v80系列微型風(fēng)冷活塞式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)論文[帶圖紙]

1、<p><b>　　無錫太湖學(xué)院</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　題目： 80系列V型風(fēng)冷活塞式 </p><p>　　縮機(jī)機(jī)設(shè)計(jì)（V80） </p><p>　　信機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè)<

2、/p><p>　　學(xué) 號(hào)： 　　　 　　　　</p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： （職稱：高級(jí)工程師）</p><p>　?。毞Q： ）</p><p>　　2013年5月25日</p><p>　　無錫太湖學(xué)院本

3、科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</p><p><b>　　誠 信 承 諾 書</b></p><p>　　本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 80系列微型風(fēng)冷活塞式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)（V80） 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。<

4、;/p><p>　　班 級(jí)： 機(jī)械94 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： 0923192 </p><p>　　作者姓名： </p><p>　　2013 年 5 月 25 日</p><p><b>　　摘 要</b></p>

5、<p>　　活塞式壓縮機(jī)是一種容積式壓縮機(jī)，是一種將空氣壓縮從而提高氣體壓力或輸送氣體的機(jī)器。有著十分廣泛的用途，在國民經(jīng)濟(jì)中占有非常大的作用，特別在石油、化工等工業(yè)中已成為不可缺少的設(shè)備。壓縮機(jī)的狀態(tài)需要通過性能測(cè)試后的參數(shù)來進(jìn)行衡量，所以性能的選擇測(cè)試在壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)研發(fā)過程中有舉足輕重的地位。此次設(shè)計(jì)主要根據(jù)任務(wù)書提供的壓縮機(jī)參數(shù)進(jìn)行熱力計(jì)算、動(dòng)力計(jì)算和零件圖配置。熱力計(jì)算、動(dòng)力計(jì)算是壓縮機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算中基本，又是最重要的一項(xiàng)

6、工作，根據(jù)任務(wù)書提供的參數(shù)要求，經(jīng)過計(jì)算得到壓縮機(jī)的相關(guān)參數(shù)，如容積效率、氣缸直徑、功率等，經(jīng)過動(dòng)力計(jì)算得到活塞式壓縮機(jī)的受力情況。活塞式壓縮機(jī)熱力計(jì)算、動(dòng)力計(jì)算的結(jié)果將為各部件圖形以及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提供原始數(shù)據(jù)，其計(jì)算結(jié)果的精確程度體現(xiàn)了壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)水平。</p><p>　　關(guān)鍵字：活塞壓縮機(jī)；熱力計(jì)算；動(dòng)力計(jì)算；主要零件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　Abstract</

7、b></p><p>　　Piston type compressor is a new type compressor, this is a kind of compressed air to increase the gas pressure or gas transportation machinery. There is a wide range of uses, plays a very impo

8、rtant role in national economy, especially in the petroleum, chemical and other industries has become the essential equipment. Parameters through the performance test after the state of the compressor to measure, so the

9、choice of test performance has play a decisive role position in the design and developme</p><p>　　Keywords: piston compressor, thermodynamic calculation, The main parts design</p><p><b>　　

10、目錄</b></p><p><b>　　摘 要III</b></p><p>　　AbstractIV</p><p><b>　　目錄V</b></p><p><b>　　1.緒論1</b></p><p>　　1.1本課題的

11、研究?jī)?nèi)容和意義1</p><p>　　1.2國內(nèi)外的發(fā)展1</p><p>　　1.3本課題應(yīng)達(dá)到的要求1</p><p><b>　　2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2</b></p><p>　　2.1主要參數(shù)及設(shè)計(jì)原則2</p><p>　　2.2結(jié)構(gòu)方案的選擇2</p><p&

12、gt;　　3.壓縮機(jī)熱力計(jì)算4</p><p>　　3.1計(jì)算壓力分配比4</p><p>　　3.2 計(jì)算容積系數(shù)4</p><p>　　3.3確定壓力系數(shù)4</p><p>　　3.4確定溫度系數(shù)5</p><p>　　3.5確定泄漏系數(shù)5</p><p>　　3.6計(jì)算氣缸工作

13、容積5</p><p>　　3.7確定缸徑，行程及行程容積5</p><p>　　3.8復(fù)算壓力或調(diào)整余隙容積5</p><p>　　3.9計(jì)算最大活塞力6</p><p>　　3.10計(jì)算排氣溫度7</p><p>　　3.11計(jì)算功率7</p><p>　　3.12計(jì)算等溫效率

14、7</p><p>　　3.13選用電動(dòng)機(jī)7</p><p>　　4.壓縮機(jī)動(dòng)力計(jì)算8</p><p><b>　　4.1計(jì)算意義8</b></p><p><b>　　4.2參考數(shù)值8</b></p><p><b>　　4.2運(yùn)動(dòng)計(jì)算8</b&g

15、t;</p><p>　　4.3氣體力計(jì)算10</p><p>　　4.4往復(fù)慣性力計(jì)算12</p><p>　　4.5切向力計(jì)算15</p><p>　　4.6飛輪矩計(jì)算17</p><p>　　5.壓縮機(jī)基本零部件設(shè)計(jì)20</p><p><b>　　5.1曲軸20&l

