【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 機(jī)輔助技術(shù) 就是利用計(jì)算機(jī) 和 圖形設(shè)備 讓 設(shè)計(jì)人員進(jìn)行 圖文 設(shè)計(jì)工作， 其中 CAD 技術(shù)是其中一項(xiàng)之一， CAD 也有各種輔助設(shè)計(jì)酸堿 。 在 產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工程設(shè)計(jì)中，計(jì)算機(jī) 輔助技術(shù) 可以 讓設(shè)計(jì)參與人員的 擔(dān)負(fù)計(jì)算、信息存儲(chǔ)和制圖等 之類 項(xiàng)工作； CAD 能夠減輕設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng) 力 ，縮短設(shè)計(jì)周期和提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。 本課題研究的主要內(nèi)容 本課題重點(diǎn)解決汽車空壓機(jī)的三維建模、裝配、裝配體的有限元分析問(wèn)題，研 湖北文理學(xué)院理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10 究的主要內(nèi)容如下： 1）學(xué)習(xí)汽車空壓機(jī)組成結(jié)構(gòu)及工作原理 ， 本文的研究對(duì)象參考的是型車用空壓機(jī)，屬于活塞式壓縮機(jī)，是車用制動(dòng)系統(tǒng)元件之一， 但空壓機(jī)在整車上固定在發(fā)動(dòng)機(jī)的一側(cè)，故常常單獨(dú)考慮。氣壓制動(dòng)系的控制及傳動(dòng)裝置主要應(yīng)用在中、重型載貨汽車及噸位較大的特種車輛上。氣壓制動(dòng)系的力源是壓縮空氣，而空壓機(jī)的作用就是產(chǎn)生壓縮空氣，貯存在儲(chǔ)氣筒中，為汽車的制動(dòng)和有關(guān)用氣裝置提供所需的高壓空氣。如圖 所示為車用空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，圖中表示了壓縮機(jī)的主要零部件及其組成 [14]。 圖 壓縮機(jī)工作圖 湖北文理學(xué)院理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 11 1 連桿 2 曲軸 3 活塞 4 進(jìn)氣閥片 5 閥托板 6 進(jìn)氣通道 7 排氣閥片 8 汽缸蓋 9 排氣通道 10 曲軸油道 口 11 主軸瓦 81 潤(rùn)滑油進(jìn)油口 82 潤(rùn)滑油排油口 91 冷卻水進(jìn)口 92 冷卻水排口 活塞式壓縮機(jī)主要由氣缸和活塞，以及驅(qū)動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)的連桿和曲軸、控制氣體進(jìn)出的進(jìn)、排氣閥組成。當(dāng)驅(qū)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)連桿的傳動(dòng)使活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由氣缸內(nèi)壁、氣缸蓋和活塞頂面所構(gòu)成的工作容積則隨之發(fā)生周期性變化?；钊蓺飧咨w 8 處向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣缸內(nèi)的工作容積逐漸增大，這時(shí)，氣體沿著進(jìn)氣管推開進(jìn)氣閥 4而進(jìn)入氣缸，直至工作容積變得最大時(shí)進(jìn)氣閥關(guān)閉 ?；钊蛏线\(yùn)動(dòng)時(shí)，氣缸內(nèi)工作容積縮小，氣體壓力升高，當(dāng)氣 缸內(nèi)壓力達(dá)到并略高于排氣壓力時(shí)，排氣閥 7 打開，氣體排出氣缸，直到活塞運(yùn)動(dòng)到最上位置為止，排氣閥關(guān)閉。當(dāng)活塞再次向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，上述過(guò)程重復(fù)出現(xiàn)?？傊?，曲軸旋轉(zhuǎn)一周，活塞隨之往返一次，氣缸內(nèi)相繼完成進(jìn)氣、壓縮、排氣的過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工作氣體的吸入、壓縮和輸送。 