【導(dǎo)讀】往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞所構(gòu)成的工作容積不斷變化來完成。壓縮機(jī)由三相異步電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，經(jīng)“V”型皮帶傳動(dòng)，使曲。軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，再通過連桿帶動(dòng)活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。采用自動(dòng)停機(jī)方式控制排氣壓力，壓縮機(jī)的冷卻主要由兼作風(fēng)扇的飛輪。對氣缸及中間冷卻器進(jìn)行強(qiáng)制對流換熱來保證?；钊綁嚎s機(jī)是一種容積式壓縮。它是用來提高氣體壓力和輸送氣體。本次設(shè)計(jì)的壓縮機(jī)主要用于輕紡工業(yè)、冶金工業(yè)中。通過了解該壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)極。其工作原理，重點(diǎn)掌握其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，學(xué)會所含零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法及其強(qiáng)度校核方法。整個(gè)設(shè)計(jì)過程主要包括三個(gè)部分。分析，包括曲柄連桿機(jī)構(gòu)的受力情況的分析計(jì)算、主要零部件的強(qiáng)度校核以及力矩平衡；

　　

【正文】 鐵的厚度改為 22 mm 時(shí)其質(zhì)量變?yōu)?72932，質(zhì)心變?yōu)?14，密度不變還是 ，所以此時(shí)偏心距為： 4 6 9 4 7 2 9 3 2 ??? 可以看出兩者接近，即視為平衡。見圖 為修正好的曲軸： 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 圖 曲軸的三維視圖 曲軸上受力比較復(fù)雜，分為曲柄銷受力和主軸頸受力，下面考慮連桿作用在曲柄銷上的連桿力和沿曲柄半徑的法向力。 連桿力計(jì)算公式： ??? 22 s in1c os ??? pplFFF （ ） 沿曲軸半徑的法向力計(jì)算公式： )s in1 s in(c os 22 2 ?? ??? ??? pFZ （ ） 表 51 連桿力和沿曲軸半徑的法向力計(jì)算 曲柄轉(zhuǎn)角 活塞力 連桿力 法向力 α pT lF Z 0? 9143 9143 9143 15? 4635 4645 4399 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 續(xù)表 51 曲柄轉(zhuǎn)角 活塞力 連桿力 法向力 α pT lF Z 30? 1751 747 595 45? 838 808 461 60? 858 879 271 75? 921 949 17 90? 977 1009 252 105? 1020 1051 509 120? 1047 1072 725 135? 1063 1080 887 150? 1070 1078 994 165? 1071 1073 1052 180? 1072 1072 1072 195? 1085 1085 1064 210? 1125 1128 1040 225? 1193 1153 947 240? 1304 1351 913 255? 1476 1432 693 270? 1760 1702 425 285? 2267 2156 39 300? 9329 9556 2873 315? 9265 9413 5375 330? 9212 9285 7398 345? 9175 9194 8708 360? 9163 9163 9163 軸承支反力計(jì)算公式： 22 )2()2( TzR ?? () 曲柄銷上作用力： 22 TZF ?? () 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 表 52 軸承支反力和曲柄銷上作用力計(jì)算 曲柄轉(zhuǎn)角 切向力 法向力 軸承支反力 曲柄銷上作用力 α T Z R F 0? 0 9143 4572 9143 15? 2355 4399 2495 4990 30? 1267 595 400 801 45? 745 461 422 844 60? 854 271 448 896 75? 951 17 475 951 90? 977 252 504 1009 105? 917 509 524 1049 120? 772 725 530 1059 135? 558 887 524 1048 150? 296 994 518 1037 165? 10 1052 526 1052 180? 0 1072 536 1072 195? 551 1064 599 1198 210? 814 1040 659 1318 225? 1061 947 692 1385 240? 1298 913 799 1598 255? 1524 693 797 1594 270? 1760 425 851 1702 285? 2038 39 940 1881 300? 6876 2873 3726 7452 315? 4861 5375 3624 7247 330? 2548 7398 3912 7824 345? 88 8708 4354 8708 360? 0 9163 4582 9163 由表 51 計(jì)算知：最大連桿力 lF max =9556N。