【正文】 l′′=(~42) mm， 取 l′′=40mm H′′=14=。工字形截面的尺寸，如圖 所示： mm FH ? （ ） Bm=(~)H （ ） 桿體的中間截面，即為 H′與 H′′的平均值處截面。 連桿桿體結(jié)構(gòu)尺寸的確定 （ 1）桿體中間截面的尺寸 4m (1 6 .5 ~ 2 4 .5 ) 1 0dP ??? （ ） 式中： dm—桿體中間截面面積的 當(dāng)量直徑， mm； P—最大活塞力， N。 取小頭襯套內(nèi)徑 d 為活塞銷(xiāo)直徑 20 mm； 那么， S=20= mm，取 S=2 mm； b=20=28 mm，取 l0=24 mm。所以 λ 值必須取得適當(dāng)。帶軸套的整體連桿結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖及主要尺寸如圖 所示。 曲柄半徑 r 根據(jù)所選取的活塞行程 65 mm 的一半來(lái)確定曲柄半徑，則曲柄半徑 r= mm。 則 1 35 35D ? ? ? mm，經(jīng)參考工廠圖紙，取 D1=36 mm 軸頸長(zhǎng)度 a 軸頸長(zhǎng)度要與軸承寬度相適應(yīng)。但近年來(lái)由于鑄造技術(shù)的發(fā)展，多采用球墨鑄鐵鑄造曲軸，選擇曲軸的材料為 QT6003 其優(yōu)點(diǎn)為： 節(jié)省原材料 ， 減少加工工時(shí)條件把曲軸的形狀設(shè)計(jì)得更合理。 一級(jí)活塞： d=20 mm(見(jiàn)活塞銷(xiāo)設(shè)計(jì) )，取 l′=37 mm，則： 2250 20 35q ???? MPa，在允許范圍之內(nèi)，符合要求； 二級(jí)活塞： d=20 mm(見(jiàn)活塞銷(xiāo)設(shè)計(jì) )，取 l′=14 mm，則： 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 24 頁(yè) 共 52 頁(yè) 3600 20 14q ???? MPa，在允許范圍之內(nèi)，符合要求 。 (5) 群座到底邊的高度 L L= () 一級(jí)活塞：取 L=84 mm； 二級(jí)活塞：取 L=49 mm。 圖 活塞結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖及主要尺寸 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 23 頁(yè) 共 52 頁(yè) 一級(jí)活塞： H≥+2+1= mm； 二級(jí)活塞： H≥+3+14= mm。 (5) 計(jì)算剪切應(yīng)力 ? 截面 Ⅱ —Ⅱ 上的剪切應(yīng)力為： max2202()Pdd? ?? ? () 許用剪切應(yīng)力：合金鋼 [? ]≤100 MPa。所選材料 20Cr 屬于合金鋼，許用彎曲應(yīng)力：合金鋼 [ B? ]≤150 MPa。 因?yàn)榛钊τ凶兓?，可?[k2]=200105 Pa，則： 一級(jí)活塞銷(xiāo)： 10150 ??≥ ， d≥， 取 d=20 mm 二級(jí)活塞銷(xiāo)： 10150 ??≥ ， d≥，取 d=20 mm。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 20 頁(yè) 共 52 頁(yè) 4 壓縮機(jī)零部件設(shè)計(jì) 活塞銷(xiāo)設(shè)計(jì) 活塞銷(xiāo)的結(jié)構(gòu)形式及選材 活塞銷(xiāo)要 有足夠的強(qiáng)度和剛度 為 連接了活塞和連桿 ， 承受連桿的重量和連桿作用在活塞銷(xiāo)的力。 i i1 i2N N N??= + = kW 壓縮機(jī)軸功率 驅(qū)動(dòng)機(jī)傳約壓縮機(jī)主軸的功率稱(chēng)為軸功率 ， 軸功率 計(jì)算 為： iz m ???? () 式中： zN ——軸功率， kW； m? ——機(jī)械效率 ， %； 根據(jù)已有機(jī) 器的統(tǒng)計(jì)： 小 微 型不帶十字頭的壓縮機(jī) m? ＝ ～ 取 m? ＝ 。p s? d? s1s39。 一級(jí)氣缸工作面積： 2 21z 1 g 1 0 . 1 1 0 . 0 0 9 544DFF ? ? ?? ? ? ? 2m 二級(jí)氣缸工作面積： 2 22z 1 g 1 0 . 0 6 5 0 . 0 0 3 3 1 744DFF ? ? ?? ? ? ? 2m 計(jì)算各列活塞力，并將計(jì)算結(jié)果列于表 。 表 修正后的各級(jí)排氣溫度 計(jì)算活塞力 計(jì)算氣缸內(nèi)進(jìn)、排氣過(guò)程的平均壓力 氣缸實(shí)際壓力及壓力比要 根據(jù)修正后的名義壓力查詢(xún)對(duì)應(yīng)的相對(duì)壓力損失，相對(duì)壓力損失根據(jù) 資料 查詢(xún) 得 ： 一級(jí)相對(duì)壓力損失為 s? = 5%， d? = % ； 二級(jí)的相對(duì)壓力損失為 s? = %， d? = % 。pp?? 修正后的名義壓力比 2k1k39。VVVV? ? （ ） 按照上式計(jì)算壓力修正系數(shù)： 一級(jí)吸氣壓力無(wú)需修正 1?I? 二級(jí)吸氣壓力修正系數(shù)2 0. 00 06 17 0. 00 02 070. 00 05 97 4 0. 