80系列微型风冷活塞式压缩机的设计W80II含全套CAD图纸

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1、编编 号号无锡太湖学院毕毕业业设设计计（论论文文）题目：题目：80 系列微型风冷活塞式压缩机的设计系列微型风冷活塞式压缩机的设计 W80II 型型 信机 系系 机械工程及自动化 专专 业业学 号：学生姓名：指导教师： 2013 年 5 月 25 日无锡太湖学院本科毕业设计（论文）无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚诚 信信 承承 诺诺 书书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 80 系列微型风冷活塞式压缩机的设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班

2、 级： 机械 93 学 号： 0923105 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日I无无锡锡太太湖湖学学院院信信 机机系系 机机械械工工程程及及自自动动化化 专专业业毕毕 业业 设设 计计论论 文文 任任 务务 书书一、题目及专题：一、题目及专题：1、题目 80 系列微型风冷活塞式压缩机的设计 2、专题 二、课题来源及选题依据二、课题来源及选题依据80 系列微型风冷活塞式压缩机是风冷单作用压缩机，使用飞溅的有雾进行润滑，在食品、医疗、仪表等行业广泛应用。压缩机由三相异步电动机作为原动机，经“V”型皮带传动，使曲轴作旋转运动，再通过连杆带动活塞在气缸内作往复运动。空气由进气阀吸入一级气缸，

3、压缩后经排气阀进中间冷却器后再经二级气缸压缩后进入储气罐。采用自动停机方式控制排气压力，压缩机的冷却主要由兼作风扇的飞轮对气缸及中间冷却器进行强制对流换热来保证。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求：三、本设计（论文或其他）应达到的要求：1、 根据设计参数进行压缩机的热、动力计算（主要包括缸径的 确定，电动机功率计算及选型，压缩机中的作用力的分析， 飞轮距的确定，惯性力和惯性力矩的平衡） ； II 2、绘制主机总图及主要零件图； 3、对压缩机主要零件进行强度校核； 4、根据计算结果，确定压缩机结构尺寸，完成总装图； 5、查阅相关资料，完成毕业设计说明书一份，不少于 30 页。 四、接受任务学

4、生：四、接受任务学生： 机械 93 班班 姓名姓名 肖秋红 五、开始及完成日期：五、开始及完成日期：自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日六、设计（论文）指导（或顾问）：六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师指导教师签名签名 签名签名 签名签名教教研研室室主主任任学科组组长研究所学科组组长研究所所长所长签名签名 系主任系主任 签名签名2012 年年 11 月月 12 日日 III摘摘 要要 活塞式压缩机是一种容积式压缩机，用来提高气体压力和传送气体，目前广泛用于工业生产中，例如：石油、化工、冶金、轻功、纺织、及采矿等。因此，气体压缩机是近代工

5、业生产中不可缺少的通用机械。结合所学过的中小型压缩机，了解其基本结构及其工作原理，重点掌握其结构设计学会所含零部件的结构设计方法及其强度校核方法，在设计过程中，理论联系实际，最终了解设计一个机械设备基本思想和方法。 W 型风冷微型活塞式压缩机主要用于工业中气体压缩，虽然其结构有别于其他压缩机，但它们原理相似。因此可以根据已知的压缩机类型，通过互相比较进而进行设计。 整个设计过程包括整体总体结构设计、热力学的计算、初定相关零部件结构尺寸，然后借助 CAXA 等绘图软件，选定轴承等标准件，应用强度理论对其进行必要的强度校核以满足实际的需要，最后确定压缩机的辅助设备。关键字关键字：活塞式压缩机；强度

6、校核；行程容积；动力计算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 i

7、n 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

8、 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. Th

9、erefore 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 s

10、elected 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 calculationV目目 录录摘 要.IIIABSTRACT.IV目 录.V1 绪论.11.1 本课题的研究内容和意义.

11、11.2 国内外的发展概况.11.3 本课题应达到的要求.12 压缩机总体结构的设计.22.1 设计原则及设计任务.22.2 结构方案的选择.32.3 列数及级在列中的配置.43 压缩机热力计算.53.1 技术参数.53.2 热力计算.53.2.1 计算总压力比.53.2.2 压缩机级数的确定.53.2.3 压力比分配.53.2.4 计算容系数.53.2.5 确定压力系数.63.2.6 确定温度系数.63.2.7 计算泄漏系数.63.2.8 计算气缸工作容积.73.2.9 确定缸径、行程及行程容积.73.2.10 复算压比或调整余隙容积.83.2.11 计算各列最大的活塞力.93.2.12 计

12、算排气温度.93.2.13 计算功率.93.2.14 等温功率.104 动力计算.114.1 已知数据整理.114.2 动力计算.114.2.1 计算活塞位移、速度、加速度.114.2.2 气体力的计算.13VI4.2.3 惯性力的计算.174.2.4 切向力的计算及切向力曲线的绘制.214.2.5 飞轮矩的确定.235 主要零部件的分析设计.265.1 气缸部分的分析计算.265.2 机身的设计.285.2.1 机身材料.285.2.2 主要尺寸确定.295.3 连杆的设计.295.3.1 概述.295.3.2 连杆的结构设计.295.3.3 杆身结构.296 结论与展望.336.1 结论.

