2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、<p><b>  目錄</b></p><p>  摘要 …………………………………………………………………………………………… 1</p><p>  關(guān)鍵詞 ……………………………………………………………………………………………1</p><p>  第一部分 前言 ………………………………………………………………………………

2、… 1</p><p>  第二部分 設(shè)計要點 …………………………………………………………………………… 1</p><p>  第三部分 熱力計算 …………………………………………………………………………… 1§1設(shè)計的原始數(shù)據(jù) …………………………………………………………………………… 2 </p><p>  §2熱力計算 …………………

3、………………………………………………………………… 2</p><p>  3.2.1結(jié)構(gòu)型式及方案選擇 ………………………………………………………………… 2</p><p>  3.2.2 名義壓力比 …………………………………………………………………………… 2</p><p>  3.2.3 名義排氣溫度 ……………………………………………………………………

4、…… 2</p><p>  3.2.4 計算與排氣量有關(guān)的各種系數(shù) ……………………………………………………… 2</p><p>  3.2.5 計算氣缸行程容積 …………………………………………………………………… 3</p><p>  3.2.6 求取氣缸直徑 ………………………………………………………………………… 3</p><p&

5、gt;  3.2.7 圓整缸徑后復(fù)算氣缸容積 …………………………………………………………… 3</p><p>  3.2.8 復(fù)算排氣量 …………………………………………………………………………… 3</p><p>  3.2.9 考慮壓力損失后實際排氣壓力及壓縮終了溫度 …………………………………… 3</p><p>  3.2.10 計算最大活塞力 …

6、………………………………………………………………… 4</p><p>  3.2.11 計算指示功率………………………………………………………………………… 4</p><p>  3.2.12 所需軸功率 ………………………………………………………………………… 4</p><p>  3.2.13 電動機(jī)功率 ……………………………………………………………

7、…………… 4</p><p>  3.2.14 等溫效率 …………………………………………………………………………… 4</p><p>  3.2.15 容積比能 …………………………………………………………………………… 5</p><p>  第四部分 簧片閥設(shè)計 ………………………………………………………………………… 5</p><

8、;p>  §1 氣閥的主要構(gòu)成 ………………………………………………………………………… 6</p><p>  §2 設(shè)計的已知參數(shù) ………………………………………………………………………… 6</p><p>  §3 結(jié)構(gòu)設(shè)計 ………………………………………………………………………………… 6</p><p>  §

9、;4 簧片閥主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 …………………………………………………………… 7</p><p>  4.4.1 確定閥片特征參數(shù) ………………………………………………………………… 7</p><p>  4.4.2 校核進(jìn)氣閥閥隙馬赫數(shù) ……………………………………………………… 10</p><p>  4.4.3 閥片厚度的確定 …………………………………

10、……………………………… 10</p><p>  第五部分 結(jié)束語 ……………………………………………………………………………… 11</p><p>  第六部分 參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………… 12</p><p>  摘要:活塞式壓縮機(jī)廣泛應(yīng)用于機(jī)械、冶制、制冷、國防、化工等工業(yè)部門.用途廣泛,品種繁多,因而保證其運轉(zhuǎn)可

11、靠性、提高經(jīng)濟(jì)性就至關(guān)重要.本文主要介紹應(yīng)用現(xiàn)代化設(shè)計理論和方法來優(yōu)化簧片閥,借助AutoCAD實現(xiàn)簧片閥的設(shè)計無紙化以及簧片閥的計算過程. 通過優(yōu)化設(shè)計,基本達(dá)到氣閥阻力損失小,即控制在壓縮機(jī)指示功率的(6~12)%范圍內(nèi);使用壽命長;噪聲低;運動質(zhì)量輕;結(jié)構(gòu)簡單、成本低、制造方便、易于維護(hù)等優(yōu)點;更為重要的是余隙容積小.因為是微型空壓機(jī),而其一般為單級壓縮,余隙容積大小特別重要,直接影響壓縮機(jī)的容積效率.此設(shè)計就使余隙容積嚴(yán)格控制在

12、氣缸工作容積的(2.5~4)%左右.</p><p>  關(guān)鍵詞:空壓機(jī)、簧片閥、優(yōu)化、氣缸</p><p><b>  一、前言</b></p><p>  氣閥是活塞式壓縮機(jī)中的關(guān)鍵部件,又是易損件之一,它的好壞影響壓縮機(jī)排氣量和功率消耗以及運行可靠性.一個好的氣閥既要有高的壽命,又要有高的效率.</p><p> 