00 02 16? ?? ?= 修正后各級(jí)名義壓力及壓力比 計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 。V = 42szD? 3m /次 （ ） 按照上式計(jì)算圓整后各級(jí)的實(shí)際行程容積： h139。 根據(jù)已知條件查出飽和蒸汽壓 bIp =， bp? =。 (2) 水析的條件 根據(jù)前面所述水析的原理，如第 I 級(jí)排出的氣體經(jīng)冷卻后有水汽冷凝析出，則應(yīng)存在以下關(guān)系式： 1 b bpp??? ? ? ?? () 式中： ?1? ——I 級(jí)進(jìn)氣的相對(duì)濕度，它的定義是： ? = 氣 體 中 所 含 水 汽 的 分 壓相 同 溫 度 下 飽 和 水 蒸 氣 壓= τbpp ； () 式中： bp? 、 bp? ——I 級(jí)、 Ⅱ 級(jí)進(jìn)氣溫度下的飽和水蒸汽壓 ； ?? ——I 級(jí)的名義壓力比。 凝析系數(shù) (1) 凝析的產(chǎn)生 壓縮的氣體中如含有一定量的水蒸汽，這種氣體就為濕氣體。 因此，可參照以下原則選擇： （ 1）大直徑氣缸， l? 取大些，小直徑氣缸 l? 取小 些； 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 13 頁(yè) 共 52 頁(yè) （ 2）有油潤(rùn)滑壓縮機(jī)， l? 取大些，無(wú)油潤(rùn)滑時(shí)，取小些； （ 3）高轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)， l? 取大些，低轉(zhuǎn)速壓縮機(jī) l? 取小些； （ 4）壓力高或高壓級(jí)， l? 取小些，相反時(shí)可取大些。并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)推薦范圍 T? =～ ，選擇溫度系數(shù)如下： T1? = T2? = 泄漏系數(shù) （ 1）外泄漏 多級(jí)壓縮機(jī)填料函的泄漏都是外泄漏，而且為了保證一定的排氣量，經(jīng)第一級(jí)開(kāi)始到發(fā)生填料函泄漏的所在級(jí)為止所有氣缸都必須加大，以彌補(bǔ)這種外泄漏的損失 ，另外 氣閥的泄漏對(duì)于本級(jí)而言屬于外泄漏 （ 2）內(nèi)泄漏 多級(jí)壓縮機(jī)中常有部分氣體由高壓級(jí)通過(guò)活塞環(huán)泄漏到低壓級(jí)或級(jí)間導(dǎo)管中（但不是漏到第一級(jí)或一級(jí)入口），在以后的工作循環(huán)中 又從該低壓依次被壓向高壓級(jí)，這種在壓縮機(jī)內(nèi)部進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)的泄露 屬于內(nèi)泄漏。 溫度系數(shù) 溫度系數(shù)表示進(jìn)入氣 缸的氣體由于吸熱體積膨脹而使進(jìn)氣量減少的程度。 表 不同進(jìn)氣壓力下的膨脹過(guò)程指數(shù) m 值 進(jìn)氣壓力（ MPa） 等熵指數(shù) k k= m=1+(k1) ～ m=1+(k1) ～ 1 m=1+(k1) 1～ 3 m=1+(k1) ＞ 3 m=k 按照表 計(jì)算各級(jí)膨脹過(guò)程指數(shù)： m1 = 1+（ k1） = 1+? () = m2= 1+（ k1） = 1+? () = 由于采用舌簧閥，根據(jù)以上推薦，選擇一級(jí)和二級(jí)的相對(duì)余隙容積分別為： 1 ? ? 2 ? ? 于是，各級(jí)的容積系數(shù)分別為： v1? = 1m1111 ( 1)????= ? ( 1)= v2? = 1m2211 ( 1)????=? ( 1)= 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 12 頁(yè) 共 52 頁(yè) 壓力系數(shù) 在同一個(gè)進(jìn)氣容積下，氣體壓力愈低，則其中的氣體質(zhì)量愈少， 氣體經(jīng)過(guò)進(jìn)氣閥需克服氣閥 彈簧力、氣 閥通道阻力等，故進(jìn)入氣缸后壓力下降。若得到的熱量少，則膨脹過(guò)程趨于絕熱過(guò)程， m 趨于 k，這時(shí) v? 變 大。 （ 4） 一般直徑大的氣缸具有較小的相對(duì)余隙容積。 在選擇 ? 時(shí)， 應(yīng)該考慮 到： （ 1） 在相同的活塞線(xiàn)速度和排氣量情況下，高速短行程 壓縮機(jī)的相對(duì)余隙容積，要比低轉(zhuǎn)速長(zhǎng)行程壓縮機(jī)的相對(duì)余隙容積大 。壓縮性系數(shù)均可取為 1。查得各級(jí)相對(duì)壓力損失數(shù)據(jù)，計(jì)算各級(jí)實(shí)際吸、排氣壓力和壓力比如下表 ： 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 10 頁(yè) 共 52 頁(yè) 表 各級(jí)實(shí)際吸排氣壓力和實(shí)際壓力比 各級(jí)排氣溫度 根據(jù)下式，計(jì)算各級(jí)的排氣溫度： 1d s innTT? ??? () 式中： dT ——各級(jí)排氣溫度， K； sT——各級(jí)進(jìn)氣溫度， K； n ——絕熱壓縮過(guò)程指數(shù)。 