13、336.2 不足之处及未来展望.33致 谢.34参考文献.35 80 系列微型风冷活塞式压缩机的设计W80II 型11 绪论绪论1.1 本课题的研究内容和意义本课题的研究内容和意义 压缩机是一种输送气体和提高气体压力的机器，属于将原动机的动力转化为气体压力能的工作机，它种类多、用途十分广泛，如冶金、矿山、机械和国防等，尤其在石油、化工生产中，压缩机已成为必不可少的关键设备，由此可见，压缩机已成为国民经济各个部门中重要的通用机械。压缩机按压缩气体的原理不同可分为容积式和速度式两大类。容积式压缩机是使气体直接受压，从而使气体容积缩小、压力提升。其特点是压缩机 具有容积可周期性变化的工作腔。按工作腔

14、中运动元件不同，容积式压缩机可分为往复式和回转式两种。动力式压缩机是使气体流动速度提高，然后通过扩压元件使速度能转化为压力能，与此同时气体容积也相应减小。其特点是压缩机具有驱使气体获得流动速度的叶轮。按工作腔中运动元件不同，动力式分为离心式、轴流式、喷射式等。本设计采用容积式压缩机。压缩气体主要应用与以下几个方面：（1）作为动力：压缩气体驱动各种风冷机械，风冷工具，控制表及其自动 化装置。（2）气体用于气体制冷和气体分离：空气液化分离后，得到纯氧、氮等。（3）用来合成及聚合：如氮氢合成氨，氢、二氧化碳合成尿素等等。（4）气体输送、气瓶罐装等等。（5）用以油的加氢精制：如重油的轻化、润滑油的加氢

15、精制等等。（6）天然气燃料车的气源提供。1.2 国内外的发展概况国内外的发展概况 近几十年来，我国压缩机制造业在引进国外技术，消化吸收和自主开发基础上，克服不少难关，取得重大突破，其中活塞式压缩机已达到国际同类产品的水平。今后压缩机的发展前景不仅仅在于努力提高技术性能指标，更应着力于应用近代先进计算机技术进行性能模拟和优化设计，促成最佳性能的系列化、通用化、机组化和自动化，降低生产成本，完善辅助成套设备，扩大应用领域，提高综合技术经济指标。1.3 本课题本课题应达到的要求应达到的要求本次设计的80系列风冷活塞式微型压缩机主要用于工业生产中，主要包括三个方面：一是热力计算，确定行程容积、最大活塞

16、力、排气温度、功率和效率等；二是动力计算，确定气体力、综合活塞力、飞轮矩等；三是连杆的计算，确定连杆长度，大头小头尺寸。无锡太湖学院学士学位论文22 压缩机总体结构的设计压缩机总体结构的设计2.1 设计原则及设计设计原则及设计任务任务排气量：Q=0.4/min；排气压力：P =1.25MPa；进气压力：3mdP =0.1MPa；s进气温度：T =20C；进气相对湿度：=0.8；1查书得 130m=k1.4相对余隙容积的大小，很大程度上取决于气缸上的布置方式，气阀的结构结构形式和级数，以及同一级次的行程缸径比等。般处于下列范围：低压级：0.070.12中压级：0.090.14高压级：0.110.

17、16单作用式压缩机，如果气阀轴向地配置在气缸盖上，低压级可小至 ；速短行程压缩机，可高达；小型压缩机的高压07. 004. 018. 015. 0级可达。25. 0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 确定压力系数确定压力系数 根据进气压力接近于大气压力，取压力系数;98. 01p 根据温度系数与压力比的关系，取温度系数。00. 12p 3.2.6 确定温度系

18、数确定温度系数 取。97. 0;97. 021TT 3.2.7 计算泄漏系数计算泄漏系数 表 3-3 泄漏系数项目相对泄漏数级数第一级第二级气阀一级二级0.020.0380 系列微型风冷活塞式压缩机的设计W80II 型7 续表 3-3总相对泄漏量0.050.07vl110.9520.93 3.2.8 计算气缸工作容积计算气缸工作容积 (3.6)11111ltpvhnQV 952. 097. 098. 0932. 08504 . 0 300056. 0m (3.7)222222121ltpvhTTPPnQV 93. 097. 000. 1932. 012933031067. 3108504 .