16、t;/b></p><p>　　5.1.1曲軸20</p><p>　　5.1.2曲軸設(shè)計(jì)基本原則：20</p><p>　　5.1.3曲軸基本尺寸確定20</p><p>　　5.1.4曲軸材料21</p><p>　　5.1.5曲軸強(qiáng)度22</p><p><b>

17、　　5.2 連桿23</b></p><p>　　5.2.1連桿的定位23</p><p>　　5.2.2連桿的尺寸24</p><p><b>　　5.3活塞27</b></p><p>　　6.結(jié)論與展望29</p><p><b>　　6.1結(jié)論29<

18、/b></p><p><b>　　6.2展望29</b></p><p><b>　　致謝30</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)31</b></p><p><b>　　1.緒論</b></p><p>　

19、　1.1本課題的研究?jī)?nèi)容和意義</p><p>　　本設(shè)計(jì)機(jī)為往復(fù)活塞式壓縮機(jī)，依靠在氣缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)中的活塞壓縮氣體體積而提高其壓力。壓縮機(jī)工作時(shí)，在活塞從外止點(diǎn)到內(nèi)止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中，氣缸容積(工作)處于相對(duì)真空狀態(tài)，缸外一級(jí)進(jìn)氣緩沖罐中的氣體即通過吸氣閥吸入缸內(nèi)，當(dāng)活塞行至外止點(diǎn)時(shí)，氣缸內(nèi)充滿了低壓待壓縮氣體。當(dāng)活塞由外止點(diǎn)向內(nèi)止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，吸氣閥自動(dòng)關(guān)閉氣缸內(nèi)的氣體壓力山于氣體被逐漸壓縮而不斷提高，當(dāng)氣體壓力大于

20、排氣閥外氣體壓力和氣閥彈簧力時(shí)，排氣閥打開，排出壓縮氣體，活塞運(yùn)動(dòng)到外止點(diǎn)時(shí)，排氣終了，準(zhǔn)備重新吸氣。至此，完成了一個(gè)膨脹、吸氣、壓縮、排氣、再吸氣的工作循環(huán)。周而復(fù)始，活塞不斷地往復(fù)運(yùn)動(dòng)，吸入氣缸的氣體又不斷地被吸入排出，從而不斷的獲得脈動(dòng)的壓縮氣體。</p><p><b>　　1.2國內(nèi)外的發(fā)展</b></p><p>　　隨著近幾年經(jīng)濟(jì)的飛躍發(fā)展，行業(yè)集中度有

21、所提高，供貨進(jìn)一步向大企業(yè)集中，氣體壓縮機(jī)產(chǎn)業(yè)向布局逐步合理的新局面發(fā)展。通過經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略性重組的推進(jìn)，不少劣質(zhì)企業(yè)退出，優(yōu)秀企業(yè)已找準(zhǔn)定位，突出主業(yè)，不斷做大做強(qiáng)，達(dá)到強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，承擔(dān)起國家重大技術(shù)裝備項(xiàng)目。在相關(guān)政策方面，為應(yīng)對(duì)全球性金融危機(jī)對(duì)我國經(jīng)濟(jì)的影響，早在09年年初，國家已經(jīng)制定了一系列的刺激經(jīng)濟(jì)方案，重點(diǎn)調(diào)整振興包括石化、冶金等氣體壓縮機(jī)的下游產(chǎn)業(yè)在內(nèi)的十大產(chǎn)業(yè)。這些措施對(duì)氣體壓縮機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了積極的影響，這也是2009年下

22、半年壓縮機(jī)行業(yè)經(jīng)濟(jì)逐漸利好的主要原因。在開拓國際市場(chǎng)方面，壓縮機(jī)行業(yè)應(yīng)積極而謹(jǐn)慎地探索自己的國際化道路。目前，壓縮機(jī)行業(yè)國際化步伐緩慢，尤其是在2009年一整年中，壓縮機(jī)出口形勢(shì)都不容樂觀，這主要表現(xiàn)在國內(nèi)壓縮機(jī)行業(yè)技術(shù)發(fā)展水平與國外同類企業(yè)存在一定差距，尤其是目前還沒有形成真正意義上的具有國際競(jìng)爭(zhēng)力的大型國際企業(yè)集團(tuán)。未來三年，我國石油、化工、冶金、船舶、環(huán)保、清潔能源等行業(yè)將進(jìn)一步發(fā)展，壓縮機(jī)市場(chǎng)需求前景依然看好。如大推力往復(fù)式壓縮

23、機(jī)、工藝螺桿壓縮機(jī)、大排量無油壓縮機(jī)、高壓大排量壓縮機(jī)、機(jī)車配套壓縮機(jī)、低噪聲船用</p><p>　　1.3本課題應(yīng)達(dá)到的要求</p><p>　　本課題主要研究壓縮機(jī)工作中產(chǎn)生的熱力計(jì)算和動(dòng)力計(jì)算，根據(jù)得到的參數(shù)得出壓縮機(jī)的具體尺寸，并通過CAD畫出具體組裝圖紙和零件圖</p><p><b>　　2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p>

24、<p>　　2.1主要參數(shù)及設(shè)計(jì)原則</p><p>　　取一級(jí)氣缸數(shù)直徑=280mm，額定排氣壓力1Mpa，主機(jī)轉(zhuǎn)速820r/min，活塞行程60mm，總壓力比為7，公稱容積量0.36。</p><p>　　活塞式壓縮機(jī)應(yīng)符合的基本原則</p><p>　　滿足用戶提出的排氣量，排氣壓力及有關(guān)使用條件的要求。</p><p>　

