空气紧缩机V带校核和噪声处置机械机电类毕业设计

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1、运算机辅助设计的简要历史 在咱们讲述CAD的大体理论之前,先说说他的简史是比较适合的。CAD是运算机时期的产品.它从初期的运算机画图系统进展到此刻的交互式运算机图形学.两个如此的系统包括:麻省理工学院的Sage Project及Sketchpad。Sage Project旨在开发CRT显示器及操作系统. Sketchpad是在Sage Project下进展起来的.CRT显示和光笔输入用于与系统进行交互操作.CAD与第一次显现的NC和APT(自动编程工具)可巧同时避世.后来,X-Y画图仪作为运算机画图的标准硬拷贝输出装置利用,一个有趣的现象是X-Y画图仪与NC钻床具有相同的大体机构,除画图笔NC

2、机床上的主轴刀具替代之外。 开始，CAD系统仅仅是一个带有内置设计符号的画图编辑器，供用户利用的几何元素只有直线、圆弧、和二者的组合。自由曲线及其曲面的进展，如昆氏嵌面、贝塞尔嵌面和B-样条曲线，使CAD系统可用于复杂曲线与曲面设计。三维CAD系统许诺设计者步入三维设计空间。由于一个三维设计模型包括了NC刀具路径编程所需的足够信息，因此能够开发CAD与NC之间联系的系统。所谓交钥匙的CAD/CAM系统即是依照这一概念开发的，并从20世纪70年代至80年代流行起来。 20世纪70年代，三维实体建模的发明标志着CAD一个新时期的开始。过去的三维线框模型仅用其边界来表达一个物体。这在某种意义上是模糊

3、的，一个简单的模型可能有几种说明。同时也无法取得一个模型的体积信息。实体模型包括完整的信息，因此，它们不仅可用于生成工程图，而且也可在同一模型上完成工程分析。后来，开发了许多商业系统和研究系统。这些系统中相当多的是基于PADL和BUILD系统。尽管它们在表达上是强有力的，但仍然存在许多缺点。例如，这种系统要有极强的计算能力和内存需求，超级规的物体建模方式和标注公差能力的缺乏，这一切已阻碍了CAD应用。直到20世纪80年代中期，实体建模开始介入设计环境。今天实体建模的应用犹如画图和线框模型应用一样普遍。 在个人运算机上，CAD已走向公共化。这种进展使CAD应用面广而且很经济。CAD本来作为一种工

4、具仅被航空和其它要紧工业企业利用。诸如AutoCAD、VersaCAD、CADKEY等个人机CAD软件包的引入，使小型公司乃至个人能够拥有并利用CAD系统。到1988年为止已销售10万个以上的PC CAD软件包。今天，基于个人运算机的实体建摸的PC CAD易于取得，而且销售变得更为普及。由于微型运算机的迅速进展使得个人运算性能够经受实体模型需要的大量计算负荷，因此现在许多实体模型在PC机上运行，而且作为平台 已不成为一个问题。随着标准图形用户界面的进展，CAD系统能够很容易地从一台运算机传送，大多数CAD系统都能在不同平台上运行。在大型运算机、工作台和基于个人运算机的CAD系统之间几乎没有区别

5、。运算机辅助设计的结构一个CAD系统包括三个要紧部份：（1）硬件 运算机及输入/输出装置。（2）操作系统软件。（3）应用软件 CAD软件包。硬件要紧用于支持软件功能。在CAD系统中利用着种类繁多的硬件。操作系统软件是CAD应用软件与硬件之间的界面。操作系统软件治理着硬件运行并提供许多诸如创建 和取消操作任务、操纵任务的进程、在任务间分派硬件资源、提供通向软件资源，如文件、编辑器、编译和应用程序的通道等大体功能。这不仅对CAD软件很重要，而且对非CAD软件也很重要。 应用软件是CAD系统的核心。它由二维和三维建摸、画图、工程分析等程序组成。一个CAD系统的功能便成立在应用软件中。正是应用软件使一