19、055 300016. 0m 3.2.9 确定缸径、行程及行程容积确定缸径、行程及行程容积 已，选取行程 S=60mm,得活塞平均速度min/850rn (3.8)smsnVm/7 . 1308506030 一级气缸直径： (3.9)2421SDVh m (3.10)0771. 006. 000056. 02211sVDh活塞环一级二级0.030.04无锡太湖学院学士学位论文8 圆整后，圆整后实际行程容积mmD80131000603. 0mVh 二级气缸直径： (3.11)14222SDVh (3.12)msVDh0582. 006. 000016. 04422 圆整后，圆整后实际行程容积。m

20、mD6023200017. 0mVh 3.2.10 复算压比或调整余隙容积复算压比或调整余隙容积 气缸直径圆整后如其他参数不变，则压力比分配便改变，若忽略压力比改变后对容积系数的影响，则压力比的改变可认为与活塞有效面积改变成比例。表 3-4 圆整前、后总的活塞有效面积如下表气缸直径活塞有效面积级次D（cm）（m222DAi）前后前后0.0770.0800.00930.0100.05820.0600.00530.0057由于一级缸径圆整变大使一级排气压力要反比例降低，降低率930. 001. 00093. 01由于二级缸径圆整变大使二级排气压力要反比例降低，降低率929. 00057. 0005

21、3. 02一级压力比变为 (3.13)171. 367. 3929. 0930. 01211相应地二级压力比变为 (3.14)051. 4929. 0930. 05 . 32122也可以用调整相对余隙的方法，维持压力比不变，即因第一级缸直径变大了，相对余隙容积也相应变大了，使吸进的气量不变。由此可得 (3.15)867. 0010. 00093. 0932. 011AAvivi一级新的相对余隙容积： 80 系列微型风冷活塞式压缩机的设计W80II 型9 (3.16)059. 0167. 3867. 01111 . 111111mviO二级新容积系数： (3.17)838. 00057. 000

22、53. 0901. 02222AArr二级新相对余隙容积0.055 (3.18)15 . 3838. 0115. 112本计算中取调整相对余隙容积。 3.2.11 计算各列最大的活塞力计算各列最大的活塞力 取进、排气相对压力损失： 075. 01s167. 01d 048. 02s105. 02d 气缸内实际进、排气压力Ps =（1-0.075） 10 Pd =（1+0.167） 3.67 10 =0.925151510 N/M =4.25105 N/M252Ps =（1-0.048） 3.67 Pd =（1+0.105）251025105 .12=3.494 =13.8125/10MN25/

23、10MN 轴侧和盖侧活塞面积分别为：25511/10355. 31028. 4mnPPsd25522/10494. 31081.13mnPsPd25/10316.10mN 最大活塞力第一级： NPsPdAF351111105 . 31001. 0)(（3.19）第二级： NPsPdAF352122109 . 510316.100057. 0)(（3.20） 3.2.12 计算排气温度计算排气温度 取压缩指数 n =1.35 ； n =1.412排气温度无锡太湖学院学士学位论文10Td =T Td =T111111nn222122nn 35. 1135. 167. 32934 . 114 . 1

24、67. 35 .410 （3.21） （3.22）K5 .410K4 .430 3.2.13 计算功率计算功率 （3.23）1)1 (160111011111111nnnvsinnVPnN kw38. 11)242. 01 (67. 3135. 135. 1000603. 0867. 0106085035. 1135. 15 （3.24）1)1 (160221021222221nnhvsinnVPnN kw21. 11)153. 01 (5 . 314 . 14 . 100017. 0838. 0105 . 3608504 . 114 . 15 总的指示功率 kwNi58. 231. 138.

25、 1 取机械效率9 . 0m 轴功率 KWNZ87. 29 . 058. 2 电动机的功率余度取 10%，则电动机取 4kw。确定电动机型号为Y112M-2,转速为2890r/min。 3.2.14 等温功率等温功率 各级等温压缩功率 kwllPnsNnnhvsi963. 067. 3000603. 0867. 01060850605111111（3.25） （3.26）963. 067. 3ln00017. 0838. 01067. 360850521sNi 总的等温指示功率 kwNisi923. 1963. 0963. 0 等温指示效率 %3 .717 . 2926. 1isi 等温轴效率

26、 %17.646417. 09 . 0713. 0is 80 系列微型风冷活塞式压缩机的设计W80II 型11 4 动力计算动力计算4.1 已知数据整理已知数据整理 表 4-1 已知数据 级数III活塞面积（m2）A0.010.005710.510.5P1j0.10.42Psj0.9253.49410.5P2j0.4515.43Pdj4.2813.81温度吸入oc20137.5k2.93410.5排出oc137.5157.4k410.5430.4相对余隙容积0.0590.072行程（mm）s60mm余隙容积折合行程（mm）s0=s3.544.32指示功率（kw） Ni1.381.32轴功率kw