25、　有足夠長(zhǎng)的使用壽命，足夠高的使用可靠性。</p><p>　　有較高的運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性。</p><p>　　有良好的動(dòng)力平衡性。</p><p><b>　　維修修剪方便。</b></p><p>　　盡可能采用新結(jié)構(gòu)，新技術(shù)。</p><p><b>　　制造工藝性良好。</b&g

26、t;</p><p>　　機(jī)器尺寸小，重量輕。</p><p>　　2.2結(jié)構(gòu)方案的選擇</p><p>　　選擇壓縮機(jī)時(shí)，應(yīng)根據(jù)壓縮機(jī)的用途，運(yùn)轉(zhuǎn)條件，排氣量，排氣壓力，驅(qū)動(dòng)方式，占地面積等進(jìn)行選擇。</p><p><b>　?。?）立式壓縮機(jī)</b></p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：主機(jī)直立，占地

27、面積小，活塞重量不支撐在氣缸上，因此沒有產(chǎn)生摩擦等損耗</p><p>　　缺點(diǎn)：大型時(shí)高度大，需要設(shè)置操作平臺(tái)，操作不方便，管道布置困難，多級(jí)間設(shè)備占地面積大。所以，立式壓縮機(jī)只適合中小型及微型，使機(jī)器高度均處于人體高度以便于操作。</p><p><b>　?。?）臥式壓縮機(jī)</b></p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：臥式壓縮機(jī)都制成氣缸于機(jī)身兩側(cè)

28、，使級(jí)與級(jí)間的設(shè)備甚至可以配置在壓縮機(jī)上面，特別是緩沖容積可緊靠氣缸，故中大型宜用臥式。</p><p>　　缺點(diǎn)：占地面積大，活塞重量支撐在氣缸上。</p><p>　?。?）角度式壓縮機(jī) </p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)精密，每個(gè)拐角上裝有兩個(gè)以上的連桿，使曲軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)長(zhǎng)度較短，并可采用滾動(dòng)軸承。</p><p>　　缺點(diǎn)：大型時(shí)高度大。&

29、lt;/p><p>　　單級(jí)壓縮機(jī)視氣量大小選V型，W型及扇形均可。本設(shè)計(jì)采用單級(jí)V型角度式壓縮機(jī)。</p><p>　　3.壓縮機(jī)熱力計(jì)算 </p><p>　　3.1計(jì)算壓力分配比</p><p>　　壓縮機(jī)壓力比也稱總壓力比，是指末級(jí)排氣接管處壓力（名義排氣壓力）與第一級(jí)進(jìn)氣管處壓力（名義進(jìn)氣壓力）之比，即名義壓力比，用表示</p&g

30、t;<p><b>　　(3-1)</b></p><p>　　3.2 計(jì)算容積系數(shù)</p><p>　　表2-1相對(duì)余隙取值范圍</p><p>　　根據(jù)表格得 (3-2)</p><p>　　表2-2按等熵指數(shù)確定膨脹過程指數(shù)&l

31、t;/p><p><b>　　取進(jìn)氣壓力 </b></p><p>　　m=1+0.62(k-1)=1+0.62(1.25-1)=1.155 (3-3)</p><p><b>　　容積系數(shù) </b></p><p><b>　　(3-4)</b>

32、</p><p><b>　　3.3確定壓力系數(shù)</b></p><p>　　取 (3-5)</p><p><b>　　3.4確定溫度系數(shù)</b></p><p>　　取

33、 (3-6)</p><p><b>　　3.5確定泄漏系數(shù)</b></p><p>　　泄漏分外泄漏和內(nèi)泄漏，外泄漏指直接泄漏至壓縮機(jī)系統(tǒng)之外的氣體，內(nèi)泄漏指氣體僅泄漏出工作腔。</p><p>　　取相對(duì)泄漏值

34、 氣閥0.02 活塞0.01</p><p>　　相對(duì)泄漏總量 v=0.03</p><p>　　泄漏系數(shù) (3-7)</p><p>　　3.6計(jì)算氣缸工作容積</p><p>　　轉(zhuǎn)速n=8

35、20r/min</p><p>　　容積效率 </p><p>　　=0.7980.980.980.97=0.743 (3-8)</p><p>　　取容積流量Q=0.36</p><p>　　工作容積

36、 (3-9)</p><p>　　3.7確定缸徑，行程及行程容積</p><p>　　已知轉(zhuǎn)速n=820r/min，行程s=60mm</p><p><b>　　氣缸直徑</b></p><p><b>　　(3-10) </b></p><p>　　

37、圓整后 D=80mm</p><p><b>　　圓整后實(shí)際行程容積</b></p><p><b>　　(3-11)</b></p><p>　　3.8復(fù)算壓力或調(diào)整余隙容積</p><p>　　汽缸直徑圓整后，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(duì)容積系

38、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。</p><p>　　表2-3圓整前后的有效面積如</p><p>　　由于一級(jí)氣缸圓整變小使一級(jí)排氣壓力要成正比例降低，降低率</p><p><b>　　(3-12)</b></p><p>　　也可以用調(diào)整相對(duì)余隙的辦法，維持壓力比不變，即第一級(jí)缸直徑縮小了，