6、种CAD软件包区别于另一种，通常应用软件是依托于操作系统的。要把在一个操作系统上运行的CAD系统移到另一个操作系统上，并非像编译软件那样微乎其微。因此也必需注意操作系统。运算机辅助设计运算机辅助设计给了设计者去尝试几个可行的解决方案的能力。通常还需要某些形式的设计分析计算，而为了这一任务已经编写了许多程序。运算机为设计者对所建议的各类结构设计的分析和为最终设计预备正式画图提供了强有力的工具。在二维画图领域中，运算机方式能够提供比传统的纸和笔的方式更成心义、更大本钱节约的优势，可是一个CAD系统并非仅是一个电子画图板。运算机画图系统可使设计者设计出既快又准确的图形，而且很容易修改。在涉及到重复性

7、工作时，会戏剧性产生复制产品，因为标准图形只要一次构建成功，就能够够从图库中掏出。剪切和粘贴技术作为节约劳动力的辅助工具被利用。当几个分项目设计人员从事同一个工程时，要成立中心数据库，使得由某一个人绘的细节图能够很容易地归并到其它不同的装配图中。中心数据库也可作为标准参考零件库利用。有限元是一项成熟的应力分析技术，它多被土木工程和机械工程所采纳。它由将结构划分成有限个的小单元所组成，并计算每一个单元之间的作使劲。若是被分割的单元足够小，就能够对一个结构或实体的内部应力取得一个好的估量。这些运算机设计惯用于大型结构物的设计，诸如船体、桥梁、飞机机身和海面油井平台。汽车工业也利用类似的方式来设计和

8、制造车身。二维画图CAD使多视图的二维画图成为可能，视图空间能够从微米到米的比例范围内无穷转变。它提供给机械设计师放大的功能，即便在适当配合的装配零件中最小的零件也能看清楚，设计程序乃至能自动识别CAD装配图中的潜在问题。针对具有不同特点的零件，如运动的或静止的，在显示时能够被指定成不同的颜色。为了有利于工程设计的转变，可利用带有自动尺寸转变的系统对零件进行尺寸标注。三维画图随着三维建模的显现，设计者具有了更多的自由度。他们能够生成三维零件图而且能够无穷制地修改以取得所需的结果。通过有限元分析，应力加到运算机模型上，而且以图形化的方式显示其结果，在产品物理模型真正产生之前，对设计中的任何内在问

9、题给设计者一个快速的反馈。 三维模型可用线框、曲线或实体方式生成。在线框模型中，直线和圆弧组成了模型边界。结果是一个能够从任何位置观看的三维模型，但仍只是一个框架形式。创建曲面犹如在骨架上包上皮。一旦如此生成后，模型就能够够被渲染，使得图形看上去更传神。曲面模型普遍用于构建板金的展开和重叠以用于制造。实体模型是最复杂的建模层次，而且用于成立实体模型的程序在一段时期内只用在大型运算机上。只有最近几年来微型运算机才达到那个能力水平，也能够运行复杂的算法，生成实体模型。运算机“以为”实体模型是一种具有实体质量的模型，因此它可被“钻孔”“加工”“焊接”，好象它是一个实际的零件。它能够由任何材料组成并呈

10、现其材料特性，因此，能够进行质量计算。运算机辅助画图的益处用运算机完成画图及设计任务的益处是令人难忘的：提高速度、提高准确性、减少硬拷贝存储空间及易于恢复信息、增强信息传输能力、改善传输质量和便于修改。速度工业用运算性能以平均每秒3300万次完成一项任务；更新的运算机其速度更快。用运算机计算零件的变形量是一个重要功绩。当理论上的载荷力加到零件上时、通过运算机进行有限元分析或在监视器上显示一个城市的整体计划时，这二者都是既费时又计算量大的任务。AutoCAD软件可依照需要多次复制所需模型的形状和几何尺寸，快速自动地进行剖面填充及尺寸标注。准确AutoCAD程序依托操作系统及运算机平台每点具有14