27、3kw无锡太湖学院学士学位论文124.2 动力计算动力计算 4.2.1 计算活塞位移、速度、加速度计算活塞位移、速度、加速度 srn/97.838608502602（4.1） 6691. 297.8803. 0r（4.2） smrv/47.237733.8303. 022 取径长比：41 位移 )sin11 (1)cos1(22xrXg（4.3） )cos1 (161)cos1 (03. 0 速度 )2sin2(sin rv（4.4） )2sin81(sin6691. 2 加速度 )2cos(cos2 ra（4.5） )2cos41(cos47.237表 4-2 活塞位移、速度、加速度80 系

28、列微型风冷活塞式压缩机的设计W80II 型13曲柄转曲柄角度活塞位移x（m）活塞速度v(m/s)活塞加速度a(m/s2)0o00396.8415o1.270.86280.7930o4.961.62235.3445o10.662.22167.9560o17.812.689.0575o25.732.7410.0590o33.752.67-59.37105o41.262.44-112.88120o47.812.02-148.4135o53.091.55-167.92150o56.921.05-175.97165o59.230.52-177.96180o600-178.1195o59.23-1.05-

29、177.96210o56.92-1.55-175.97225o53.09-1.55-167.92240o47.81-2.02-148.4 续表 4-1无锡太湖学院学士学位论文14曲柄转曲柄角度活塞位移x（m）活塞速度v(m/s)活塞加速度a(m/s2)255o41.26-2.44-112.88270o33.75-2.67-59.37285o25.73-2.7410.05300o17.81-2.689.05315o10.66-2.22167.95330o4.96-1.62235.34345o1.27-0.86280.79360o00396.84 4.2.2 气体力的计算气体力的计算 （1）各级气

30、体力 膨胀过程： mjdjxSSPP)(00（4.6） 进气过程： sjPP （4.7） 压缩过程： mjsjXSSSPP)(00（4.8） 排气过程： djPP （4.9） 本机属于微型压缩机，取，是活塞位移，1 . 111 mm15. 122 mmjx为代表余隙容积的当量行程， （-相对余隙容积）用运动计算中各点的ss 0位移值。因为本机为单作用活塞，所以只需将盖侧列入计算。 （2）气体力 gjjgjApp（4.10） 80 系列微型风冷活塞式压缩机的设计W80II 型15 表 4-3 I 级盖侧气体力表无锡太湖学院学士学位论文16曲轴转角活塞位移膨胀过程进气过程压缩过程排气过程气体力xg

31、(min)Pj=PsPj=PdPgj=-Pj*Agj004.28-4280151.273.05-3050304.960.925-9254510.660.925-9256017.810.925-9257525.730.925-9259033.750.925-92510541.260.925-92512047.810.925-92513553.090.925-92515056.920.925-92516559.230.925-925180600.925-92519559.230.94-84021056.920.97-97022553.091.04-104024047.811.14-11402554

32、1.261.31-131027033.751.58-158028525.732.01-201030017.812.75-275031510.664.28-42803304.964.28-42803451.274.28-428036004.28-428080 系列微型风冷活塞式压缩机的设计W80II 型17I 级： NpdddAPF351028. 401. 01067. 3)167. 01 ()1 (（4.11） NAPFpssd3510925. 001. 010)075. 01 ()1 (（4.12） 图 4.1 I 级盖侧气体力 无锡太湖学院学士学位论文18 表 4-4 II 级盖侧气体力表

33、曲轴转角活塞位移膨胀过程进气过程压缩过程排气过程气体力xg(min)Pj=PsPj=PdPgj=-Pj*Agj0013.81-7871.7151.2710.27-5854304.963.494-1991.64510.663.494-1991.66017.813.494-1991.67525.733.494-1991.69033.753.494-1991.610541.263.494-1991.612047.813.494-1991.613553.093.494-1991.615056.923.494-1991.616559.233.494-1991.6180603.494-1991.61955

34、9.233.54-2017.821056.923.67-2091.922553.093.91-2228.724047.814.31-2456.725541.264.93-2810.127033.755.9-336328525.737.48-4263.630017.8110.16-5791.231510.6613.81-7871.73304.9613.81-7871.73451.2713.81-7871.7360013.81-7871.780 系列微型风冷活塞式压缩机的设计W80II 型19II 级： NAPFpddd35107 . 80058. 01081.13)105. 01 ()1 (（4

35、.13） NAPFpssd351099. 10057. 01067. 3)048. 01 ()1 (（4.14） 图 4.2 II 级盖侧气体力 4.2.3 惯性力的计算惯性力的计算 往复惯性力：61935213067385m 旋转惯性力： gm188 无锡太湖学院学士学位论文20表 4-5 惯性力表曲柄转角活塞加速度复位惯性力 I=m as5 . 1旋转惯性力21wmIrA（m/s ）2I 级II 级I 级II 级00396.84368.46368.46-44.64-44.64150380.79353.56353.56-44.64-44.64300235218.2218.2-44.64-44