39、相對(duì)余隙容積也相應(yīng)縮小，使吸進(jìn)的氣量不變，由此可得</p><p><b>　　(3-13)</b></p><p><b>　　故新的相對(duì)余隙容積</b></p><p><b>　　(3-14)</b></p><p>　　3.9計(jì)算最大活塞力</p><

40、;p>　　取進(jìn)，排氣相對(duì)壓力損失</p><p><b>　　，</b></p><p>　　氣缸實(shí)際進(jìn)、排氣壓力</p><p><b>　　(3-15)</b></p><p><b>　　(3-16)</b></p><p><b>

41、;　　實(shí)際壓力比</b></p><p><b>　　(3-17)</b></p><p><b>　　蓋側(cè)活塞面積</b></p><p>　　=0.005 (3-18)</p><p><b>　　向蓋行程活塞力

42、</b></p><p><b>　　(3-19)</b></p><p>　　3.10計(jì)算排氣溫度</p><p>　　取壓縮指數(shù) 進(jìn)氣溫度 T=291</p><p>　　排氣溫度 (3-20)</p><p>&

43、lt;b>　　3.11計(jì)算功率</b></p><p><b>　　(3-21)</b></p><p>　　壓縮機(jī)進(jìn)氣壓縮性系數(shù)=1</p><p><b>　　排氣壓縮性系數(shù)=1</b></p><p><b>　　(3-21)</b></p>

44、<p>　　=1.706kw (3-22)</p><p>　　取機(jī)械效率 =0.9</p><p>　　軸功率 (3-23)</p><p>　　3.12計(jì)算等溫效率</p>

45、<p><b>　　等溫指示功率</b></p><p><b>　　(3-24)</b></p><p>　　等溫指示效率 (3-25)</p><p>　　等溫效率 (3-26)&l

46、t;/p><p>　　3.13選用電動(dòng)機(jī) </p><p>　　功率 Pe=3kw 電機(jī)二級(jí)轉(zhuǎn)速2890r/min</p><p>　　其功率儲(chǔ)備 (3-27) </p><p><b>　　4.

47、壓縮機(jī)動(dòng)力計(jì)算</b></p><p><b>　　4.1計(jì)算意義</b></p><p>　　動(dòng)力計(jì)算的任務(wù)是計(jì)算壓縮機(jī)中的作用力，確定壓縮機(jī)所需的飛輪距，解決慣性力和慣性力矩的平衡問題</p><p><b>　　4.2參考數(shù)值</b></p><p><b>　　平衡曲軸

48、</b></p><p>　　80活塞385g（鋁制）</p><p>　　連桿中心距120mm，255g連桿小頭（往復(fù)）67g，大頭（旋轉(zhuǎn)）88g</p><p>　　活塞銷62mm，長(zhǎng)度113mm</p><p>　　活塞環(huán)75 重量35g（一副）</p><p>　　連桿頂心離大頭31.5mm&l

49、t;/p><p><b>　　4.2運(yùn)動(dòng)計(jì)算</b></p><p>　　連桿長(zhǎng)度為l，曲柄半徑為r，規(guī)定曲柄轉(zhuǎn)角的起始位置為外止點(diǎn)位置，</p><p>　　即外止點(diǎn)時(shí)=0，為連桿擺角。</p><p>　　任意轉(zhuǎn)角時(shí)活塞位移為X</p><p>　　x=l+r-(lcos+rcos)，

50、 (4-1)</p><p>　　由幾何關(guān)系知 </p><p><b>　　(4-2)</b></p><p><b>　　(4-3)</b></p><p><b>　　(4-4)</b></p>&l

51、t;p><b>　　(4-5)</b></p><p><b>　　經(jīng)簡(jiǎn)化得</b></p><p><b>　　(4-6)</b></p><p><b>　　(4-7)</b></p><p><b>　　(4-8)</b>

52、</p><p><b>　　(4-9)</b></p><p><b>　　(4-9=10)</b></p><p><b>　　取徑長(zhǎng)比</b></p><p><b>　　帶入得下表</b></p><p><b>

53、　　表3-1活塞位移圖</b></p><p><b>　　4.3氣體力計(jì)算</b></p><p>　　進(jìn)氣過程： (4-11)</p><p>　　排氣壓力： (4-12)</p><p>　　膨

54、脹體積：，m=1.1， (4-13)</p><p>　　壓縮過程： (4-14)</p><p>　　氣體力： ， (4-15)</p><p>　　表4-2活塞

55、運(yùn)動(dòng)力表</p><p><b>　　續(xù)表4-2</b></p><p>　　用勃?jiǎng)诙蜃鞒鰵怏w力指示圖</p><p>　　作斜線OE和OG分別和想x，y軸成角，應(yīng)滿足，m為所作過程曲線方向指數(shù)（m=1.1），取tan=0.25，</p><p>　　=0.278，做出的圖即為氣體力圖</p><p&

56、gt;　　圖4.1勃?jiǎng)诙蜃鲌D法</p><p>　　4.4往復(fù)慣性力計(jì)算</p><p>　　曲柄連桿機(jī)構(gòu)往復(fù)慣性力</p><p><b>　　(4-16)</b></p><p>　　當(dāng)活塞在外止點(diǎn)， =0處，</p><p>　　=158.280N