11、位的精度。这在用数学计算诸如一个圆的线段数、程序必需圆整线段时是十分重要的。存储运算性能够在物理空间中存储上千幅图，这空间能够存储上百幅手工图。而且运算性能够很容易地搜索和找到一幅图，只要操作者拥有正确的文件名。传输由于运算机的数据是以电子形式存储，它能被送到各类位置。最明显的位置是监视器。运算性能够在屏幕上以不同的方式显示数据，如图形，并能方便地将数据转换成可读图形。这些数据也可被传送给画图机，打印出常见的图纸，通过直接连接到运算机辅助制造机床或由电话线传到地球的任何地址。你能够再也不冒损失或丢失的危险去邮寄图纸，此刻图纸能够通过电信网当即发送到目的地。第一章. 引 言 目前，容积式紧缩机的

12、全世界年产量为亿余台，其中大多数被应用于空气动力和制冷系统。过去的30年间，转子型线的改良使螺杆紧缩机内部泄漏完全减少，同时技术日趋成熟的机床能够将形状较为复杂零件的加工公差操纵在工程许诺的 3m之内，以致传统的往复式紧缩机在许多应用领域慢慢被螺杆紧缩机所替代。人工分析计算的方式是设计者预测紧缩机性能的要紧手腕，而且在此进程中取得了一些技术上的冲破，但其适用范围和准确度与现代数控机床和装配进程相较却逊色很多。因此，先进的分析手腕增大了技术创新的可能性，进而提高螺杆紧缩机的性能，降低制造本钱，进一步扩大螺杆紧缩机的应用范围。 转子型线的改良仍然是提高螺杆紧缩机性能最有效的手腕，依托体会确信转子齿

13、型和转子大量采纳通用型线的历史将被慢慢完善的先进、合理、高效的转子加工工序所改写，从而取得良好的应用成效。另外，改善的紧缩机内部流动模型有助于更好地进行孔口设计，轴承负荷及其脉动的准确判定有助于选择更为适合的轴承。最后，若是能够较为准确地估量由于紧缩机内部温度及压力转变引发的转子和机壳的扭转变形，咱们就能够够在机械的加工进程中采取相应的方法以便将温度及压力脉动的不良阻碍降至最小。本文涵盖了可能引发螺杆紧缩机技术创新的最新流动模型与分析方式，和利用这些手腕提高机械性能、扩展应用范围的典型案例。第二章 螺杆紧缩机的介绍一. 进展历程20世纪30年代，瑞典工程师Alf Lysholm在对燃气轮机进行

14、研究时，希望找到一种作回转运动的紧缩机，要求其转速比活塞紧缩机高得多，以即可由燃气轮机直接驱动，而且可不能发生喘振。为了达到上述目标，他发明了螺杆紧缩机。在理论上，螺杆压缩机具有他所需要的特点，但由于必须具有非常大的排气量，才能满足燃气轮机工作的要求，螺杆压缩机并没有在此领域获得应用。尽管如此，Alf Lysholm及其所在的瑞典SRM公司，对螺杆压缩机在其它领域的应用，继续进行了深入的研究。1937年，Alf Lysholm 在SRM公司研制成功了两类螺杆压缩机试验样机，并取得了令人满意的测试结果。1946年，位于苏格兰的英国 James Howden 公司，第一个从瑞典SRM公司获得了生产

15、螺杆压缩机的许可证。随后，欧洲、美国和日本的多家公司也陆续从瑞典SRM公司获得了这种许可证，从事螺杆压缩机的生产和销售。最先发展起来的螺杆压缩机是无油螺杆压缩机。1957年喷油螺杆空气压缩机投入了市场应用。1961年又研制成功了喷油螺杆制冷压缩机和螺杆工艺压缩机。过随后持续的基础理论研究和产品开发试验，通过对转子型线的不断改进和专用转子加工设备的开发成功，螺杆压缩机的优越性能得到了不断的发挥。二. 进展方向螺杆紧缩机普遍应用于矿山、化工、动力、冶金、建筑、机械、制冷等工业部门，在宽广的容量和式况范围内，慢慢替代了其它种类的紧缩机，统计数据表明，螺杆紧缩机的销售量已占其它容积式紧缩机销售量的80