36、.64450167.95155.9155.9-44.64-44.6460089.0582.6882.68-44.64-44.6475010.059.339.33-44.64-44.64900-59.37-55.13-55.13-44.64-44.641050-112.88-104.81-104.81-44.64-44.641200-148.4-137.8-137.8-44.64-44.641350-167.92-155.9-155.9-44.64-44.641500-175.97-163.39-163.39-44.64-44.641650-177.96-165.24-165.24-44.64-

37、44.641800-178.10-165.36-165.36-44.64-44.641950-177.96-165.24-165.24-44.64-44.642100-115.97-163.39-163.39-44.64-44.642250-167.92-155.9-155.9-44.64-44.642400-148.4-137.8-137.8-44.64-44.642550-122.88-104.81-104.81-44.64-44.642700-55.6-55.13-55.13-44.64-44.642850+99.39.339.33-44.64-44.64300083.6882.6852

38、.68-44.64-44.643150155.9155.9155.9-44.64-44.643300218.2218.2218.2-44.64-44.643450353.56353.56353.56-44.64-44.643600368.46368.46368.46-44.64-44.6480 系列微型风冷活塞式压缩机的设计W80II 型21 表 4-6 综合活塞力图曲柄转角I级II级气体力 往复惯性力 摩擦力 综合活塞力气体力往复惯性力 摩擦力 综合活塞力0-4280368.46-109.6-4021.14-7871.7368.46109.6-7612.8415-3050353.56-109

39、.6-2906.04-5854353.56109.6-5610.0430-925218.2-109.6-816.4-1991.6218.2109.6-188345-925155.9-109.6-878.7-1991.6155.9109.6-1945.360-92582.68-109.6-951.92-1991.682.68109.6-2018.5275-9259.33-109.6-1025.27-1991.69.33109.6-2019.8790-925-55.13-109.6-1089.73-1991.6-55.13109.6-2156.33105-925-104.81-109.6-1139

40、.41-1991.6-104.81109.6-2206.01120-925-137.8-109.6-1172.4-1991.6-137.8109.6-2239135-925-155.9-109.6-1190.5-1991.6-155.9109.6-2257.1150-925-163.39-109.6-1197.99-1991.6-163.39109.6-2264.59165-925-165.24-109.6-1199.84-1991.6-165.24109.6-2266.44180-925-165.36-109.6-1199.96-1991.6-165.36109.6-2266.56195-9

41、40-165.24-109.6-1214.99-2017.8-165.24109.6-2292.64210-970-163.39-109.6-1242.99-2091.9-163.39109.6-2364.89225-1040-155.9-109.6-1305.5-2228.7-155.9109.6-2494.2240-1140-137.8-109.6-1387.4-2456.7-137.8109.6-2704.1255-1310-104.81-109.6-1524.41-2810.1-104.81109.6-3024.51270-1580-55.13-109.6-1744.73-3363-5

42、5.13109.6-3527.73285-20109.33-109.6-2110.27-4263.69.33109.6-4363.87300-275082.68-109.6-2776.92-5791.282.68109.6-5818.12315-4280155.9-109.6-4233.7-7871.7155.9109.6-7825.4330-4280218.2-109.6-4171.4-7871.7218.2109.6-7763.1345-4280353.56-109.6-4037.04-7871.7353.56109.6-7627.74360-4280368.46-109.6-4021.1

43、4-7871.7368.46109.6-7612.84无锡太湖学院学士学位论文22图 4.3 I 级综合活塞力图80 系列微型风冷活塞式压缩机的设计W80II 型23 图 4.4 II 级综合活塞力图 4.2.4 切向力的计算及切向力曲线的绘制切向力的计算及切向力曲线的绘制 切向力计算公式： )sin122sin(sin2pFT（4.15）无锡太湖学院学士学位论文24 表 4-7 切向力图曲柄转角I级II级总切向力0o00015o-2043.88-3869.48-5913.3630o-1088.6-4059.78-5148.3845o-726.37-1675.35-2401.7260o-947

44、.3-2008.75-2956.0575o-1058.87-2160.42-3219.2990o-1089.73-2156.33-3246.06105o-1024.42-1983.38-3007.8120o-863.93-1649.9-2513.83135o-624.4-1183.82-1808.22150o-331.05-625.79-956.84165o-57.55-21.2-78.75180o000195o617.561165.31782.86210o899.51711.382610.88225o1161.542219.163380.7240o1380.682691.014071.692

45、55o1574.363123.624697.98270o1744.733299.965044.69285o1897.313527.735425.04300o2046.294287.36333.59315o2220.524104.36324.82330o1152.712145.233297.94345o37.7771.36109.13360o00080 系列微型风冷活塞式压缩机的设计W80II 型25 图 4.5 总切向力曲线 4.2.5 飞轮矩的确定飞轮矩的确定 平均切向力： 16.47336251TTTim（4.16） 阻力矩： TrTMy03. 0（4.17） 驱动力矩： mMdTrTM0