57、 (4-17)</p><p>　　當(dāng)活塞在外止點(diǎn)是，處，</p><p><b>　　(4-18)</b></p><p><b>　　由數(shù)據(jù)得</b></p><p><b>　　往復(fù)摩擦力</b></p><p><b>　　

58、(4-19)</b></p><p><b>　　取0.6得 </b></p><p><b>　　表4-3往復(fù)慣性力</b></p><p>　　用托爾作圖法繪制慣性力曲線</p><p>　　如圖，相當(dāng)于行程s的線段AB上，點(diǎn)A表示活塞的外止點(diǎn)，點(diǎn)B表示活塞的內(nèi)止點(diǎn)，在點(diǎn)A和點(diǎn)B上分

59、別標(biāo)出所得的最大往復(fù)慣性力和最小往復(fù)慣性力的線段，得到AC和BD。連接C和D，線CD交坐標(biāo)線AB于E，從E點(diǎn)垂直向下作線段EF，連接線段CF和DF，并將CF和DF等分成若干份，在</p><p>　　線段CF和DF標(biāo)明點(diǎn)a，b，c，d…..。將同名點(diǎn)連成直線，然后通過點(diǎn)C和點(diǎn)</p><p>　　D作這些線段的包絡(luò)線，此包絡(luò)線即為所求慣性力曲線</p><p>　　

60、AC=158.28 CD=-95.036</p><p><b>　　圖4.2托爾作圖法</b></p><p><b>　　圖4.3活塞力圖</b></p><p><b>　　4.5切向力計(jì)算</b></p><p>　　(4-20) </p&g

61、t;<p><b>　　表4-4切向力表</b></p><p>　　圖4.4總切向力指示圖</p><p><b>　　4.6飛輪矩計(jì)算</b></p><p>　　平均切向力： (4-21)</p><p>　　阻力矩：

62、 (4-22)</p><p>　　驅(qū)動(dòng)力矩： (4-23)</p><p>　　表4-7驅(qū)動(dòng)力矩與阻力矩計(jì)算</p><p>　　圖4.5阻力矩指示圖</p><p>　　表4-8各種驅(qū)動(dòng)力的值</p>

63、<p><b>　　取 =</b></p><p>　　飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： (4-24) </p><p>　　所以飛輪矩與壓縮機(jī)一轉(zhuǎn)中的能量</p><p><b>　　(4-25)</b></p><p>　　=42

64、.27 (4-26)</p><p>　　飛輪矩 =66.5 (4-27)</p><p>　　5.壓縮機(jī)基本零部件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　5.1曲軸</b></p><p><

65、;b>　　5.1.1曲軸</b></p><p>　　曲軸是活塞式壓縮機(jī)的主要部件之一，傳遞著壓縮機(jī)的全部功率。其主要作用是將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過連桿改變?yōu)榛钊耐鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)。曲軸在運(yùn)動(dòng)時(shí)，承受拉、壓、剪切、彎曲和扭轉(zhuǎn)的交變復(fù)合負(fù)載，工作條件惡劣，要求具有足夠的強(qiáng)度和剛度以及主軸頸與曲軸銷的耐磨性。故曲軸一般采用40、45或50號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼鍛造，但現(xiàn)在已廣泛采用球墨鑄鐵鑄造。</p>

66、<p>　　壓縮機(jī)曲軸有兩種基本型式，即曲柄軸和曲拐軸。曲柄軸結(jié)構(gòu)，連同電機(jī)軸一起，一般只有兩個(gè)主軸承。曲拐軸在制造安裝方面，雖較曲柄軸為差，但是采用曲拐軸的壓縮機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕。此外，采用曲拐軸的壓縮機(jī)，在氣缸列數(shù)設(shè)置方面幾乎不受限制，便于滿足流程要求。本設(shè)計(jì)采用曲拐軸。</p><p>　　5.1.2曲軸設(shè)計(jì)基本原則：</p><p>　　1.曲軸的軸頸要有適

67、當(dāng)?shù)某叽?，使配用的軸承能有勝任的負(fù)荷能力</p><p>　　2.曲軸要有足夠的強(qiáng)度，以承受交變彎曲與交變扭轉(zhuǎn)的聯(lián)合作用。曲軸</p><p>　　的2處，要進(jìn)行強(qiáng)度校核。</p><p>　　3.曲軸要有足夠的剛度。軸頸偏轉(zhuǎn)角不應(yīng)超過許用值，以保證軸承可靠的工作。在采用懸掛電機(jī)結(jié)構(gòu)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子中心的繞度應(yīng)不超過許用值，以保證電機(jī)正常工作。</p>&

68、lt;p>　　5.1.3曲軸基本尺寸確定</p><p>　　基于以上幾項(xiàng)要求，對(duì)于曲拐軸主要尺寸初步確定如下：</p><p><b>　　圖5.1曲軸零件圖</b></p><p><b>　　1.曲柄銷直徑D</b></p><p>　　取最大活塞力，=4.758KN

69、 (5-01)</p><p><b>　　(5-02)</b></p><p><b>　　取D=40mm</b></p><p><b>　　2.主軸頸直徑D1</b></p><p>　　， (5-03)</