13、 氣閥的效率問題,主要指機(jī)器在正常運轉(zhuǎn)時,產(chǎn)生的流動阻力損失.在設(shè)計較好的氣閥中,流動阻力損失約為壓縮機(jī)指示功率的(4~8)%,而設(shè)計不好的氣閥,其流動阻力損失可以高達(dá)指示功率的(15~20)%.減少流動阻力損失的主要方法是增加氣閥的有效流通面積,以降低氣體流經(jīng)氣閥是的流速,因為流動阻力損失是和速度的平方成正比的.但是,增加有效通流面積,將受到機(jī)器結(jié)構(gòu)和氣閥壽命的限制.例如:升程不能太高,否則壽命顯著下降.此外,在計算的有效通流面積較大

14、情況下,有時因閥片開、啟不合理,使實際的通流面積小于計算值,造成附加的流動阻力損失.這一附加的阻力損失,有時甚至?xí)_(dá)到驚人的程度.</p><p>  應(yīng)用現(xiàn)代化設(shè)計理論和方法來改進(jìn)和提高機(jī)械零件與系統(tǒng)的設(shè)計質(zhì)量、降低成本、縮短開發(fā)周期、增強(qiáng)產(chǎn)品的競爭能力已被各國證明是非常有效的途徑.本設(shè)計基于現(xiàn)代設(shè)計方法中最活躍的分支之一—機(jī)械優(yōu)化設(shè)計,使得機(jī)械零件及系統(tǒng)設(shè)計更為合理和實用.</p><p&

15、gt;<b>  二、總體設(shè)計思路</b></p><p>  1.首先按氣缸尺寸及氣缸總的結(jié)構(gòu),選用或設(shè)計簧片閥的結(jié)構(gòu)型式,完成氣閥的平面布置,確實吸、排氣閥的閥孔數(shù)目、閥孔直徑、閥片的幾何形狀等.</p><p>  2.確定簧片閥的主要參數(shù).如升程、閥座通道面積、間隙通道面積、閥片幾何尺寸、閥片厚度及閥片剛性系數(shù)等.其中有些參數(shù)對簧片閥的經(jīng)濟(jì)性及壽命影響較大,必

16、須在簧片閥設(shè)計時先確定下來.此些稱為簧片閥的主要結(jié)構(gòu)參數(shù).它們是:閥隙馬赫數(shù)M、升程h、閥片剛性系數(shù)及閥片厚度等.</p><p><b>  三、簧片閥設(shè)計計算</b></p><p> ?。ㄒ唬┰O(shè)計的原始數(shù)據(jù)</p><p><b>  排氣量 </b></p><p>  進(jìn)氣壓力

17、 (絕對壓力) </p><p><b>  進(jìn)氣溫度 </b></p><p>  排氣壓力 (絕對壓力)</p><p><b> ?。ǘ崃τ嬎?lt;/b></p><p>  1. 結(jié)構(gòu)型式及方案選擇</p><p>  因為是動力用微、小型空氣壓縮

18、機(jī),故可采用單級壓縮,采用以排氣量為的氣缸為準(zhǔn)雙缸單作用風(fēng)冷V型可為.圖1-1為方案示意圖.采用異步電動機(jī)直接驅(qū)動(皮帶輪連接),電動機(jī)轉(zhuǎn)速取. </p><p>  圖1-1 控制容積選取示例 </p><p><b>  2. 名義壓力比</b></p><p><b>  3.名義排氣溫度</b></p>

19、;<p>  考慮到微小型壓縮機(jī)的熱交換條件及單作用高壓力比條件下的泄漏情況,取壓縮過程指數(shù) ,計算排氣溫度</p><p>  4.計算由排氣量有關(guān)的各種系數(shù)</p><p><b> ?。?)進(jìn)氣系數(shù)</b></p><p><b>  計算容積系數(shù),</b></p><p>  

20、取,按表選取得,計算得</p><p><b>  取壓力系數(shù) </b></p><p><b>  由圖取</b></p><p>  計算得 </p><p><b> ?。?)泄漏系數(shù)</b></p><p>  5

21、.計算氣缸行程容積</p><p><b>  6.求取氣缸直徑</b></p><p>  取活塞行程S=55 mm</p><p><b>  計算得活塞平均速度</b></p><p><b>  由式 知氣缸直徑</b></p><p><