46、3. 01（4.18） 无锡太湖学院学士学位论文26表 4-7 驱动力矩与阻力矩计算80 系列微型风冷活塞式压缩机的设计W80II 型27曲柄转角总切向力平均切向力阻力矩My驱动力矩Md00473.16014.19480.26-5913.16473.16-177.394814.19480.52-5148.38473.16-154.4514.19480.785-2401.72473.16-72.051614.19481.05-2956.05473.16-88.6814.19481.31-3219.29473.16-96.5814.19481.57-3246.06473.16-97.381814.

47、19481.83-3007.8473.16-90.23414.19482.09-2513.83473.16-75.414914.19482.36-1808.22473.16-54.246614.19482.62-956.84473.16-28.705214.19482.88-78.75473.16-2.362514.19483.140473.16014.19483.41782.86473.1653.485814.19483.662610.88473.1678.326414.19483.9253380.7473.16101.42114.19484.194071.69473.16122.15071

48、4.19484.454697.98473.16140.939414.19484.715044.69473.16151.340714.19484.975425.04473.16162.751214.19485.236333.59473.16190.007714.19485.56324.82473.16189.744614.19485.763297.94473.1698.938214.19486.02109.13473.163.273914.19486.280473.16014.1948无锡太湖学院学士学位论文28-200-150-100-5005010015020025000.521.051.5

49、72.092.623.143.664.194.715.235.766.28阻力矩My驱动力矩Md 图 4.6 阻力矩驱动力矩图2max725259325122mmf长度比例： 51260lsml（4.19）面积比例： 02. 05004. 00plmmm（4.20） 72502. 0max0fmL（4.21）飞轮转动惯量： 222/806. 672502. 03600mkgnGD（4.22） 80 系列微型风冷活塞式压缩机的设计W80II 型295 5 主要零部件的分析设计主要零部件的分析设计 空气压缩机的主要零部位包括工作部件包括工作部位和运动部位,工作部位的作用是用来构成工作容积和防止气体

50、泄漏，他有气缸、气阀、活塞组件、活塞杆。运动部件用来传输动力，它包括曲轴、连杆、十字头。5.1 气缸部分的分析计算气缸部分的分析计算气缸是活塞式压缩机中的组成压缩容积的主要部分。根据压缩机所达到压力，排气量，压缩机的结构方案，压缩气体的种类，制造气缸的材料以及制造厂的习惯等条件，气缸的结构可以有各种各样的形式。气缸结构如下图 5.1：图 5.1 气缸设计气缸的要点是：（1）应具有足够的强度和刚度。工作表面具有良好的耐磨性。（2）要具有良好的冷却，在有油润滑的气缸中，工作表面应有良好的润滑状态。（3）尽可能减少气缸内的余隙容积和气体阻力。无锡太湖学院学士学位论文30（4）结合部分的连接和密封要可

51、靠。（5）要有良好的制造工艺性和装拆方便。（6）气缸直径和阀座安装孔等尺寸应符合“三化”要求。 气缸中孔的内圆表面为气缸的工作表面，供活塞在其中往复运动，并保持滑动部位的气密性，以形成所需的压缩容积。为了保证活塞对气缸表面的可靠密封，必须将活塞环运动时扫过的气缸工作表面精密加工，对内径 D 300mm 气缸，可按 H7 级精密加工，表面粗糙度=0.4，本设计及如此。工作表面的aRm长度应满足这样的要求：及活塞在内外止点位置时，相应的最外一道能超出工作表面 1-2mm,以避免形成凸边或积垢。 根据内压容器壁厚计算公式，气缸壁厚按下式估算： cticpDP2（5.1） 式中：计算厚度，mm； -计

52、算压力，Mpa;CP 焊接接头系数 为设计温度下的许用应力 Mpatt165气缸壁厚度计算结果见表 5-1厚度附加量取：c=1mm()则名义厚度结果见下表。1, 021cc,cn 表 5-1 各级气缸壁厚的计算结果级数计算压力（Mpa）cP气缸壁厚（m）名义厚度)(mmnI 级708. 428. 41 . 11 . 11PdPc mmpDPctic383. 1708. 485. 0163280708. 42mmc383. 21383. 1180 系列微型风冷活塞式压缩机的设计W80II 型31II 级18.158 .131 . 11 . 12dcPP mmpDPctic477. 318.158