70、p><p><b>　　取D1=45mm</b></p><p>　　3. 軸頸長(zhǎng)度：根據(jù)選取軸承寬度略大些</p><p><b>　　4. 曲柄厚度t：</b></p><p>　　， (5-04)</p><p><b>　　取t=25mm

71、</b></p><p><b>　　5. 曲柄寬度h</b></p><p>　　， (5-05)</p><p><b>　　取h=52mm</b></p><p><b>　　5.1.4曲軸材料</b></p><

72、p>　　近年來由于鑄造技術(shù)的發(fā)展，采用稀土鎂球墨鑄鐵鑄造曲軸的越來越多。制造曲軸可以節(jié)省原材料和大量減少加工工時(shí)，并且有條件把曲軸的形狀設(shè)計(jì)地更合理。鑄鐵曲軸是采用高強(qiáng)度鑄鐵，目前最常用的是球鑄鐵QT600-3。球墨鑄鐵加入少量稀土元素，能進(jìn)一步提高材料的性能。球墨鑄鐵不僅加工方便，而且疲勞強(qiáng)度也勝于鋼。球墨鑄鐵的耐磨性也很好。</p><p>　　表5-1球墨鑄鐵與鋼光滑試件在不同彎扭復(fù)合疲勞負(fù)荷作用下的

73、疲勞極限</p><p>　　表5-2球墨鑄鐵曲軸與鋼曲軸耐磨性比較</p><p><b>　　5.1.5曲軸強(qiáng)度</b></p><p><b>　　圖5.2曲軸受力圖</b></p><p>　　為使計(jì)算簡(jiǎn)單，對(duì)曲軸的受力情況先作如下簡(jiǎn)化假定：1）對(duì)于多支承曲軸，作為在主軸承中點(diǎn)處被切開的分段

74、筒支梁考慮；2）連桿力集中作用在曲柄銷中點(diǎn)處；3）略去回轉(zhuǎn)慣性力；4）略去曲軸自重。</p><p><b>　?、澎o強(qiáng)度校核</b></p><p><b>　　(5-06)</b></p><p>　　曲軸的材料是球墨鑄鐵，，所以滿足靜強(qiáng)度要求。</p><p><b>　　⑵疲勞強(qiáng)度

75、校核</b></p><p>　　，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。符合條件，滿足要求。</p><p><b>　　5.2 連桿</b></p><p>　　連桿是將作用在活塞上的推力傳遞給曲軸，又將曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)件。</p><p>　　連桿包括桿體、大頭、小頭三部分。桿體的截面有圓形、環(huán)形、矩形、

76、工字形等。工字形截面的桿體在同樣強(qiáng)度時(shí)，具有最小的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量，但其毛坯必須用模鍛或鑄造，適用于高速及大批量生產(chǎn)的壓縮機(jī)。圓形截面的桿體，機(jī)械加工最方便，但在同樣強(qiáng)度時(shí)，具有最大的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量，適用于低速、大型以及小批生產(chǎn)的壓縮。</p><p><b>　　圖5.3連桿零件圖</b></p><p>　　5.2.1連桿的定位</p><p>　　為了

77、防止連桿在運(yùn)動(dòng)時(shí)的左右擺動(dòng)，以及考慮曲軸的熱膨脹引起的軸向移動(dòng)對(duì)連桿的影響，連桿必須加以定位，定位的方法有大頭定位與小頭定位兩種。</p><p>　　大頭定位是在連桿大頭軸瓦兩端面與曲軸銷的配合端面采用較小的配合間隙（約0.2~0.5毫米）；而在小頭襯套端面與活塞銷的配合端面則取較大的間隙(約為2~5毫米)。小頭定位是在小頭襯套端面與活塞銷的配合端面采用0.20~0.50毫米的配合間隙，而在大頭端面與曲柄銷的配

78、合端面，取2~5毫米的間隙。</p><p>　　大頭定位適用于大頭軸瓦為后壁瓦的情況。</p><p>　　5.2.2連桿的尺寸</p><p>　　連桿長(zhǎng)度L即連桿大小頭孔中心距，由曲柄半徑R與連桿長(zhǎng)度L的比值決定。λ愈大，壓縮機(jī)的外形愈小，愈容易使連桿在運(yùn)動(dòng)時(shí)與滑道壁相碰；λ值小了的話，就會(huì)使壓縮機(jī)的外形愈大；所以選取要適當(dāng)。</p><p

79、>　　因?yàn)閂型壓縮機(jī)要求結(jié)構(gòu)緊湊，所以，選取</p><p>　　行程s=60 mm ，曲柄半徑</p><p><b>　　V0(5-07)</b></p><p><b>　　∴ 連桿長(zhǎng)度L：</b></p><p>　　連桿小頭襯套尺寸的確定</p><p>&l

80、t;b>　　圖5.4 小頭襯套</b></p><p>　　連桿小頭瓦內(nèi)徑按活塞銷決定：d=20mm</p><p>　　連桿小頭軸瓦近年來采用襯套的結(jié)構(gòu)，襯套的厚度s以及寬度b選取: </p><p>　　， (5-08)</p><p><b>　　取s=1.6mm</b></

81、p><p>　　b=(1~1.4)d=（1~1.4）×20=22~26mm， (5-09)</p><p><b>　　取b=25mm</b></p><p>　　小頭襯套與活塞銷的間隙</p><p><b>　　(5-10)</b></p>