2） 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 ，壓縮機(jī)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)是壓縮機(jī)各運(yùn)動(dòng)件的總和，主要包括曲軸、連桿、活塞等。其主要形式有兩類 :中心曲柄連桿機(jī)構(gòu)和偏心曲柄連桿機(jī)構(gòu)，前者在壓縮機(jī)上應(yīng)用最廣 [l6]。 為了研究方便，把連桿的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化為兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng) :即一部分隨曲柄 銷中心點(diǎn)B 運(yùn)動(dòng)，另一部分隨活塞銷中心點(diǎn) A 運(yùn)動(dòng)， AB 之間始終保持著具有連桿長(zhǎng)度 l 的距離，那么曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)主要是研究 A、 B 兩點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，即活塞的運(yùn)動(dòng)和曲柄銷的運(yùn)動(dòng)。活塞的位移、速度、加速度可以從曲柄連桿機(jī)構(gòu)的幾何關(guān)系來(lái)確定。 湖北文理學(xué)院理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 圖 22 空壓機(jī)中的 曲柄連桿機(jī)構(gòu)工作 圖 空壓機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)工作示意圖如圖 22 所示。其中 OB 代表曲軸， O 點(diǎn)為曲軸旋轉(zhuǎn)中心， B 點(diǎn)為曲柄銷中心， AB 代表連桿， A 點(diǎn)為活塞銷，活塞都集中在 A 點(diǎn)。當(dāng)曲軸在外界的驅(qū)動(dòng)力的作用下做繞口點(diǎn)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，連桿 AB 作擺動(dòng)，活塞沿著氣缸中心作往 復(fù)運(yùn)動(dòng)。 由圖 22 的幾何關(guān)系中可得活塞位移 x 為： x=r(1— cosθ +λ /2sin2θ ) （ 2— 1） 其中 r— 曲柄半徑 。 ι — 連桿大小頭的中心距 離 。 λ一曲柄半徑與連桿大小頭中心距之比，λ = r/ι 。 β一分刀 — 連桿軸線和氣缸中心線之間的夾角，稱 為 連桿擺角 。 θ — 曲柄轉(zhuǎn)角，通常從外止點(diǎn) 算 。 x— 從外止點(diǎn)量 算 起的活塞位移。 在空壓機(jī)工作過(guò)程中，曲柄的旋轉(zhuǎn)可認(rèn)為是等速的，令ω =dθ /dt，可得活塞速度 v 為： v=rω（ sinθ +λ /2 sin2θ） （ 2— 2） 活塞運(yùn)動(dòng)加速度為： α =rω 2（ cosθ +λ cos2θ） （ 2— 3） 湖北文理學(xué)院理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 13 2） 研究趨勢(shì)預(yù)測(cè) 隨著人們對(duì)使用環(huán)境及能耗、環(huán)保等方面要求的提高，螺桿和渦旋空壓機(jī)開始占有一定市場(chǎng)，但作為開發(fā)早、完善度高的往復(fù)活塞壓縮機(jī)，在動(dòng)力領(lǐng)域仍占有主要市場(chǎng)，其技術(shù)進(jìn)展近年來(lái)雖不及回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)迅速，但并未停滯，仍不斷有所創(chuàng)新，具體表現(xiàn)如下 [12] ： ( l)在原有壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新及改進(jìn)； (2)繼續(xù) 增強(qiáng)壓縮機(jī)的工作能力； (3)根據(jù)生產(chǎn)發(fā)展需要開發(fā)新產(chǎn)品、不斷提高己有機(jī)器的經(jīng)濟(jì)性與可靠性； (4)新工藝與新材料的應(yīng)用。 