進(jìn)行失穩(wěn)核算： lF max =9556N，最大軸承支全套設(shè)計(jì)（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 反力 Rmax =4582N。由最大軸承支反力確定選用軸承型號 6307 深溝球軸承，所以主軸頸直徑為 35mm 。 曲軸的受力分析圖 ]1[ 如下： 圖 曲軸的受力分析圖 本次設(shè)計(jì)的曲軸如上圖 所示：同樣運(yùn)用以上受力分析。 曲軸的受力較為復(fù)雜，兩拐以上的曲 軸常是多支點(diǎn)的靜不定系統(tǒng)，且四列以上時(shí)可能伴有扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的附加應(yīng)力，所以這里運(yùn)用分段計(jì)算法，即從相鄰兩軸承中間切開，形成一個(gè)獨(dú)立的曲拐，單獨(dú)進(jìn)行計(jì)算即可。 根據(jù)滾動(dòng)軸承壽命的計(jì)算公式 ]8[ ： ? 61060 hLnPC ?? （ ） 式中 P 即為最大軸承支反力為 4582N，預(yù)期計(jì)算壽命取為 8000h，代入上述公式得基本額定載荷為 33KN。所以符合深溝球軸承 6307 的基本額定載荷。 工作部件分析計(jì)算 氣閥的作用是控制氣缸中的氣體吸入和排出。氣閥是重要的易損件之一，它直接關(guān)系到壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。 注意閥片開啟高度不大于 3mm，這樣閥片不易疲勞斷裂，能夠保證其壽命。 氣閥組件如下圖 所示，主要由閥板、排氣閥片、升程限制器、吸氣閥片墊圈、內(nèi)六角螺釘組成。 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 內(nèi)六角螺釘 墊圈 吸氣閥片 升程限制器 排氣閥片 閥板。 圖 氣閥組件圖 簧片閥廣泛用于微型空壓機(jī)。所以本設(shè)計(jì)采用舌簧閥，其閥片自身為薄的彈簧片，一端固定另一端自由，閥片關(guān)閉時(shí)平貼在閥座上，開啟時(shí)閥片 撓起貼于限制器上。舌簧閥閥片運(yùn)動(dòng)時(shí)對升程限制器和閥座的撞擊，使其自由端產(chǎn)生復(fù)雜的應(yīng)力，為了緩和這種撞擊，往往增加緩沖片。 舌簧閥的結(jié)構(gòu)圖如下 所示，它由閥座、限制器和舌簧片組成 ]1[ 。 圖 舌簧閥的組成 舌簧閥結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)動(dòng)質(zhì)量輕，因此廣泛用于微型高速壓縮機(jī)中。 在氣閥組件中，排氣閥片和吸氣閥片的材料為 PH157Mo，閥板的材料是 HT200，升程限制器的材料為 Q235A，墊圈的材料是 65Mn。 活塞組件包括活塞、活塞環(huán)等。它們 在氣缸中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，與氣缸一起構(gòu)成壓縮容積。 筒形活塞主要尺寸確定及材料 本設(shè)計(jì)已確定采用單作用氣缸，故選用筒形活塞，材料選為 ZL102。 筒形活塞各部分尺寸可按下述關(guān)系確定 ]1[ ： 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 圖 筒形活塞主要尺寸關(guān)系 mmhh ?? （ ） hh )(2 ?? （ ） 取 mmhh ?? 。 mmPDt 4][ m a x ?? ? （ ） D 是氣缸直徑， maxP 是最大氣體壓力， ][? 是許用應(yīng)力。鋁制有加強(qiáng)筋時(shí) ][? 取600 )/10( 25 mN 。 銷座的長度按許用的比壓確定： mmkd PDl s 10][ m a x2 ?? （ ） 對于鋁銷座取 25 /10)1 3 01 0 0(][ mNk ??? 。 銷座外徑?。河屑訌?qiáng)筋時(shí) mmdd sa ?? （ ） 銷座之間的寬度取連桿小頭的寬度加 )21(? mm 。筒形活塞與氣缸之間的間隙很重要，間隙大時(shí)會造成曲軸箱中的油向氣缸里竄油，間隙小時(shí)易造成卡死或拉缸。通常全套設(shè)計(jì)（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 間隙值?。? 氣冷式氣缸：鑄鐵活塞 )( ??? D? （ ） 鋁活塞 ??? ?? （ ） 對于筒形活塞的技術(shù)要求主要是銷座孔，環(huán)形槽與中心線的垂直度，一般每 100mm 不大于 。 小型和微型壓縮機(jī)，氣缸一般做成單作用式，并且由空氣進(jìn)行冷卻。氣缸體上的翅片大都是橫向布置的，所以本次設(shè)計(jì)采用橫向布置翅片。 橫向布置的翅片，其尺寸（圖 ）可這樣來確定： 圖 氣冷式氣缸體上的翅片尺寸關(guān)系 h=14~30mm t=6~12mm s=4~8mm 4~2?m? mm 頂端厚 ~3mm 氣缸材料的選擇應(yīng)考慮到氣體性質(zhì)、壓力、溫度、加工性能以及經(jīng)濟(jì)性等，通常采用黑色金屬。個(gè)別場合氣缸及氣缸套也有采用鋁合金或其他合金的。 壓縮一般氣體的氣缸，工作壓力不大于 25 /1030 mN? ，可采用 HT200 等。 工作壓力達(dá) 25 /1070 mN? 時(shí)，可以采用球墨鑄鐵。形狀簡單、直徑小于 75mm的 氣缸，全套設(shè)計(jì)（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 球墨鑄鐵容許工作壓力達(dá) 25 /10320 mN? 