82、;<p>　　小頭襯套材料多采用銅合金。</p><p><b>　　連桿寬度B的確定</b></p><p>　　從工藝上考慮連桿大小頭寬度取相等。對(duì)于連桿寬度取B=0.9b 式中b為軸瓦的寬度；對(duì)于大頭定位時(shí)，為大頭寬度，對(duì)于小頭定位時(shí)，則為小頭襯套寬度。</p><p>　　，

83、 (5-11)</p><p><b>　　取B=22mm </b></p><p>　　連桿桿體的主要尺寸確定</p><p>　　桿體中間截面的尺寸：</p><p>　　當(dāng)量直徑 ，對(duì)于活塞力<1~2噸，短行程的連桿，為了增強(qiáng)剛性，系數(shù)選取為1.65~2.15</p><p>

84、;<b>　　所以選擇</b></p><p><b>　　(5-12)</b></p><p><b>　　∴ 取 </b></p><p>　　由于本設(shè)計(jì)選擇工字型連桿，對(duì)于非圓形截面的桿體，計(jì)算出桿體的中間截面面積</p><p><b>　　(5-13)&l

85、t;/b></p><p>　　再根據(jù)工字型的尺寸的公式計(jì)算：</p><p><b>　　(5-14)</b></p><p>　　Bm=（0.65~0.75）Hm= （0.65~0.75）×22.3 (5-15)</p><p>　　=14.5~16.725mm。</

86、p><p><b>　　取Bm=16mm</b></p><p><b>　　小頭孔直徑：,</b></p><p><b>　　取=23.2mm</b></p><p>　　在處， (5-16) </p><p><b>

87、　　取處， ，取 </b></p><p>　　在處 (5-17)</p><p><b>　　取處 ，，取</b></p><p>　　連桿大頭蓋的尺寸確定</p><p><b>　　截面A-A面積：</b></p><p>&

88、lt;b>　　(5-18)</b></p><p><b>　　截面B-B面積：</b></p><p><b>　　(5-19)</b></p><p>　　因?yàn)槭枪ぷ中蔚慕孛妫韵禂?shù)取大值 </p><p>　　∴，

89、 (5-20)</p><p><b>　　A-A截面的厚度：</b></p><p><b>　　(5-21)</b></p><p><b>　　B-B截面的厚度：</b></p><p><b>　　(5-22)</b></p>

90、<p>　　連桿小頭的截面：其中D-D 與C-C截面一樣</p><p><b>　　(5-23)</b></p><p>　　當(dāng)活塞力P<2噸時(shí)，因活塞銷比壓要求，尺寸可稍大些，</p><p>　　∴ (5-24)</p><p>　

91、　mm (5-25)</p><p><b>　　螺栓在大頭體內(nèi)長(zhǎng)度</b></p><p>　　圖4.5大頭螺栓結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　(5-26)</b></p><p><b>　　取</b></p>

92、<p><b>　　(5-27)</b></p><p><b>　　取 </b></p><p>　　連桿螺栓要求強(qiáng)度高,塑性好的材料，螺母的材料可以與其不同。</p><p><b>　　連桿螺栓的直徑： </b></p><p><b>　　

93、(5-28)</b></p><p>　　取 選擇螺栓為M9×1.5</p><p>　　連桿螺栓長(zhǎng)度的確定：螺栓總長(zhǎng)度（不包括螺栓頭）：</p><p><b>　　(5-29)</b></p><p><b>　　取</b></p><p>　　連

94、桿螺栓的個(gè)數(shù)Z=2</p><p>　　連桿及螺栓的材料選取鋁合金LY100</p><p><b>　　5.3活塞</b></p><p><b>　　圖4.6活塞零件圖</b></p><p>　　活塞組：活塞組是活塞、活塞銷及活塞環(huán)的總稱。活塞組在連桿帶動(dòng)下，在汽缸內(nèi)作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，從而與汽缸

95、等共同組成一個(gè)可變的工作容積，以實(shí)現(xiàn)吸氣、壓縮、排氣等過程。 </p><p>　　活塞——活塞可分為筒形和盤形兩大類。我國系列制冷壓縮機(jī)的活塞均采用筒形結(jié)構(gòu)，它由頂部、環(huán)部和裙部三部分組成?；钊敳拷M成封閉氣缸的工作面?；钊h(huán)部的外圓上開有安裝活塞環(huán)的環(huán)槽，環(huán)槽的深度略大于活塞環(huán)的徑向厚度，使活塞環(huán)有一定的活動(dòng)余地?；钊共吭跉飧字衅饘?dǎo)向作用并承受側(cè)壓力。 </p><p>　　活塞的材

96、料一般為鋁合金ZL102或鑄鐵?；诣T鐵活塞過去在制冷壓縮機(jī)中應(yīng)用較廣，但由于鑄鐵活塞的質(zhì)量大且導(dǎo)熱性能差，因此，近年來系列制冷壓縮機(jī)的活塞都采用鋁合金活塞。鋁合金活塞的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量輕、導(dǎo)熱性能好，表面經(jīng)陽極處理后具有良好的耐磨性。但鋁合金活塞比鑄鐵活塞的機(jī)械強(qiáng)度低、耐磨性差也差。 </p><p>　　活塞銷——活塞銷是用來連接活塞和連桿小頭的零件，在工作時(shí)承受復(fù)雜的交變載荷?；钊N的損壞將會(huì)造成嚴(yán)重的事故，故要求