22、b>  將缸圓整為</b></p><p>  7.圓整缸徑后復(fù)算氣缸容積</p><p><b>  8.復(fù)算排氣量</b></p><p>  9.考慮壓力損失后實際排氣壓力及壓縮終了溫度</p><p>  由圖查得、,故實際進(jìn)氣壓力</p><p><b>  

23、實際壓力比</b></p><p><b>  壓縮終了溫度</b></p><p>  10.計算最大活塞力 </p><p><b>  向軸行程</b></p><p><b>  向蓋行程</b></p><p>  其中為曲軸箱內(nèi)的

24、背壓力,按計</p><p><b>  11.計算指示功率</b></p><p><b>  按式</b></p><p><b>  這里</b></p><p><b>  取</b></p><p><b>  

25、12.所需軸功率</b></p><p><b>  取機(jī)械效率</b></p><p><b>  13.電動機(jī)功率</b></p><p>  取電動機(jī)儲備功率為軸功率的10%</p><p><b>  14.等溫效率</b></p><p

26、><b>  由式知等溫功率為</b></p><p><b>  應(yīng)為復(fù)算后排氣量</b></p><p><b>  等溫指示效率</b></p><p><b>  等溫軸效率</b></p><p><b>  15.容積比能<

27、;/b></p><p><b>  四、簧片閥設(shè)計</b></p><p>  壓縮機(jī)簧片閥基于數(shù)學(xué)建模的首要條件是:進(jìn)、排氣壓力為常量,并等于進(jìn)、排氣名義壓力、,即不考慮進(jìn)、排氣腔氣流壓力對于閥片運動規(guī)律的影響.</p><p>  氣閥是活塞式壓縮機(jī)中的關(guān)鍵部件,又是易損壞的部件之一。它的好壞影響壓縮機(jī)排氣量和功率消耗以及運行可靠性

28、。一個好的氣閥有高的壽命,又要有高的效率。簧片閥是其中之一.</p><p>  簧片閥一般適用于直徑小于100mm(最大氣缸直徑可到130mm)的微型空氣壓縮機(jī).</p><p> ?。ㄒ唬忾y的主要構(gòu)成</p><p>  氣閥的結(jié)構(gòu)如圖(2-1)所示,主要由閥座、閥片、彈簧和升程器四個零件組成.</p><p>  圖2-1 氣閥主要組

29、成部分</p><p>  1——閥座 2——閥片 3——彈簧 4——升程限制器</p><p>  閥座:它具有能被閥片覆蓋的氣流通道,是與閥片一起閉鎖進(jìn)氣(或排氣)通道,并承受氣缸內(nèi)外壓力差的零件.</p><p>  閥片:它是交替、地開啟與閥座通道的零件,通常制成片狀,故稱為閥片.</p><p>  彈簧:是氣閥關(guān)閉時

30、推動閥片落向閥座的零件,并在閥片開啟時,減少閥片撞擊升程器.對于簧片閥,閥片本身具有彈性,并起一定的彈簧作用,故有時合二為一.</p><p>  升程限制器:是限制閥片的升起高度,并往往作為承受彈簧的零件.</p><p>  (二)設(shè)計的已知數(shù)據(jù)</p><p>  一級氣缸直徑,二級氣缸直徑,行程S=55mm, </p><p><

31、;b>  , 機(jī)器轉(zhuǎn)速,</b></p><p>  進(jìn)氣壓力,排氣壓力(表壓)</p><p><b>  進(jìn)氣溫度</b></p><p><b> ?。ㄈ┙Y(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p>  結(jié)構(gòu)設(shè)計2V0.6/7型中壓微型空壓機(jī)氣缸為風(fēng)冷結(jié)構(gòu),氣缸蓋采用皇冠形結(jié)構(gòu).相應(yīng)進(jìn)

32、氣閥采用環(huán)形簧片閥,排氣閥采用圓弧工字形簧片閥。一級進(jìn)氣環(huán)形閥片的幾何形狀如圖2-2所示.因為一級氣缸直徑D1=90mm,閥片外徑為=88mm,閥片內(nèi)徑為=70mm,閥片寬度B=9mm,圖中陰影部線為閥片安裝后定位側(cè)翼,側(cè)翼邊離開中心線R與a=7.5mm,閥片小舌部落到氣缸相應(yīng)的凹槽中,起升程限制器作用.</p><p>  圖2-2 一級進(jìn)氣閥片幾何形狀</p><p>  圖2-3a為