材料在低溫下具有冷脆性，但在 25?C 至 50?C 范圍內(nèi)鑄鐵的沖擊韌性并無明顯變化，所以當(dāng)溫度為 30?C 以上時(shí)，仍可應(yīng)用一般鑄鐵或鋼。所以本次設(shè)計(jì)采用的氣缸材料為HT200。 氣缸鏡面的長度，應(yīng)根據(jù)第一道及最后一道活塞環(huán)在內(nèi)外止點(diǎn)的位置而定，并且應(yīng)比活塞環(huán)的極限位置短 1~2mm，鏡面長度以外的氣缸直徑應(yīng)略大一些。鏡面長度短一些是因?yàn)楣ぷ饕欢螘r(shí)期后，氣缸要被活塞環(huán)的摩擦所磨損，如果鏡面長度大于兩活塞環(huán)的極限位置，則可能出現(xiàn)凹陷，拆卸時(shí) 將發(fā)生困難。 氣缸的壁厚，由于本設(shè)計(jì)氣缸材料選用 HT200，所以低壓的鑄造氣缸通常由兩方面的因素確定：一是氣缸是個(gè)壓力容器，必須滿足強(qiáng)度要求。二是如果因壓力低而要求的壁厚很薄時(shí)，鑄造容易出現(xiàn)白口，因此需要按照工藝的要求確定壁厚。為此低壓級通?？砂聪铝嘘P(guān)系確定氣缸內(nèi)壁厚度 s。 表 53 壓力與氣缸內(nèi)壁厚度的關(guān)系 壓力（ 25 /10 mN? ） )(ms 2~3 ?D 3~6 ?D 6~8 ?D 根據(jù)壓力為 7 25 /10 mN? ，所以計(jì)算得： ?s mmD ???? （ ） 外壁厚： ss )~(?? ??? （ ） 端壁厚： mmss 0 1 1 )~( ?????? （ ） 法蘭厚： mmss ??????? （ ） 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 6 結(jié)論與展望 結(jié)論 本次設(shè)計(jì)的壓縮機(jī)，其結(jié)構(gòu)形式為角度式（ W 型）壓縮機(jī)。確定電動(dòng)機(jī)型號為 Y112M2,即電動(dòng)機(jī)的級數(shù)是 2級，轉(zhuǎn)速為 2890r/min，額定功率為 4Kw。曲軸上平衡鐵的厚度是 22mm，閥片選用舌簧閥，氣缸材料定為 HT200，活塞選為筒形活塞。和其它形式的壓縮機(jī)相比，該壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，每個(gè)曲拐上裝有兩根以上的連桿，使曲軸結(jié)構(gòu)簡 單、長度較短，通過一系列壽命計(jì)算可以采用 6307 深溝球軸承。本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容重點(diǎn)包括：動(dòng)力計(jì)算、熱力計(jì)算以及曲軸的平衡計(jì)算、校核 ,氣缸主要尺寸確定 ,活塞組件、氣閥組件分析。該活塞式壓縮機(jī)由三相異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，機(jī)組通過曲軸連桿機(jī)構(gòu)，使旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榛钊本€運(yùn)動(dòng)，完成吸氣、壓縮、排氣過程，將電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能充分轉(zhuǎn)換成氣體的壓力能。 通過這幾個(gè)月的設(shè)計(jì)實(shí)踐，我通過學(xué)習(xí)，利用類比的方法，即用已知類型的壓縮機(jī)來設(shè)計(jì)未知類型的壓縮機(jī)。這使我不但了解了一個(gè)壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)過程，同時(shí)也了解了一個(gè)機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)過程。 不足之處及 未來展望 在設(shè)計(jì)的過程中， 使 我了解 了設(shè)計(jì)方法 的重要性，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)自 身 的不足之處 ，由于專業(yè)知識水平和實(shí)踐環(huán)境的局限，在零件設(shè)計(jì)方面有所欠缺，其中曲軸的平衡問題，綜合活塞力中如何考慮摩擦力，圖表的完善設(shè)置，總裝圖的繪制，零件圖中有些尺寸的確定等都存在一定的問題，完全有提高的空間。對此 深有感觸：僅僅 掌握 書本上的知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有結(jié)合實(shí)際情況運(yùn)用于實(shí)踐，這樣才能更深地了解和 掌握 知識 ，還有要查閱大量的資料和文獻(xiàn)才能是自己更加充實(shí)，學(xué)到的知識也更多 。我們要在工作中不斷的積累經(jīng)驗(yàn)，學(xué)會用自己的知識解決實(shí)際問題。 現(xiàn)在我 們 學(xué)到的知識 很局限 ，知識面 很狹 窄，以后還有待加強(qiáng)訓(xùn)練和實(shí)踐 ，不斷的前進(jìn)。 同時(shí)我們要不斷地向別人學(xué)習(xí)，尤其要多 向 老師請教，到了社會上后，同樣要向同事謙虛請教，這樣我們才能不斷成長，不斷向前邁進(jìn)，同時(shí)讓我們懂得更多的創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念 。 因?yàn)?創(chuàng)新設(shè)計(jì) 在我們以后的工作生活中至關(guān)重要 ，所以從現(xiàn)在開始一定要有意識的鍛煉和培養(yǎng)自己在這方面能力 ，為將來的工作奠定扎