97、其有足夠的強(qiáng)度、耐磨性和抗疲勞、抗沖擊的性能。因此，活塞銷通常用20號(hào)鋼、20Cr鋼或45號(hào)鋼制造。 </p><p>　　活塞環(huán)——活塞環(huán)包括氣環(huán)和油環(huán)。氣環(huán)的主要作用是使活塞和氣缸壁之間形成密封，防止被壓縮蒸氣從活塞和汽缸壁之間的間隙中泄漏。為了減少壓縮氣體從環(huán)的鎖口泄漏，多道氣環(huán)安裝時(shí)鎖口應(yīng)相互錯(cuò)開。油環(huán)的作用是布油和刮去氣缸壁上多余的潤(rùn)滑油。氣環(huán)可裝一至三道，油環(huán)通常只裝一道且裝在氣環(huán)的下面，常見的油環(huán)斷

98、面形狀有斜面式和槽式兩種，斜面式油環(huán)安裝時(shí)斜面應(yīng)向上。</p><p><b>　　6.結(jié)論與展望</b></p><p><b>　　6.1結(jié)論</b></p><p>　　V80空氣往復(fù)壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)，主要是熱力計(jì)算和動(dòng)力計(jì)算，對(duì)壓縮機(jī)的曲軸、連桿、以及活塞的尺寸設(shè)計(jì)。根據(jù)任務(wù)書提供的物體、重量、壓力等參數(shù)要求，經(jīng)過計(jì)算

99、得到壓縮機(jī)的相關(guān)參數(shù)，經(jīng)過動(dòng)力計(jì)算得到活塞式壓縮機(jī)的受力情況，機(jī)組受力情況準(zhǔn)確地分析，對(duì)于消除機(jī)組的振動(dòng)非常重要?；钊綁嚎s機(jī)熱力計(jì)算、動(dòng)力計(jì)算的結(jié)果將為各部件圖形以及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提供原始數(shù)據(jù)。在設(shè)計(jì)過程中，通過不斷地選定參數(shù)，根據(jù)前人的經(jīng)驗(yàn)，從而達(dá)到構(gòu)件強(qiáng)度要求</p><p>　　雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多，過程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。各種系統(tǒng)的適用條件，各種設(shè)備的選用標(biāo)準(zhǔn)，各種元件的安裝方式，我都是隨著設(shè)計(jì)的不斷深

100、入而不斷熟悉并學(xué)會(huì)應(yīng)用的，在設(shè)計(jì)過程中，我不間斷翻閱最新的相關(guān)書籍和雜志，不斷更新和完善我的設(shè)計(jì)理念。和俞老師的溝通交流更使我從經(jīng)濟(jì)的角度對(duì)設(shè)計(jì)有了新的認(rèn)識(shí)也對(duì)自己提出了新的要求，這些本是我工作后才會(huì)意識(shí)到的問題，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我提前了解了這些知識(shí)，這是很珍貴的。 </p><p><b>　　6.2展望</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科學(xué)習(xí)階段一次非常

101、難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)，通過這次比較完整的V80空氣往復(fù)壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)，我擺脫了單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際工程問題的能力，同時(shí)也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對(duì)整體的掌控，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)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(shí)到，想要成為一名

102、成功的設(shè)計(jì)者，細(xì)節(jié)確定成敗。　 </p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　大學(xué)四年學(xué)習(xí)時(shí)光已經(jīng)接近尾聲，在此我想對(duì)我的母校，我的父母、親人們，我的老師和同學(xué)們表達(dá)我由衷的謝意。感謝我的家人對(duì)我大學(xué)四年學(xué)習(xí)的默默支持；感謝我的母校太湖學(xué)院給了我在大學(xué)四年深造的機(jī)會(huì)，讓我能繼續(xù)學(xué)習(xí)和提高；感謝機(jī)械系的老師和同學(xué)們四年來的關(guān)心和鼓勵(lì)。從論文選題到搜集

103、資料，從寫稿到反復(fù)修改，期間經(jīng)歷了喜悅、聒噪、痛苦和彷徨，在寫作論文的過程中心情是如此復(fù)雜。如今，伴隨著這篇畢業(yè)論文的最終成稿，復(fù)雜的心情煙消云散，自己甚至還有一點(diǎn)成就感。這次畢業(yè)論文設(shè)計(jì)我得到了很多老師和同學(xué)的幫助，其中我的論文指導(dǎo)老師俞萍老師對(duì)我的關(guān)心和支持尤為重要。每次遇到難題，我最先做的就是向俞老師尋求幫助，而俞老師每次不管忙或閑，總會(huì)抽空來找我面談，然后一起商量解決的辦法。俞老師平日里工作繁多，但我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從選題

104、到查閱資料，論文提綱的確定，中期論文的修改，后期論文格式調(diào)整等各個(gè)環(huán)節(jié)中都給予了我悉心的指導(dǎo)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] Paul C. Hanlon. 壓縮機(jī)手冊(cè)[M]. 郝點(diǎn), 譯. 北京: 中國石化出版社, 2003.</p><p>　　[2] 全國壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì). 中國機(jī)械工業(yè)標(biāo)

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