寸，A-A 截面面積 mAA)60.138( 74.29. 45 B-B 截面面積 。為了減少應(yīng)力集中，20).130(AAmB 連桿大頭各處形狀都應(yīng)圓滑，特別是螺栓頭或螺母支承面到桿身或大 頭 蓋的過渡處，都必須避免尖角。 （4）大頭蓋 為了提高大頭蓋的結(jié)構(gòu)剛度，大頭蓋中部截面用工字型截面與加強 肋時剛度最好。 4、連桿在機器中的定位 （1）大頭定位：這時在連桿大頭端面與曲柄銷的配合端面，采用較小 的配合間隙 0.2 0.5mm，同時在小頭端面與銷座端面間，則取較大間隙 25mm。大頭定位連桿可能受偏心負(fù)荷。 （2）小頭定位：這時在連桿小頭端面與曲柄銷的配合端面，采用較小 的配合間隙 0.2 0.5mm，同時在小頭端面與銷座端面間，則取較大間隙 25mm。 本設(shè)計為了減小軸向長度，所以采用小頭定位。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 36 6 結(jié)論與展望 6.1 結(jié)論 本設(shè)計的是 80 系類微型壓縮機，其結(jié)構(gòu)形式為角度式（W 型）壓縮機。確 定電動機型號為 Y112M-2,轉(zhuǎn)速為 2890r/min，功率為 4Kw。本次設(shè)計的內(nèi)容重 點包括：動力計算、熱力計算以及曲軸的平衡計算、校核。該活塞式壓縮機由 三相異步電機驅(qū)動，機組通過曲軸連桿機構(gòu)，使旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)榛钊本€運動， 完成吸氣、壓縮、排氣過程，將電動機的機械能充分轉(zhuǎn)換成氣體的壓力能。 通過這幾次的實踐與設(shè)計，利用 EXCLE 進行大量的計算，最終確定綜合活 塞力和飛輪矩，通過參考書對壓縮機重要部件進行受力分析及校核，通過本次 設(shè)計收獲很多，我擺脫了單純的理論知識學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實際設(shè)計的結(jié)合鍛煉了 我的綜合運用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，解決實際工程問題的能力，同時也提高我 查閱文獻資料、設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)范以及 CAXA 制圖軟件等其他專業(yè)能力水平， 而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能 力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到 了不同程度的提升，使我認(rèn)識到，想要成為一名成功的設(shè)計者，細(xì)節(jié)確定成敗。 6.2 不足之處及未來展望 本次設(shè)計，使我發(fā)現(xiàn)自身的不足之處，由于專業(yè)知識水平和實踐環(huán)境的局 限，在零件設(shè)計方面有所欠缺，通過其中氣缸的氣體力問題，綜合活塞力中如 何考慮摩擦力等都存在一定的問題，使我完全有所提高。所以，僅僅掌握書本 上的知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有結(jié)合實際情況運用于實踐，這樣才能更深地了解 和掌握知識。我們要在工作中不斷的積累經(jīng)驗，學(xué)以致用?，F(xiàn)在我們學(xué)到的知 識很局限，知識面很狹窄，以后還要不斷地提高自己。同時我們要不斷地向別 人學(xué)習(xí)，尤其要多向老師請教，到了社會上后，還要多向師傅請教，他們可以 讓我們少走彎路，同時讓我們知道更多優(yōu)秀的設(shè)計理念。創(chuàng)新設(shè)計在我們以后 的工作中至關(guān)重要，所以從現(xiàn)在開始一定要有意識的鍛煉和培養(yǎng)自己在這方面 能力，為以后工作打好基礎(chǔ)。 80 系列微型風(fēng)冷活塞式壓縮機的設(shè)計W80II 型 37 致 謝 時間過得很快，一眨眼畢業(yè)設(shè)計已接近尾聲，感謝這次畢業(yè)設(shè)計，讓我得 到了很大的提高。本次設(shè)計我總結(jié)了大學(xué)四年的知識，溫故了過去同時展望了 未來，為我的大學(xué)生活畫上的圓滿的句號。 在此特別感謝俞萍老師，對我精心的指導(dǎo)和不厭其煩的解惑授意，俞老師 淵博的專業(yè)知識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，對我影響深遠(yuǎn)，在 俞老師的幫助下，不僅使我樹立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法， 還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。此外我還要感謝和我畢業(yè)設(shè)計 一組的同學(xué)們，我們共同探討畢業(yè)設(shè)計中遇到的難題，以此共同努力，共同進 步。感謝無錫太湖學(xué)院給予我的這次機會。最后，我再次向俞老師以及對本設(shè) 計提供幫助的同學(xué)表示最誠摯的謝意。祝老師們身體健康，桃李滿天下。祝同 學(xué)們學(xué)業(yè)有成，工作順利。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 38 參考文獻 1 郁永章.活塞式壓縮機.西安：機械工業(yè)出版社，1994 ：300-305 ，95，101. 2 郁永章.容積式壓縮機設(shè)計手冊.北京：機械工業(yè)出版社， 2000.10. 3吳宗澤.機械設(shè)計.北京：中央廣播電視大學(xué)出版社，1998 . 4周開勤.機械零件手冊.4 版.北京：高等教育出版社， 1994. 5吳宗澤,羅圣國.機械設(shè)計課程設(shè)計手冊（第二版）M.北京：高等教育出版社， 1999.6:42-66. 6高慎琴.化工機器.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1992.5：48-55. 7 樓宇新.化工機械制造工藝與安裝修理.北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 1984.6：212-251 . 8張承翼、李春英主編.化工工程制圖-機械制圖.北京：化工工業(yè)出版社， 1994.5. 9張涵.化工機器.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.6：103-118. 10 譚天思、李偉.過程工程原理.北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2004.7：125-163 . 11 Hiram E. Grand. Jigs and Fixtures-Non-standard Clamping DevicesM. Mc Graw-Hill, Inc. U. S. A.1967 :111-218. 12 J. C. Miao.G. L. Chen. X. . Lai, et al.Review of dynamic issues in micro-end-milling. Int, J. Adv.Manuf. TechnolM.2007:127-191. 13 Hehn Anton H. Fluid Power Troubleshooting M. New York：Marcel Dekker, INC,1984:45-67. 14 Hindhede I ,vffe. Machine Design Fundamentals: A Practical Approach. New York: Wiley, 1983:56-77. 15 Orlov P. Fundamentals of Machine Design. Moscow: Mir Pub. ,1987:54-67. 16 Sors L. Fatigue Design Of Machine Components. Oxford: Pergamon Press, 1971:55-90.