16、%以上，在所有正在运行的容积式紧缩机中，有50%的是螺杆紧缩机。尔后螺杆紧缩机的市场份额仍将不断的扩大。为了进一步改善螺杆紧缩机的性能，扩大其应用范围，应在以下几个方面作深切研究。1、 在型线啮合特性、转子受力变形和受热膨胀等方面研究的基础上，制造新的高效型线，以进一步提高螺杆紧缩机的效率。2、 分析喷油对、螺杆紧缩机工作进程中泄漏、换热和摩擦等方面的阻碍机理，使喷油参数的设计从目前的体会设计提高到机理设计和优化设计。3、 研究吸气和排气进程的流动特性，在流场分析的基础上，进一步合理配置吸排气孔口和相关连接管道。4、 分析螺紧缩机的噪音产生机理，研究型线设计和孔口配置等因素对噪声指标的阻碍，从

17、而更有效的降低噪声。5、 研究转子螺旋齿面的加工工艺，除研究高精度和同生产率的专用设备外，还要研究新型少切削和无切削工艺。6、 扩大螺杆紧缩机的参数范围，要紧应向小容积流量、高排气压力方向进展。同时，研究气量调剂机构与智能操纵系统，提高调剂式况下紧缩机运转的经济性，进一步扩大螺杆紧缩机的应用范围。三. 螺杆紧缩机的研究意义紧缩机可分二大类，容积式紧缩机和动力式紧缩机。容积式紧缩机又可分往复式和回转式。本可题研究的是螺杆空气紧缩机，属于双轴紧缩机。螺杆紧缩机-是回转容积式紧缩机，在其中两个带有螺旋型齿轮的转子彼此啮合，从而将气体紧缩并排出。用靠得住性高的螺杆式紧缩机取代易损件多，靠得住性差的活塞

18、式紧缩机，已经成为必然趋势。日本螺杆紧缩机1976年仅占27%，1985年则上升到85%。目前西方发达国家螺杆紧缩机市场占有率为80%，并维持上升势头。螺杆紧缩机具有结构简单、体积小、没有易损件、工作靠得住、寿命长、维修简单等优势。螺杆紧缩机有双螺杆与单螺杆两种。单螺杆紧缩机的发明比双螺杆紧缩机晚十几年，设计上更趋合理、先进。单螺杆紧缩机克服了双螺杆紧缩机不平稳、轴承易损的缺点；具有寿命长，噪音低，加倍节能等优势。相对其他复杂回转机械来讲，螺杆紧缩机的设计制造仍是比较简单的。由于螺杆紧缩机的回转运动部件只有两个转子，因此它能够靠得住地高速运转。高精度的转子齿型铣削与磨削加工能够较低的本钱将齿间

19、间隙操纵在30503m之间。与初期的机械相较，内部泄漏已经大幅减少。可见，螺杆紧缩机已经成为周密、高效的 机械，而且能够适用于较大的压力与排量范围。因此，容积式紧缩机的大部份市场与应用处合已被螺杆紧缩机占据。螺杆紧缩机的进展趋势是在知足性能要求的前提下，减小机械的尺寸。这就意味着需要在维持较高效率的同时尽可能提高转子齿顶速度。在一样的实验中，普遍采纳的轴承是转动轴承，因为与滑动轴承相较，转动轴承许诺更小的间隙。另外，为使吸气与排气孔口处的气流速度降到最低，吸排气孔口需要开设得尽可能大。上述这些设计原则在任何应用处合中都是普遍适用的。与先进的转子型线一样，为了取得螺杆紧缩机设计的最大进步，能够将

20、损失降到最低的其他组件的改良也是超级重要的。因此，对转子与机壳之间的间隙进行合理选择也是很有必要的，尤其是在高压端。当间隙较小时，需要采纳较昂贵的优质轴承，当通过预紧将间隙操纵在许诺范围内时，能够采纳比较廉价的轴承。 螺杆紧缩机尤其是喷油螺杆紧缩机通常在较高压力差下工作，单级压比较高，产生的轴向力与径向力较大。中小型 紧缩机一样采纳转动轴承。由于转子中心距受其必然的阻碍，为设计出中意的产品，转动轴承的选用及校核也应慎重。值得一提的是，近期研发出的一种摩擦很小的转动轴承提供了一个不错的选择，详细参见Meyers37。通常在转子的高压端设有两个轴承来别离经受轴向力与径向力。转子间的接触力大小取决于