33、閥板上進(jìn)氣閥孔的平面布置情況。以O(shè)Y為對稱軸,兩邊個布置9個進(jìn)氣閥孔,閥孔直徑1=6.5mm,閥孔中心分布在79mm的圓周上,相鄰兩閥孔中心線尺寸夾角為15°,即1=15°,2=30°,3=45°,4=60°(相對與OX軸).</p><p> ?。ㄋ模┗善y主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定</p><p>  圖2-3 一級進(jìn)氣閥片</p>

34、<p>  a)閥片上進(jìn)氣孔平面布置 b)閥片工作狀態(tài)</p><p>  1-閥板 2-閥片 3-氣缸</p><p><b>  確定閥片特征行程</b></p><p>  由圖2-3a可知,在OX軸上閥孔至OY軸的距離,最外端距離l=50mm,按幾何關(guān)系其余個閥孔在OX軸方向上投影均

35、可計算出.即</p><p><b>  (1-1)</b></p><p>  閥片工作時,個閥孔中心在OX軸方向上至側(cè)翼邊投影距離為(見圖2-3b):</p><p>  則 (1-2)</p><p>  在OX軸上,閥片對應(yīng)孔中心的升程高度定義為特征升程,OX軸外端撞到限制器的升程

36、高度定義為閥片的最大升程用表示.閥片開啟后彎形曲線近似用直線ob′代替.其余個閥孔中心的升程、…均可近似用指直角三角形的線段比例關(guān)系計算出.第個閥孔中心的升程高度表示為:</p><p><b>  (1-3)</b></p><p>  閥片最大升程 (1-4)</p><p>  閥片平均升程用下式計算</p>

37、;<p><b> ?。?-5)</b></p><p><b>  則閥隙通道面積為:</b></p><p><b>  (1-6)</b></p><p>  式中 Z—表示閥孔數(shù)目.</p><p>  任意選取的數(shù)值,在圖中查出相應(yīng)的流量系數(shù)為,

38、直接計算出的值.再按式(1-6)計算出閥隙通道面積及有效流通面積(),如表1-1第二數(shù)據(jù)作出的曲線如圖2-4所示.</p><p>  由圖可以看出,當(dāng)時,圖中線段近似為直線,當(dāng)</p><p><b>  圖2-4</b></p><p>  ,增長緩慢,變成曲線段.故選取,則</p><p>  用式(1-4)可計算

39、出閥片最大升程:</p><p><b>  圓整成,則</b></p><p>  用式(1-5)計算出閥片平均升程</p><p><b>  表1-1與計算表格</b></p><p>  對應(yīng)閥隙有效流通面積同式(1-6)計算</p><p><b>  按

40、式進(jìn)行校核:</b></p><p>  即 (1-7)</p><p>  也就是說,若閥孔為70mm,簧片閥可能設(shè)計的最大平均升程為2.5mm.</p><p><b>  因為,這里,故</b></p><p>  ,符合式

41、(1-7)的要求.</p><p>  閥片當(dāng)量撞擊速度為:</p><p>  當(dāng)量撞擊速度符合式的要求,說明閥片特征升程,與最大升程正確.</p><p>  2.校核進(jìn)氣閥閥隙平均馬赫數(shù)為:</p><p><b>  活塞平均速度</b></p><p><b>  活塞面積&l

42、t;/b></p><p><b>  則閥隙平均速度</b></p><p>  空氣的氣體常數(shù),絕熱指數(shù),一級氣缸進(jìn)氣溫度,則當(dāng)?shù)匾羲贋?lt;/p><p>  一般進(jìn)氣閥的閥隙平均馬赫數(shù)為:</p><p>  M的指數(shù)在推薦范圍內(nèi)().</p><p><b>  3.閥片厚度

43、的確定</b></p><p>  計算閥孔迎風(fēng)面積之和的等效面積</p><p>  閥片氣體推力計算,式中為各閥孔迎風(fēng)面積之和的等效面積.等效原則是按個閥孔氣體力對閥片固定端取鉅,與集中力對固定端取鉅相等(見圖2-3),即</p><p><b> ?。?-8)</b></p><p>  工程設(shè)計時,各