在確定各級(jí)壓力比的分配時(shí)往往還需要考慮其他一些因素，例如第 I 級(jí)常取較小的壓力比，以增大第 I 級(jí)的容積系數(shù)，目的是確保進(jìn)氣量。 近代壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù) n 通常在下列范圍： 微型和小型： 1000r/min～ 3000r/min 中型： 500r/min～ 1000r/min 大型： 250r/min～ 500r/min 由于選取轉(zhuǎn)速為 1000 r/min 可得出壓縮機(jī)的活塞平均轉(zhuǎn)速， 根據(jù)以上要求， 行程 確定如下：行程： s= 級(jí)數(shù)選擇、各級(jí)名義壓力比分配和實(shí)際壓力比 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 9 頁(yè) 共 52 頁(yè) 根據(jù)已知的進(jìn)、排氣壓力， 初步確定名義壓力比 [10]。 現(xiàn)代活塞式壓縮機(jī)的行程與活 塞力之間，按統(tǒng)計(jì)與分析，有下列關(guān)系： S=A P （ ） 式中 : P——活塞力， N； A——系數(shù)，其值在 ~ 之間，較小值相應(yīng)于短行程的機(jī)器，較大值相應(yīng)于長(zhǎng)行程的機(jī)器。 活塞式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)中，在一定的參數(shù)和使用條件下，首先應(yīng)考慮選擇適宜的活塞平均速度， 一般說(shuō)來(lái)，微型和 小型壓縮機(jī)，為使結(jié)構(gòu)緊湊，而只能采用較小行程，雖有較高轉(zhuǎn)數(shù)，但活塞平均速度卻較低，只有 2m/s 左右。這里根據(jù)活塞式壓縮機(jī)的軸功率來(lái)選取電動(dòng)機(jī) ， 傳動(dòng)裝置為三角帶傳動(dòng)。 壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng) 活塞式壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)包括驅(qū)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置。 （ 2） 有油潤(rùn)滑大體 又 可分為兩種：飛濺式和壓力潤(rùn)滑。 雖然 單從轉(zhuǎn)速出發(fā)而不顧及壓縮機(jī)的尺寸大小來(lái)衡量其高速性是不全面的， 因而需要 依據(jù) 一些原則 ， 但 由于設(shè)計(jì)的為微型壓縮機(jī)，為是結(jié)構(gòu)緊湊，只能采取較小行程，較高轉(zhuǎn)數(shù)，但活塞平均速度較低，近代壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速通常在以下范圍：微型和小型（ 1000~3000） r/min；中型（ 500~1000） r/min；大型（ 250~500） r/min。 本設(shè)計(jì)采用 V型結(jié)構(gòu)，多列壓縮機(jī)單重 V型結(jié)構(gòu)。 壓縮機(jī)按列數(shù)的多少分成單列和多列兩類(lèi) ，其列數(shù)的選擇 主要取決于排氣量、排氣壓力、機(jī)器的型式和級(jí)數(shù)。間歇使用的小型壓縮機(jī)，其基本要求則是機(jī)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、質(zhì)量輕及成本低，而功耗卻處于次要地位，所以這種壓縮機(jī)可適當(dāng)提高級(jí)的壓力比以減少級(jí)數(shù)。 本設(shè)計(jì)為功率較小的 V型空氣壓縮及設(shè)計(jì)，考慮到以上因素采用無(wú)十字頭的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。但是機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，高 度和重量也增加。當(dāng)壓縮機(jī)功率大于（ 120~150） kW 時(shí)，無(wú)十字頭壓縮機(jī)重量超過(guò)有十字頭，而結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 4 頁(yè) 共 52 頁(yè) 運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 活塞式壓縮機(jī)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)有：無(wú)十字頭和有十字頭兩種。當(dāng)兩列不為 90176。、 75176。 氣缸排列形式 壓縮機(jī)氣缸的排列多種多樣：臥式、立式、 L型、 V型、 W型、星型和對(duì)稱(chēng)平衡型 [7]。在活塞式壓縮機(jī)中，一個(gè)連桿所對(duì)應(yīng)的氣缸活塞組即為一列 [6]。然而級(jí)數(shù)增多，則阻力損失增加，機(jī)器總效率反而降低，結(jié)構(gòu)也更加復(fù)雜，造價(jià)便大大上升。 (2)級(jí)數(shù)的選擇和各級(jí)壓力比的分配原則。故此，總體設(shè)計(jì)十分重要， 故先要搜集國(guó)內(nèi)