53、5. 016326018.152mmc477. 401477. 325.2 机身的设计机身的设计机身供放置曲轴、连杆等零件以及其他辅助设备；它一段连接气缸，另一端固结于基础或底座上。因为机身中置有曲轴又呈箱型故也称曲轴箱。如下图所示：图 5.2 曲轴箱机身的结构形式取决于压缩机的形式，可分为对置式、一般卧式、立式、角度式等，本设计为角度式。微型压缩机为结构简单起见，对机身的要求如下：无锡太湖学院学士学位论文32（1）足够的强度和刚度，尤其是刚度更为重要；（2）易于拆装运动零部件；（3）结构力求简单，各壁面与肋条设置应符合力学要求；（4）底脚法兰边与主轴承中线间距离应尽量小。 5.2.1 机身材

54、料机身材料因为是微型压缩机，为了减轻重量，所以采用 HT200。 5.2.2 主要尺寸确定主要尺寸确定(1)气缸之间选取 W 型布局，角度为 60。(2)机身的主轴承轴线高度 H 的确定：H 值得确定要考虑机体须有足够的刚度，机器对总高度的要求及轴线下部机体容积贮油多少。一般可根据主轴颈直径 d 或主轴承孔座直径 d 来确定，H=（22.5）d=133mm。(3) 在机身受力方向增加筋条保证机身的刚度，本设计机身壁厚取 8mm.(4)在上油位时，连杆和曲轴上曲拐都不能浸到油中，下油位时保证油针还有 10mm 还浸在油里面，所以油标到中心轴的高度：h=85mm。(5)放油孔应设计在箱体的最低点，

55、保证油能够放干净。5.3 连杆的设计连杆的设计 5.3.1 概述概述连杆式压缩机运动机构中主要零件之一。其任务是与曲轴一起将输入压缩机的旋转运动转化为活塞的往复运动。如下图所示：80 系列微型风冷活塞式压缩机的设计W80II 型33 图 5.3 连杆其端面与活塞销相连，称为小头；另一端与曲轴箱相连，称为大头；中间部分称为杆身。 5.3.2 连杆的结构设计连杆的结构设计 连杆的结构分类：形式连杆闭式连杆大头组合式连杆主副连杆。本设计采用形式连杆，如图 5-1 所示，大头是剖分的。装配时置于曲柄销上后，用连杆螺栓紧固大头。 5.3.3 杆身结构杆身结构1、杆身截面形状 连杆是一个受压杆载荷的零件，

56、杆身截面形状决定于杆身的载荷情况和形成工艺。本设计的杆身截面形状是工字型截面，如下图所示： 图 5.4 杆身截面形状工字型截面大轴处在连杆摆动的平面内，使连杆材料利用合理。无锡太湖学院学士学位论文34 （1）杆身中间截面尺寸 (5.2)4max10)45. 265. 1 (Fdm 41084.7612)45. 265. 1 ( m02. 0102004 为杆身间截面面积的当量直径(m)。md (2)截面高度。mHm222、小头结构 （1）结构 现代压缩机连杆小头多采用环形的整体结构，这种结构简单制造方 便，工作时应力分布比小头剖分式均匀，材料利用率高。 小头衬套的润滑方式有两种：靠从连杆体钻孔

57、输送过来的润滑油 进行压力润滑在小头上方开有集油孔槽，承接曲轴箱中飞溅的油雾进 行润滑，汇集的润滑油可通过衬套上开的油槽和油孔来分配。本设计采 用的是第二种润滑方式。 （2）连杆小头最小截面的确定 截面 C-C 面积 (5.3)2174.225)00. 185. 0()00. 185. 0(mmAAmc 2200mm （3）受力分析 连杆小头应力如图所示： 80 系列微型风冷活塞式压缩机的设计W80II 型35 图 5.5 连杆小头受力分析图 小头外缘 13 处及其杆身过渡 56 处拉伸应力较大；小头内孔处 的拉伸应力也比较严重。所以小头设计应于 5、6 处，即小头与杆4身的过 渡部位适当加强

58、，如图 5-4 所示，图 b 是图 a 的改进，图 d 是图c 的改进。 a b c d 图 5.6 连杆小头设计比较图3、大头结构 （1）结构 大头为整体式的特点是不要连接件，结构简单，强度提高，而且尺 无锡太湖学院学士学位论文36寸也可以缩小。本设计因为是铝制材料连杆，不用大小轴瓦，直接在连 杆大、小头孔内制出油槽，连杆大头锻有击油杆，实现飞溅润滑。 （2）剖分方式 剖分式连杆大头有两种切口形式：平切口和斜切口。 斜切口的优点是大头安装方便；缺点是制造麻烦，且受拉伸负荷时 情况欠佳。本设计采用平切口式。 （3）结构尺寸及应力集中 为了提高连杆大头结构的刚度和紧凑性，连杆大头的尺寸按下述 方