44、閥孔迎風(fēng)面積均近似按閥孔出口通道面積計算.這里,各閥孔直徑為,各閥孔迎風(fēng)面積均相等,用代替,則式(1-8)變成 (1-9)</p><p>  式(1-9)與比較,等效面積等于</p><p>  計算新設(shè)計閥片的剛性系數(shù)</p><p>  按工程設(shè)計要求,選取閥片推力系數(shù),按式計算閥片最大氣體推力:</p><p

45、>  按式,,的簡切范圍,選取,按式和計算閥片單位寬度上剛性系數(shù):</p><p>  由圖2-2可知,閥片在固定端實際寬度為閥片寬度B的兩倍,則新設(shè)計閥片總剛性系數(shù)為:</p><p>  按新設(shè)計閥片的幾何形狀和相同材質(zhì),任選取閥片厚度作為模型閥片,再用數(shù)學(xué)方法模擬測量閥片剛性系數(shù)的實驗裝置,模擬測出模型閥片剛性系數(shù).因為新設(shè)計閥片與模型閥片材質(zhì)相同、幾何形狀相同,具有,,,則按

46、式可以簡化計算出設(shè)計閥片厚度為:</p><p>  到此,進(jìn)氣閥片主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計計算完畢.</p><p><b>  五、結(jié)束語</b></p><p>  經(jīng)過一個月的努力,我終于將機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計做完了.在這次作業(yè)過程中,我遇到了許多困難,一遍又一遍的計算,一次又一次的設(shè)計方案修改這都暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足.剛開

47、始在簧片閥設(shè)計時,由于以前高等數(shù)學(xué)學(xué)的不扎實,對著那么多的機(jī)械設(shè)計優(yōu)化書里的數(shù)學(xué)知識,是看的一頭霧水,沮喪極了.后來,總算有些思緒,開始嘗試著用數(shù)學(xué)軟件LINDO去求解.但是,往往漏掉條件,使的偏差很大,令我非??鄲?后來在丁老師的指導(dǎo)下,我找到了問題所在之處,將之解決了.</p><p>  在此期間,我還得到了許多同學(xué)和老師的幫助.在此我要向他們表示最誠摯的謝意.丁素珍老師在我課程設(shè)計的過程給予全程指導(dǎo),在此

48、特向丁素珍老師表示感謝.</p><p>  盡管這次作業(yè)的時間是漫長的,過程是曲折的,但我的收獲還是很大的.不僅僅掌握了簧片閥的設(shè)計步驟與方法;也不僅僅對制圖有了更進(jìn)一步的掌握;LINDO和Auto CAD ,Word這些僅僅是工具軟件,熟練掌握也是必需的.對我來說,收獲最大的是方法和能力.那些分析和解決問題的方法與能力.在整個過程中,我發(fā)現(xiàn)像我們這些學(xué)生最最缺少的是經(jīng)驗,沒有感性的認(rèn)識,空有理論知識,有些東西

49、很可能與實際脫節(jié).總體來說,我覺得做這種類型的設(shè)計對我們的幫助還是很大的,它需要我們將學(xué)過的相關(guān)知識都系統(tǒng)地聯(lián)系起來,從中暴露出自身的不足,以待改進(jìn).有時候,一個人的力量是有限的,合眾人智慧,我相信我們的作品會更完美!</p><p><b>  參考文獻(xiàn): </b></p><p>  [1] 李立主編,《制冷空壓機(jī)》,中國商業(yè)出版社,1997</p>

50、<p>  [2] 蘇:M.N.弗廉克爾著,《活塞式空壓機(jī)》,化學(xué)工業(yè)出版社,1960</p><p>  [3] 成大先主編,《機(jī)械設(shè)計手冊》第四版,化學(xué)工業(yè)出版社,2002 </p><p>  [4] 國家機(jī)械工業(yè)委員會編,《氣體壓縮機(jī)產(chǎn)品樣本》,機(jī)械工業(yè)出版社,1989</p><p>  [5] 陳立德主編,《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》, 高等教育出版社,

51、2000年8月第一版</p><p>  [6] 陳立德主編,《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》,高等教育出版社,2000年8月第一版</p><p>  [7] 許毓潮主編,《機(jī)械設(shè)計與制造工藝簡明手冊》,中國電力出版社</p><p>  [8] 《活塞式壓縮機(jī)設(shè)計》編寫組編,《活塞式壓縮機(jī)設(shè)計》,機(jī)械工業(yè)出版社,1974年5月北京第一版</p><p&g

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