21、它们之间传递的扭矩，当阴阳转子直接接触时，接触力较大。当紧缩机的驱动力矩由阳转子传送时，接触力相对较小。倘使将驱动力矩由阴转子传送，产生的接触力超级大，这是不许诺的。 喷入紧缩机内的润滑油也有润滑轴承的作用，可是为了尽可能减小摩擦损失，轴承的供油与回油系统是独立的。机体上的喷油孔口开设在由热力计算结果得出的气体温度与润滑油温度相等的位置，除此之外，喷油孔口应位于转子螺旋线上方，如此，润滑油能够从阴转子齿顶沿螺旋齿面切线方向进入机体，达到回收所喷入润滑油的动能的目的。 为将吸排气孔口的流动损失降到最低，螺杆紧缩机还应符合以下技术指标。进入紧缩机的气体的流道应尽可能幸免弯曲，这就要求吸气孔口要开设

22、在机壳上，另外，尽可能扩大进气的流通面积从而降低吸气孔口处的气体流速。排气孔口的尺寸主若是由热力性能所要求的内压力比决定的，还应考虑降低排气流速和降低内部、排气孔口处流动损失的需要。机壳的设计加工要尽可能减小其重量，还应配置增强筋以提高高压下的强度。尽管螺杆紧缩机此刻已是一种进展比较成熟的产品，但由于以运算机建模与数值分析为主的工程科学的介入，咱们还能够在设计进程中做出更大的改良，提高效率、减小机械尺寸、降低制造本钱等。另外，为了达到最优化的设计，轴承技术与润滑的改善也是十分重要的.四.螺杆式空压机原理1.吸气进程： 螺杆式的进气侧吸气口，必需设计得使紧缩室能够充分吸气，而螺杆式紧缩机并无进气

23、与排气阀组，进气只靠一调剂阀的开启、关闭调剂，当转子转动时，主副转子的齿沟空间在转至进气端壁开口时，其空间最大，现在转子的齿沟空间与进气口之自由空气相通，因在排气时齿沟之空气被全数排出，排气终止时，齿沟乃处于真空状态，当转到进气口时，外界空气即被吸入，沿轴向流入主副转子的齿沟内。当空气充满整个齿沟时，转子之进气侧端面转离了机壳之进气口，在齿沟间的空气即被封锁。 二、封锁及输送进程： 主副两转子在吸气终止时，其主副转子齿峰会与机壳闭封，现在空气在齿沟内闭封再也不外流，即封锁进程。两转子继续转动，其齿峰与齿沟在吸气端吻合，吻合面慢慢向排气端移动。 3、紧缩及喷油进程： 在输送进程中，啮合面慢慢向排

24、气端移动，亦即啮合面与排气口间的齿沟间渐渐减小，齿沟内之气体慢慢被紧缩，压力提高，此即紧缩进程。而紧缩同时润滑油亦因压力差的作用而喷入紧缩室内与室气混合。 4、排气进程： 当转子的啮合端面转到与机壳排气相通时，（现在紧缩气体之压力最高）被紧缩之气体开始排出，直至齿峰与齿沟的啮合面移至排气端面，现在两转子啮合面与机壳排气口这齿沟空间为零，即完成（排气进程），在此同时转子啮合面与机壳进气口之间的齿沟长度又达到最长，其吸气进程又在进行现在，螺杆机械作为紧缩机兼膨胀机被用于不同的场合，其工作介质可以是气体、干蒸汽或在机械内部发生相变的多相混合物等，依照润滑、冷却方式的不同，能够分为喷油式螺杆机械、紧缩或膨胀进程中喷入其他流体的螺杆机械，和干式螺杆机械。机体的几何形状取决于转子齿数、转子齿型还有不同组成齿曲线组成的齿段的相对照例。实践告知咱们，没有对所有应用处合都十分理想的结构和配置，为了取得最佳的机型，详细的热力学分析与设计参数的转变对机械性能阻碍的估算都是十分必要的。因此，在最优化分析处置进程中制定严格技术标准是研发一台优良机械的先决条件。同时，这些准则有助于进一步提高现有的 螺杆机械设计水平并扩展其应用范围，在市场竞争中争取到更多的优势。