59、法选取：连杆螺栓孔之间的距离 应尽量小，一般 l, ，D 为曲柄销直径。Dl)31. 124. 1 (mm50 连杆大头上螺栓的支撑高度为，对大头体的刚度和强度影响较 2l大，值一般不小于（1.21.6）D，。2lmml502 大头盖截面尺寸，A-A 截面面积mAAA)60. 138. 1 ( 174.297)60. 138. 1 ( 2450mm B-B 截面面积。为了减少应力集中，2450)40. 130. 1 (mmAAmB 连杆大头各处形状都应圆滑，特别是螺栓头或螺母支承面到杆身或大头 盖的过渡处，都必须避免尖角。 （4）大头盖 为了提高大头盖的结构刚度，大头盖中部截面用工字型截面与加

60、强 肋时刚度最好。4、连杆在机器中的定位 （1）大头定位：这时在连杆大头端面与曲柄销的配合端面，采用较小的配合间隙 0.2 0.5mm，同时在小头端面与销座端面间，则取较大间隙25mm。大头定位连杆可能受偏心负荷。 （2）小头定位：这时在连杆小头端面与曲柄销的配合端面，采用较小的配合间隙 0.2 0.5mm，同时在小头端面与销座端面间，则取较大间隙25mm。 本设计为了减小轴向长度，所以采用小头定位。 80 系列微型风冷活塞式压缩机的设计W80II 型376 结论与展望结论与展望6.1 结论结论本设计的是 80 系类微型压缩机，其结构形式为角度式（W 型）压缩机。确定电动机型号为 Y112M-

61、2,转速为 2890r/min，功率为 4Kw。本次设计的内容重点包括：动力计算、热力计算以及曲轴的平衡计算、校核。该活塞式压缩机由三相异步电机驱动，机组通过曲轴连杆机构，使旋转运动变为活塞直线运动，完成吸气、压缩、排气过程，将电动机的机械能充分转换成气体的压力能。通过这几次的实践与设计，利用 EXCLE 进行大量的计算，最终确定综合活塞力和飞轮矩，通过参考书对压缩机重要部件进行受力分析及校核，通过本次设计收获很多，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际工程问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及 CAXA 制图软件等

62、其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升，使我认识到，想要成为一名成功的设计者，细节确定成败。6.2 不足之处及未来展望不足之处及未来展望本次设计，使我发现自身的不足之处，由于专业知识水平和实践环境的局限，在零件设计方面有所欠缺，通过其中气缸的气体力问题，综合活塞力中如何考虑摩擦力等都存在一定的问题，使我完全有所提高。所以，仅仅掌握书本上的知识是远远不够的，只有结合实际情况运用于实践，这样才能更深地了解和掌握知识。我们要在工作中不断的积累经验，学以致用。现在我们学到

63、的知识很局限，知识面很狭窄，以后还要不断地提高自己。同时我们要不断地向别人学习，尤其要多向老师请教，到了社会上后，还要多向师傅请教，他们可以让我们少走弯路，同时让我们知道更多优秀的设计理念。创新设计在我们以后的工作中至关重要，所以从现在开始一定要有意识的锻炼和培养自己在这方面能力，为以后工作打好基础。 无锡太湖学院学士学位论文38 致致 谢谢 时间过得很快，一眨眼毕业设计已接近尾声，感谢这次毕业设计，让我得到了很大的提高。本次设计我总结了大学四年的知识，温故了过去同时展望了未来，为我的大学生活画上的圆满的句号。 在此特别感谢俞萍老师，对我精心的指导和不厌其烦的解惑授意，俞老师渊博的专业知识，严

64、谨的治学态度，精益求精的工作作风，对我影响深远，在俞老师的帮助下，不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。此外我还要感谢和我毕业设计一组的同学们，我们共同探讨毕业设计中遇到的难题，以此共同努力，共同进步。感谢无锡太湖学院给予我的这次机会。最后，我再次向俞老师以及对本设计提供帮助的同学表示最诚挚的谢意。祝老师们身体健康，桃李满天下。祝同学们学业有成，工作顺利。 80 系列微型风冷活塞式压缩机的设计W80II 型39 参考文献参考文献1 郁永章.活塞式压缩机.西安：机械工业出版社，1994：300-305，95，101.2 郁永章.容积式压缩机

65、设计手册.北京：机械工业出版社，2000.10.3吴宗泽.机械设计.北京：中央广播电视大学出版社，1998.4周开勤.机械零件手册.4 版.北京：高等教育出版社，1994.5吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册（第二版）M.北京：高等教育出版社，1999.6:42-66.6高慎琴.化工机器.北京：化学工业出版社，1992.5：48-55.7 楼宇新.化工机械制造工艺与安装修理.北京：化学工业出版社，1984.6：212-251.8张承翼、李春英主编.化工工程制图-机械制图.北京：化工工业出版社，1994.5.9张涵.化工机器.北京：化学工业出版社，2001.6：103-118.10 谭天思、李

66、伟.过程工程原理.北京：化学工业出版社，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 De