今后的發(fā)展前景不僅在于努力得明顯效果，提高技術(shù)性能指標(biāo)，更應(yīng)著力于應(yīng)用近代先進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行性能模擬 ， 優(yōu)化設(shè)計(jì)，促成最佳機(jī)型的系列化、 機(jī)型的通用化、機(jī)組化和 各種機(jī)型之間的 自動(dòng)化， 從而使其 降低生產(chǎn)成本， 來(lái) 完善輔助成套設(shè)備，擴(kuò)大 新工業(yè)的 應(yīng)用領(lǐng)域， 為了 提高綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 的優(yōu)點(diǎn)，為以后新材料新工藝的應(yīng)用而進(jìn)步 。 所需軟件介紹 CAD 模塊 平面繪圖 可以用各種各樣的方式創(chuàng)建直線、 圓、橢圓、 多邊形 、 樣條曲線 等基本圖形對(duì)象的計(jì)算機(jī)畫圖輔助工具。 CAD 為大家提供了正交、對(duì)象捕捉、 極軸追蹤 、捕捉追蹤等繪計(jì)算機(jī)畫圖輔助工具的功能。正交功能使用戶可以很方便地繪制水平、豎直直線，對(duì)象捕捉可 幫助選取幾何對(duì)象上的特殊點(diǎn)，而追蹤功能使畫斜線及沿其他的方向定位點(diǎn)變得非常容易。 湖北文理學(xué)院理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 14 編輯圖形 AutoCAD 具有移動(dòng)、復(fù)制、旋轉(zhuǎn)、陣列、拉伸、延長(zhǎng)、修剪、縮放對(duì)象等強(qiáng)大功能。 標(biāo)注尺寸?？梢越⒍喾N類型尺寸，標(biāo)注外觀可以自行設(shè)置。 書寫文字。能夠在圖形的任意位置、沿任意方向設(shè)定文 字，可設(shè)定文體、傾斜角度及寬度縮放比例等文字屬性。 圖層管理功能。圖形對(duì)象可以位于某一圖層上，設(shè)定圖層顏色、線型、線寬等特征。 三維繪圖功能。 可創(chuàng)建 3D 實(shí)體及表面模型，能對(duì)實(shí)體本身進(jìn)行編輯。 網(wǎng)絡(luò)資源?？蓪D形在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)表，或是通過(guò)因特網(wǎng)訪問(wèn) AutoCAD 資源。 數(shù)據(jù)交換功能。 CAD 提供了多種圖形圖像數(shù)據(jù)交換形式及相應(yīng)指令。 二次開發(fā)功能。 CAD 專業(yè)用戶定制菜單和 工具欄 ，并使用內(nèi)部鑲嵌語(yǔ)言 Autolisp、Visual Lisp、 VBA、 ADS、 ARX 等進(jìn)行二次開發(fā)。 具有完善的圖形繪制功能。 有強(qiáng)大的 圖形編輯 功能。 采取多種方式二次開發(fā)或用戶訂制。 進(jìn)行轉(zhuǎn)換多種格式，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換功能。 可以使用多種硬件設(shè)備。 可以使用多種操作平臺(tái) 有通用性能、易用性能。 湖北文理學(xué)院理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 15 2 空壓機(jī)的傳動(dòng)裝置 空壓機(jī)中的傳動(dòng)裝置主要以帶傳動(dòng)為主。 帶傳動(dòng)的組成 帶傳動(dòng)主要是由主動(dòng)輪，從動(dòng)輪和一根傳動(dòng)帶組成，主動(dòng)輪是安裝在主動(dòng)軸上的動(dòng)輪，從動(dòng)輪是安裝在從動(dòng)軸上的動(dòng)輪，加上一根傳動(dòng)帶，就是我們俗稱的“兩輪一帶”。如圖 （ 1）圖 （ 2）所示 。（ O1為主動(dòng)輪， O2為從動(dòng)輪 ） 湖北文理學(xué)院理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 16 圖 （ 1） 帶傳動(dòng)的分析 受力分析 預(yù)緊時(shí)帶兩邊所受的力 F0 在帶傳動(dòng)預(yù)緊時(shí)，帶的兩邊只受預(yù)緊拉力 F0的作用。 工作時(shí)帶兩邊所受的力 F1， F2 在帶傳動(dòng)工作時(shí)，帶兩邊的拉力 F0 發(fā)生變化，一邊的拉力增加到 F1，稱為緊邊拉力；另一邊減小到 F2，稱為松邊拉力。帶的總長(zhǎng)不變。因此，緊邊拉力的增長(zhǎng)量與松邊拉力的減少量也相等。則有 : 2021 FFFF ??? 即 021 2 FFF ?? （１） 湖北文理學(xué)院理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 17 圖 （ 2） 帶傳遞的有效工作力 Fe a、帶兩邊所受的力 F1， F2 之差即為有效拉力 Fe（從動(dòng)輪上看）。 21e FFF －＝ b、 有效拉力 Fe 由帶和輪之間接觸弧上摩擦力